■ นักข่าวด้านเทคนิค：Matthew McMillion

■ ภาพรวม：

วิศวกรรมย้อนกลับคือกระบวนการแยกชิ้นส่วนและการวัดชิ้นส่วนทางกายภาพเพื่อทำความเข้าใจว่าได้รับการออกแบบอย่างไร, ทำงานอย่างไร และผลิตอย่างไร ตั้งแต่เรือบรรทุกเครื่องบินขนาดใหญ่และโครงสร้างทางสถาปัตยกรรมไปจนถึงเฟืองเล็ก ๆ ในนาฬิกาสวิส

◎ ทำไมต้องวิศวกรรมย้อนกลับ? ⇒ การวิเคราะห์และปรับปรุงการออกแบบผลิตภัณฑ์, การสร้างชิ้นส่วนทดแทน, การพัฒนาผลิตภัณฑ์ใหม่

◎ คุณจะรับข้อมูลได้อย่างไร? ⇒ การใช้เครื่องสแกน 3D, เครื่องสแกน CT หรือเครื่องวัดพิกัด

◎ ใครใช้วิศวกรรมย้อนกลับ? ⇒ ผู้เชี่ยวชาญด้านการปรับแต่งยานยนต์, นักออกแบบผลิตภัณฑ์, นักวิจัย (ตั้งแต่การแพทย์ไปจนถึงอุตสาหกรรม) และอื่น ๆ

การแนะนำ

วิศวกรรมย้อนกลับคือการแยกชิ้นส่วนทางกายภาพหรือดิจิทัลของเครื่องจักรหรือชิ้นส่วนที่มีอยู่ โดยทำงานทีละส่วนหรือทีละชั้น ทีละขั้นตอน

วัตถุประสงค์ของการทำวิศวกรรมย้อนกลับคือการสร้างแบบจำลอง CAD 3D ที่ใช้งานได้ เมื่อทำวิศวกรรมย้อนกลับอย่างถูกต้อง จะสามารถใช้ข้อมูลการออกแบบนี้เพื่อบรรลุวัตถุประสงค์ที่หลากหลายได้

• การผลิตซ้ำอุปกรณ์และชิ้นส่วนรุ่นเก่าด้วยเทคโนโลยีการผลิตแบบเติมเนื้อ
• ทำการวิเคราะห์ความล้มเหลวของชิ้นส่วนและเครื่องจักร และออกแบบใหม่หากจำเป็น
• การวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับจุดแข็งและจุดอ่อนของการแข่งขัน
• ทำสำเนาชิ้นส่วนที่หมดสต็อก, มีราคาแพงมาก หรือรอนานได้อย่างง่ายดาย
• ปรับปรุงประสิทธิภาพของส่วนประกอบและระบบที่มีอยู่
• ใช้ข้อมูลการออกแบบเป็นพื้นฐานในการสร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ทั้งหมด

วิธีการเก็บข้อมูลสำหรับวิศวกรรมย้อนกลับ

การสแกน 3D การประกอบอุปกรณ์ก่อสร้างแบบวงกลมที่ถูกทิ้งด้วย Artec Eva จากนั้น การสแกน 3D จะถูกส่งออกไปยัง Geomagic Design X ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์วิศวกรรมย้อนกลับ เพื่อทำหน้าที่เป็นแบบจำลองอ้างอิงในการสร้างแบบจำลองที่มั่นคง ซึ่งจากนั้นจะใช้ในการผลิตชิ้นส่วนอะไหล่

ปัจจุบันการสแกน 3D เครื่อง CMM และการสแกน CT เป็นวิธีการรับข้อมูลที่นิยมมากที่สุดสำหรับการทำวิศวกรรมย้อนกลับ แม้ว่าอาจใช้วิธีการอื่น ทั้งแบบแมนนวลหรือแบบดิจิทัล แต่ละวิธีมีจุดแข็งและจุดอ่อนของตัวเอง ขึ้นอยู่กับการใช้งาน, งบประมาณ, ประสบการณ์เกี่ยวกับเทคโนโลยีที่เลือก และเวลาของโครงการที่มีอยู่

CT Scan

การสแกน CT เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวัดขนาดภายนอกและภายในของวัตถุ และมักถือเป็นเครื่องมือที่สำคัญสำหรับการวินิจฉัยทางการแพทย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาจากสภาพแวดล้อมและการใช้งานที่เหมาะสมแล้ว ก็ยังสามารถเป็นโซลูชันที่ถูกต้องสำหรับการทำวิศวกรรมย้อนกลับ เครื่องสแกน CT ปล่อยรังสีเอกซ์ผ่านวัตถุ ดังนั้นจึงไม่ได้รับผลกระทบจากแนวสายตาเป็นส่วนใหญ่ และสามารถถ่ายภาพลักษณะภายในและโพรงได้ โดยทั่วไปแล้วเครื่องสแกน CT จะยิงรังสีเอกซ์เป็นกรวยที่ชิ้นส่วนหรือตัดชิ้นส่วนด้วยรังสีเอกซ์และรวมข้อมูลต่าง ๆ เข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบจำลอง 3D ที่สมบูรณ์

เครื่อง CT สแกน อุตสาหกรรม EasyTom (ภาพจาก Cyber ​​Optics Inc.)

อย่างไรก็ตาม เครื่อง CT สแกนไม่ได้มีข้อบกพร่อง เครื่อง CT สแกนใช้รังสีเพื่อเจาะวัตถุ ดังนั้นวัตถุที่จะถ่ายภาพจะต้องพอดีกับช่องพิเศษของเครื่อง CT สแกน ดังนั้นจึงไม่สามารถสแกนวัตถุขนาดกลางถึงใหญ่ได้

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－　
คุณลักษณะของเครื่อง CT สแกน คือสามารถถ่ายภาพพื้นผิวทั้งภายนอกและภายในของวัตถุได้ แต่ในปัจจุบัน วัตถุที่ใช้เทคโนโลยีนี้จำกัดอยู่เฉพาะในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมเท่านั้น

เครื่อง CT สแกนมีราคามากกว่า $250,000 สำหรับอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ ต้องการผู้ปฏิบัติงานที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นพิเศษ และสแกนวัตถุที่ทำจากโลหะหรือชิ้นส่วนโลหะ ปัญหาอาจเกิดขึ้นเมื่อดำเนินการดังกล่าว เนื่องจากโลหะดูดซับและกระจายรังสีเอกซ์ ส่งผลให้เกิดรอยเปื้อนในการสแกน สิ่งนี้จะลดความแม่นยำในการสแกนลงอย่างมาก โลหะที่มีความหนาแน่นต่ำ เช่น อะลูมิเนียม สแกนได้ง่ายกว่าวัสดุที่เป็นเหล็ก เช่น เหล็ก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เว้นแต่ว่าคุณกำลังจัดการกับชิ้นส่วนโลหะที่ค่อนข้างกะทัดรัดและมีความหนาแน่นต่ำ เช่น พลาสติก CT สแกนอาจต้องใช้เวลาเพิ่มหลายชั่วโมงในการประมวลผลการสแกน เพียงเพื่อเอาสิ่งประดิษฐ์ออกและพยายามคืนค่าการวัดจริงของวัตถุ และอาจไม่สามารถสแกนวัตถุได้เลยเนื่องจากขนาดชิ้นส่วนหรือความหนาแน่นของวัสดุ

การวัดหน้าสัมผัส (เครื่อง CMM)

CMM เป็นที่รู้จักในด้านความแม่นยำสูงมากในการตรวจสอบและวิศวกรรมย้อนกลับ สามารถใช้โพรบที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้าหรือควบคุมโดยผู้ปฏิบัติงานเพื่อบันทึกชุดพิกัด XYZ บนพื้นผิวของวัตถุ ทำให้สามารถแสดงรูปร่างของวัตถุที่มองเห็นได้ทีละขั้นตอนแบบ 3D

วิศวกร 2 คนใช้ CMM เพื่อตรวจสอบชิ้นส่วนเครื่องจักร

สมมติว่ามีการใช้เทคโนโลยีนี้ในขอบเขตที่เป็นไปได้ เครื่อง CMM อาจเป็นโซลูชันราคาแพงแต่ทรงพลังสำหรับการจับภาพวัตถุที่มีขนาดและวัสดุต่าง ๆ

CMM ส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ที่หนักมาก มักจะติดตั้งอยู่กับที่ ทำให้การพกพาอุปกรณ์เหล่านี้ไปรอบ ๆ คลังสินค้าหรือสำนักงานทำได้ยาก หากจำเป็น ด้วยเหตุนี้ ลูกค้าจึงไม่สามารถสแกนที่ไซต์งานของลูกค้าหรือขนส่ง CMM ไปต่างประเทศได้ เมื่อต้องการความแม่นยำเกินกว่าที่ CMM แบบพกพาจะมอบให้ได้ นอกจากนี้ CMM ยังต้องการผู้ปฏิบัติงานที่ผ่านการฝึกอบรมและใช้เวลาในการตั้งค่าและตั้งโปรแกรมใหม่เป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังไวต่อผลกระทบโดยไม่ได้ตั้งใจ เช่น การเตะ, การกระแทก และการสั่นสะเทือน ซึ่งหากตรวจไม่พบ อาจทำให้โครงการวัดของคุณเสียหายได้

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－　
ข้อมูล 3D ที่รวบรวมโดยหัววัดแบบสัมผัสของ CMM สามารถรับได้ด้วยความแม่นยำสูงโดยการสัมผัสพื้นผิวโดยตรง อย่างไรก็ตาม มีปัญหาต่าง ๆ เช่น ไม่สามารถตรวจสอบชิ้นส่วนที่โพรบไม่สามารถเข้าถึงได้ ความเป็นไปได้ที่จะทำให้วัสดุต่าง ๆ เสียหาย และการรับข้อมูลที่ช้า

หัววัด CMM ที่ใช้กันทั่วไปมีการสัมผัสซ้ำกับวัตถุที่กำลังวัด ดังนั้นไม่เพียงแต่ต้องกล่าวถึงความไม่ถูกต้องเท่านั้น แต่ยังต้องกล่าวถึงความเสี่ยงของการแตกหักด้วย โพรบ CMM อาจได้รับความเสียหายจากรอยขีดข่วน, รอยครูด และรอยขีดข่วนจากวัสดุหลายชนิด ความเสี่ยงของข้อบกพร่องดังกล่าวเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้อย่างยิ่งเมื่อต้องรับมือกับวัตถุราคาแพง เช่น พิพิธภัณฑ์และของสะสมส่วนตัว

ในแง่ของความแม่นยำ การสัมผัสกับพื้นผิวที่อ่อนนุ่ม เช่น ยางหรือซิลิกอนอาจทำให้โพรบเสียรูปได้ง่าย ส่งผลให้การวัดไม่แม่นยำ หากไม่ใช่ความเสียหายถาวร นอกจากนี้ หากวัตถุที่จะวัดมีช่องหรือบริเวณที่เข้าถึงยาก หรือหากโพรบ CMM ไม่สามารถเข้าถึงและสัมผัสได้อย่างเพียงพอ พื้นที่นั้นจะต้องสร้างขึ้นใหม่ด้วยตนเองโดยใช้ CAD ทำให้เกิดข้อผิดพลาดจำนวนหนึ่งจากต้นฉบับ

การสแกน 3D

สำหรับผู้ใช้หลายพันคนทั่วโลก เครื่องสแกน 3D แบบตั้งโต๊ะ, แบบถือ และขาตั้งระดับมืออาชีพได้กลายเป็นตัวเลือกที่เชื่อถือได้สำหรับการใช้งานด้านวิศวกรรมย้อนกลับและอีกมากมาย ในขณะที่เครื่อง CT สแกนและเครื่อง CMM มีราคาแพง มีความไม่เสถียรเหมือนสมอเรือ และมีเส้นโค้งการเรียนรู้ที่สูงชัน สแกนเนอร์ 3D เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามและนำเสนอกระบวนการใหม่

การสแกนด้วยวิธีโครงสร้างแสง

สแกนเนอร์ 3D แบบใช้แสงที่มีโครงสร้าง ขั้นแรกจะถ่ายภาพวัตถุโดยการส่องแสงพื้นผิวของวัตถุด้วยแสงแฟลช เมื่อแสงส่งกลับมาที่เซ็นเซอร์ การบิดเบือนรูปแบบที่เกิดจากโครงสร้างของวัตถุจะถูกตรวจจับและแปลงโดยซอฟต์แวร์ของสแกนเนอร์ให้เป็นตัวแทนดิจิทัลที่ถูกต้องของวัตถุ แบบจำลองดิจิทัลนี้ในรูปแบบของตาข่ายเหลี่ยม 3D ใช้ในการสร้างแบบจำลอง CAD ของวัตถุสำหรับวิศวกรรมย้อนกลับ

Artec Leo 3D สแกนด้านล่างของ Volvo XC90 เพื่อวิศวกรรมย้อนกลับระบบไอเสียของ SUV

ข้อดีหลักอย่างหนึ่งของการใช้เครื่องสแกน 3D แบบเบาที่มีโครงสร้างคือความเร็วในการจับภาพ ตรงกันข้ามกับเครื่อง CMM และโฟโตแกรมเมทรี สแกนเนอร์ 3D ที่มีโครงสร้างเบาระดับมืออาชีพสมัยใหม่สามารถจับวัตถุขนาดใหญ่ได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที ด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตรและไม่ต้องสัมผัส ขึ้นอยู่กับประเภทของสแกนเนอร์ สามารถรับข้อมูลได้ 1 ถึง 3 ล้านจุดต่อวินาทีโดยการส่องวัตถุที่จะสแกน

กำลังประมวลผลการสแกนช่วงล่างของ Volvo XC90 ใน Artec Studio

ด้วยเครื่องสแกน 3D ขนาดเบาที่มีโครงสร้าง คุณจะได้รับการตอบกลับทันทีบนหน้าจอแล็ปท็อปหรือเครื่องสแกนของคุณว่าคุณได้จับภาพทุกส่วนของวัตถุหรือพื้นที่ที่คุณกำลังสแกน หากคุณพลาดสิ่งใดไป คุณสามารถจับภาพทั้งหมดได้ด้วยการปัดสแกนเนอร์เพียง 1 หรือ 2 ครั้ง

ประการสุดท้าย แต่ไม่ท้ายสุด เครื่องสแกน 3D โครงสร้างแสงมีความปลอดภัยอย่างสมบูรณ์ ไม่เฉพาะกับบุคคลที่สแกนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบุคคลที่สแกนและผู้ยืนดูด้วย นี่คือเหตุผลหลักว่าทำไมเครื่องสแกน 3D แบบโครงสร้างเบาจึงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในวงการแพทย์

เครื่องสแกนแสงเลเซอร์สำหรับวัตถุขนาดใหญ่และฉากทั้งหมด

เลเซอร์สแกนเนอร์ 3D (LiDAR) ที่ติดตั้งบนขาตั้งกล้องนั้นแบ่งออกเป็นสองประเภท: ประเภทการบินตามเวลาและประเภทความเปรียบต่างของเฟส, สแกนเนอร์ LiDAR แบบบินตามเวลา (ToF) ฉายแสงเลเซอร์ไปยังวัตถุในร่มหรือกลางแจ้งและวัดเวลาที่แสงใช้เพื่อให้แสงกระเด็นออกจากเซ็นเซอร์ของสแกนเนอร์เพื่อคำนวณระยะทางที่แน่นอนไปยังวัตถุ, วิธีการทำงาน, เซ็นเซอร์ยังตรวจจับความเข้มของแสง

ในทางกลับกัน LiDAR ที่มีคอนทราสต์เฟสจะปล่อยแสงเลเซอร์ที่เสถียรด้วยเฟสที่แตกต่างกันหลายเฟส เมื่อแสงเลเซอร์ส่งกลับมาที่เซ็นเซอร์ เฟสของแสงนั้นจะถูกวิเคราะห์โดยอัลกอริธึมการประมวลผลเฉพาะ และใช้เพื่อกำหนดระยะห่างที่แน่นอนระหว่างสแกนเนอร์กับวัตถุหรือฉากที่กำลังถ่ายภาพ

กำลังเตรียม Artec Ray บนขาตั้งกล้องสำหรับการสแกนแบบ 3D ของดาดฟ้าเรือนอกชายฝั่ง

จากข้อมูลที่ได้รับ การเรนเดอร์แบบดิจิทัลของวัตถุหรือพื้นที่จะถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของพอยต์คลาวด์ที่มีความละเอียดสูง point cloud นี้ถูกแปลงเป็นตาข่ายรูปหลายเหลี่ยมโดยการสแกนซอฟต์แวร์ ตาข่ายนี้สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย เช่น แบบจำลอง CAD สำหรับวิศวกรรมย้อนกลับ, การบินผ่านเสมือนจริง, แผนผังชั้นอาคาร และอื่น ๆ

สแกนเนอร์ 3D ระยะไกลที่ใช้เลเซอร์สามารถจับภาพวัตถุขนาดใหญ่ถึงขนาดมหึมาได้อย่างง่ายดายด้วยความแม่นยำและความแม่นยำที่น่าทึ่ง เครื่องสแกนประเภทนี้ทำงานในระยะทางตั้งแต่ 1 เมตรถึงมากกว่า 100 เมตร และถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลอง 3D ระดับมาตรวิทยาของรถยนต์, เครื่องบินไอพ่น, เรือยอชต์ และแม้แต่พื้นโรงงานทั้งหมด

ซอฟต์แวร์การสแกน 3D ทำให้ง่ายต่อการรวมข้อมูลสแกนจากเครื่องสแกนเลเซอร์ระยะไกลกับข้อมูลจากเครื่องสแกน 3D แบบพกพาเพื่อสร้างโมเดล 3D แบบครบวงจรที่ครอบคลุมทุกรูปร่างและพื้นผิวของวัตถุและฉากต่าง ๆ ตัวอย่างเช่น วิศวกรรมย้อนกลับของเครื่องบินสมัยใหม่ใช้เครื่องสแกนเลเซอร์ระยะไกลเพื่อจับภาพโครงสร้างเครื่องบินทั้งหมด และเครื่องสแกน 3D แบบมือถือสำหรับแผงหน้าปัดและรายละเอียดที่ซับซ้อนในห้องนักบินและห้องโดยสาร

ใช้งานง่าย ความเป็นไปได้ในการสแกนที่ท่วมท้น

เครื่องสแกนเลเซอร์ระยะไกล เครื่องสแกน 3D โครงสร้างแบบใช้แสงแบบเดสก์ท็อปและมือถือใช้งานง่ายมากจนนักเรียนสามารถเรียนรู้วิธีจับภาพวัตถุขนาดเล็กและขนาดใหญ่ในเวลาไม่กี่ชั่วโมง การพกพาทำให้ง่ายต่อการใช้ในบ้าน, ระหว่างเดินทาง หรือที่ไซต์ไคลเอนต์ระยะไกล

เครื่องสแกน 3D แบบตั้งโต๊ะและแบบมือถือสามารถจับวัตถุเดียวกันได้ในเสี้ยวเวลาเมื่อเทียบกับเครื่องสแกน CT และเครื่อง CMM ที่สแกนนานหลายชั่วโมง ลดความเมื่อยล้าของผู้ปฏิบัติงานและเพิ่มผลผลิต เลเซอร์สแกนเนอร์ที่ติดตั้งบนขาตั้งกล้องสามารถใช้งานแบบแฮนด์ฟรีได้มากขึ้น เพียงวางขาตั้งกล้องในตำแหน่งการสแกนที่ต้องการและเริ่มลำดับการสแกน

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－　
สแกนเนอร์ 3D เป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับการทำวิศวกรรมย้อนกลับ, รวดเร็ว, ปลอดภัย และใช้งานง่าย สามารถจับภาพวัตถุได้หลากหลายตั้งแต่ขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร

ทำซ้ำตามความจำเป็นเพื่อให้ครอบคลุมพื้นผิวทั้งหมด รวมถึงส่วนเว้าและส่วนต่าง ๆ โดยขึ้นอยู่กับลักษณะของวัตถุหรือพื้นที่ที่คุณกำลังจับภาพ

เมื่อพูดถึงการทำวิศวกรรมย้อนกลับ ทุกอย่างตั้งแต่แหวนเพชรไปจนถึงวัตถุขนาดคิงไซส์ เช่น เครื่องจักรหนัก, เครื่องบิน และอาคาร เครื่องสแกนเลเซอร์ระยะไกลแบบตั้งโต๊ะ 3D แบบมืออาชีพ แบบพกพา ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าให้พลังในการทำงานให้สำเร็จลุล่วง

การทำวิศวกรรมย้อนกลับด้วยการสแกน 3D: การประยุกต์ใช้งาน

อันดับแรก เราจะแสดงให้เห็นว่ามีการใช้วิศวกรรมย้อนกลับด้วยการสแกน 3D อย่างไรใน 3 อุตสาหกรรม ได้แก่ การปรับแต่งยานยนต์, เครื่องจักรกลการเกษตร และการออกแบบจักรยานประสิทธิภาพสูง

West Coast Customs

เมื่อโปรเจกต์การออกแบบระดับถัดไปของคุณต้องสร้างชิ้นส่วนเดิม บังโคลน, กระจังหน้า, ไฟหน้า, ตัวถัง หรือส่วนอื่น ๆ ขึ้นมาใหม่ ร้านปรับแต่งยานยนต์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกในแคลิฟอร์เนียแห่งนี้พร้อมให้ความช่วยเหลือเสมอ ฉันใช้เครื่องสแกน 3D แบบพกพาระดับมืออาชีพเสมอ ร่วมกับซอฟต์แวร์ Geomagic Design X และ SOLIDWORKS

วิศวกรออกแบบของ West Coast Customs สแกนยานพาหนะ Polaris Slingshot ด้วย Artec Eva

เป็นการก้าวกระโดดจากกระบวนการวัดด้วยมือที่ยาวนานและการวัดซ้ำด้วยตลับเมตรและเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ในอดีต ชิ้นส่วนยานยนต์จำนวนมากวัดอย่างแม่นยำด้วยวิธีเชิงเส้นดังกล่าวได้ยาก ในทางกลับกัน สแกนเนอร์ 3D ที่ดีที่สุดสามารถจับภาพพื้นผิวและรูปร่างที่ซับซ้อนที่สุดได้อย่างง่ายดาย

เครื่องสแกนที่ใช้งานง่ายเหล่านี้ช่วยให้ West Coast Customs สามารถจับภาพชิ้นส่วนและวัตถุที่ต้องปรับแต่งได้ในไม่กี่นาทีด้วยความแม่นยำสูงถึง 0.1 มม. ข้อมูลที่สแกนแล้วสามารถส่งออกไปยังระบบ CAD ของบริษัทได้ และสามารถเปลี่ยนแปลงการออกแบบได้ภายในวันเดียวกัน จาก “พิมพ์เขียวดิจิทัล” นี้ ชิ้นส่วนที่ต้องการสามารถพิมพ์ 3D หรือกลึง CNC ได้

Taylor Attachments

ลูกค้าที่มีอุปกรณ์ทำฟาร์มแบบดั้งเดิมติดต่อเราที่นี่ในสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นผู้ออกแบบและผลิตหัวสต็อกทดแทนแบบกำหนดเองมาหลายปี ขาหยั่งสำหรับติดตั้งอุปกรณ์ต่าง ๆ ในฟาร์ม เช่น รถแบคโฮ, ส้อม, เลื่อย, เครื่องตัดหญ้า และอื่น ๆ หลายปีก่อน ผู้เชี่ยวชาญของ Taylor ใช้เวลา 7-12 ชั่วโมงในการทำวิศวกรรมย้อนกลับอุปกรณ์เดิมแต่ละชิ้น ตัดกระดาษ และกระดาษแข็งอย่างระมัดระวังโดยใช้วิธีการวัดแบบแมนนวล เช่น ปากกา, กระดาษ, ไม้บรรทัด และเวอร์เนียร์คาลิปเปอร์ ฉันตรวจสอบขนาดและสร้างอุปกรณ์บางอย่าง ต้นแบบสำหรับการทดสอบและแก้ไข

การสแกน 3D ของ headstock ด้วย Artec Eva จาก Taylor Attachments

ในเวลานั้น ระบบต้องการการทำงานซ้ำและการปรับแต่งจำนวนมาก โดยใช้เวลาสองถึงสามสัปดาห์สำหรับแต่ละเครื่อง แต่ตอนนี้เวิร์กโฟลว์นั้นเปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิง สแกนส่วนหัวทั้งหมดในรูปแบบ 3D ความละเอียดสูงในเวลาน้อยกว่า 20 นาทีด้วยเครื่องสแกน 3D แบบพกพา Artec Eva การทำงานอีก 20 นาทีในซอฟต์แวร์ Artec Studio จะได้โมเดล 3D ที่ประมวลผลอย่างสมบูรณ์ โมเดล 3D จะถูกส่งออกไปยัง SOLIDWORKS เพื่อการตกแต่งขั้นสุดท้ายก่อนที่จะส่งโมเดล CAD ไปยังคู่ค้าเพื่อทำการตัดด้วยเลเซอร์

พร้อมติดตั้ง headstock ของรถตักทดแทนจาก Taylor Attachments

เป็นผลให้เราสามารถทำทุกอย่างให้เสร็จภายใน 24 ชั่วโมงตั้งแต่ต้นจนจบ นั่นเป็นวันหรือหลายสัปดาห์ของการทำงานและความผิดหวังนับไม่ถ้วนที่บันทึกไว้เมื่อเทียบกับวิธีก่อนหน้า

Voltec: จักรยานวงจรประสิทธิภาพ「Vorteq WX-R」

เมื่อบริษัทด้านการแสดงกีฬาในสหราชอาณาจักรเริ่มสร้างลู่วิ่งที่เร็วที่สุดในโลก พวกเขารู้ว่าเครื่องสแกน 3D มีความสำคัญต่อการทำให้มันเกิดขึ้น วิศวกรของ Vorteq ทำวิศวกรรมย้อนกลับจักรยานของนักปั่นมืออาชีพ และใช้เครื่องสแกน 3D แบบมือถือเพื่อจับภาพจักรยานแต่ละคันในเวลาไม่ถึงนาที

การสแกน 3D ของผู้ขับขี่และจักรยานในการทดสอบอุโมงค์ลมกับ Artec Leo

การสแกน 3D ระดับมิลลิเมตรนี้สร้างแบบจำลอง 3D และวิเคราะห์ด้วยระบบ CFD (Computational Fluid Dynamics) ของบริษัทเพื่อกำหนดขนาดของแรงต้านอากาศสำหรับจักรยานแต่ละคัน จากนั้นทำการปรับโครงสร้างกับโมเดล 3D เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด จากนั้นเราจึงนำส่วนโครงสร้างที่ดีที่สุดของจักรยานยนต์ทั้งหมดมารวมกันเป็นการออกแบบเดียว

จักรยานลู่ Vorteq WX-R (เอื้อเฟื้อภาพโดย Vorteq)

วิศวกรของ Vorteq มักจะเลือกเครื่องสแกน 3D แบบมือถือเป็นโซลูชันของตนเป็นประจำ แม้จะมีประสบการณ์หลายปีเกี่ยวกับเครื่องมือมาตรวิทยาทั้งหมดก็ตาม สำหรับโครงการจักรยาน WX-R เราทราบดีว่าพื้นผิวและชิ้นส่วนที่ซับซ้อนของจักรยานแข่งมืออาชีพต้องใช้เวลาตรวจสอบซ้ำหลายชั่วโมงจึงจะวัดได้อย่างแม่นยำด้วยสายวัดและไม้บรรทัด

มีการใช้เครื่องสแกน 3D และวิศวกรรมย้อนรอยเพื่อให้ทันกำหนดเส้นตายของโครงการ และ WX-R เครื่องแรกก็ถูกนำออกจากโรงงานเพียงไม่กี่สัปดาห์ต่อมา ต่อไปก็แค่รับผลงานในโอลิมปิก! !

การทำวิศวกรรมย้อนกลับด้วยการสแกน 3D: กระบวนการที่เป็นรูปธรรม

แม้ว่าจะเป็นความจริงที่บริษัทต่าง ๆ มีเวิร์กโฟลว์ที่แตกต่างกัน แต่เวิร์กโฟลว์ทั่วไปสำหรับการทำวิศวกรรมย้อนกลับด้วยเครื่องสแกน 3D สามารถอธิบายได้ดังต่อไปนี้

① การเตรียมวัตถุที่จะสแกน

หากวัตถุมีพื้นที่โปร่งใสหรือมีการสะท้อนแสงสูง อาจจำเป็นต้องใช้สเปรย์สแกนแบบด้านที่มีเนื้อละเอียดก่อนที่จะเริ่มการสแกน สิ่งนี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำและลดเวลาการประมวลผลการสแกนได้อย่างมาก ขึ้นอยู่กับระยะเวลาของโปรเจกต์การสแกนของคุณ คุณสามารถเลือกสเปรย์ขจัดคราบที่ระเหยโดยไม่ทิ้งร่องรอยภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง หรือสเปรย์แบบไม่ถาวร (ซึ่งต้องล้างออกด้วยมือ) สำหรับโปรเจ็กต์ระยะยาว

ส่วนหน้าแบบมันวาวของ Super Performance GT40 พร้อมที่จะสแกนด้วย Artec Eva

นี่เป็นเวลากำหนดตำแหน่งวัตถุที่จะสแกนด้วย สำหรับวัตถุขนาดเล็ก ให้วางวัตถุบนแท่นหมุน หรือสำหรับเครื่องสแกน 3D แบบตั้งโต๊ะ ให้ติดวัตถุเข้ากับแท่นสแกนด้วยกาว เช่น Blu Tack หากคุณไม่มีเครื่องสแกนแบบพกพาแบบไร้สาย ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณมีพื้นที่เพียงพอสำหรับเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ วัตถุของคุณในขณะสแกน และอย่าให้สายเคเบิลหรืออุปกรณ์อื่น ๆ มาจำกัดการเคลื่อนไหวของคุณ

เมื่อถ่ายภาพวัตถุขนาดใหญ่หรือใหญ่มาก มักจำเป็นต้องใช้เครื่องสแกนเลเซอร์ระยะไกล ในกรณีดังกล่าว สิ่งสำคัญคือต้องจัดตำแหน่งสแกนเนอร์ให้ตรงกับวัตถุ จัดตำแหน่งสแกนเนอร์ใหม่เพื่อให้ข้อมูลการสแกนซ้อนทับกันเพียงพอที่จะครอบคลุมทั้งหมด ขณะตรวจสอบการสแกนในซอฟต์แวร์การสแกน คุณสามารถระบุและสแกนซ้ำพื้นที่ของวัตถุหรือฉากที่จับภาพได้ไม่เต็มที่เนื่องจากมีพื้นผิวปิดหรือซ่อนไว้

② การสแกนวัตถุ 3D

การจับภาพวัตถุอาจใช้เวลาตั้งแต่ไม่กี่วินาทีไปจนถึงหนึ่งชั่วโมง ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของเครื่องสแกน 3D และขนาดและความซับซ้อนของวัตถุที่กำลังสแกน เครื่องสแกนหนึ่งเครื่องไม่เหมาะกับทุกโครงการวิศวกรรมย้อนกลับ

ตัวอย่างเช่น เป็นไปได้ที่จะสแกนเครื่องประดับมรดกตกทอดด้วยเครื่องสแกน 3D แบบมือถือ แต่ถ้าคุณมีเครื่องประดับจำนวนมากบนชั้นวางของคุณและจำเป็นต้องสแกนเป็นประจำ ในกรณีดังกล่าว คุณควรพิจารณาเครื่องสแกน 3D บนเดสก์ท็อปอัตโนมัติที่ออกแบบมาเพื่อจับภาพสิ่งที่มีขนาดเล็กมากจะดีกว่า

เครื่องสแกน 3D เดสก์ท็อป Artec Micro พร้อมที่จะสแกน

นอกจากนี้ สำหรับตัวถังรถยนต์และรถจักรยานยนต์ที่ทำวิศวกรรมย้อนกลับ ควรใช้เครื่องสแกน 3D ที่มีขอบเขตการมองเห็นกว้างและความเร็วในการจับภาพที่รวดเร็ว

หลังจากสแกนวัตถุด้านใดด้านหนึ่งและตรวจดูให้แน่ใจว่าจับภาพทุกด้านแล้ว ให้จัดตำแหน่งวัตถุใหม่หากจำเป็น และทำกระบวนการซ้ำจนกว่าวัตถุจะถูกจับภาพจนสุด

สำหรับการสแกนวัตถุขนาดใหญ่และมหึมา เช่น รถบ้าน, รถขุดก่อสร้าง หรือเครื่องบินแอร์บัส A380-800 ข้างต้น เลเซอร์สแกนระยะไกลควรเป็นตัวเลือก

③ การประมวลผลการสแกน, การออกแบบ CAD, การผลิตแบบเติมเนื้อ

เมื่อเครื่องสแกน 3D ของคุณจับภาพวัตถุหรือฉากของคุณได้อย่างสมบูรณ์แล้ว เพียงคลิกและเลือก คุณก็จะได้โครงตาข่ายหลายเหลี่ยมที่สะอาดตาและมีความแม่นยำสูงของวัตถุของคุณ พร้อมสำหรับขั้นตอนต่อไป และคุณเข้าใกล้การทำวิศวกรรมย้อนกลับข้อมูลการสแกน 3D ในแบบจำลอง CAD ไปอีกขั้น

โมเดล CAD ของรถแข่ง Dallara F399/01 ที่สร้างขึ้นจากการสแกนของ Artec Leo

ด้วยความสามารถ Scan-to-CAD ในซอฟต์แวร์การสแกนของคุณ คุณสามารถวางตำแหน่งโมเดล 3D ของคุณได้อย่างแม่นยำและเริ่มปรับแต่งด้วย CAD ดั้งเดิม CAD ดั้งเดิมเป็นรูปร่างที่พร้อมใช้ CAD ซึ่งตรงกับขนาดและรูปร่างของโมเดล 3D อย่างไร้รอยต่อและได้รับการติดตั้งไว้ล่วงหน้ากับโมเดล 3D ดังนั้นเมื่อนำเข้าสู่ CAD แล้ว เพื่อที่ว่าเมื่อนำเข้าสู่ CAD เสร็จแล้วหรือเราอาจเข้าใกล้กันอย่างน้อยสองสามก้าว

④ งานออกแบบ CAD

เมื่อกระบวนการสแกนเสร็จสิ้น โมเดล 3D ก็พร้อมที่จะส่งออกไปยังโปรแกรม CAD แบบวิศวกรรมย้อนกลับ เช่น Geomagic Design X หรือ Geomagic for SOLIDWORKS ขั้นตอนสุดท้ายของการใช้โมเดล 3D เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการวาดโมเดล CAD เสร็จสมบูรณ์ หากคุณแนบ CAD ดั้งเดิมกับโมเดลของคุณ คุณสามารถส่งออกเป็นออบเจกต์ CAD เพื่อใช้ในซอฟต์แวร์วิศวกรรมย้อนกลับได้

Reverse Engineer ระบบไอเสียใหม่ของ Volvo XC90 พร้อมซอฟต์แวร์ Geomagic Design X

ภายในระบบ CAD แบบจำลองที่มีอยู่สามารถวิเคราะห์และปรับแต่งได้ตามต้องการ ตัวอย่างเช่น คุณสามารถตรวจจับความผิดปกติเล็กน้อย เช่น ความไม่สมดุลหรือการเสียรูปในวัตถุต้นฉบับ และแก้ไขโมเดล CAD เพื่อแก้ไขปัญหา คุณสามารถเพิ่มคุณสมบัติใหม่ ปรับขนาดการออกแบบทั้งหมด, ปรับรูปร่างและปริมาตร และอื่น ๆ อีกมากมาย

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－　
ซอฟต์แวร์ CAD ให้อำนาจแก่เราในการปรับแต่งโมเดล 3D ตามความชอบของเรา ทดลองการออกแบบใหม่ในสภาพแวดล้อมเสมือนจริง และเตรียมการทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการผลิต

หากต้องการ ให้นำโมเดล CAD เข้าสู่ระบบ Computational Fluid Dynamics หรือ FEA (Finite Element Analysis) เพื่อทดสอบโมเดลภายใต้สภาวะและความเครียดต่าง ๆ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนด คุณยังสามารถตัดสินใจว่าจะเปลี่ยนการออกแบบทางกายภาพและวัสดุอย่างไร

เมื่อการออกแบบของคุณเสร็จสมบูรณ์และคุณพร้อมที่จะนำแบบจำลอง CAD ของคุณเข้าสู่โลกจริงแล้ว คุณสามารถเลือกเทคนิคการผลิตที่หลากหลายได้ ซึ่งรวมถึงกระบวนการหล่อและขึ้นรูปแบบดั้งเดิม การกัดและการตัดเฉือน CNC และการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุที่เรียกว่าการพิมพ์ 3D และการสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็ว

การทำวิศวกรรมย้อนกลับถูกบังคับใช้ทางกฎหมายอย่างไร?

ไม่ต้องสงสัยเลยว่าเครื่องสแกน 3D ระดับมืออาชีพช่วยให้ทำวิศวกรรมย้อนกลับได้ง่ายแม้กระทั่งวัตถุที่ซับซ้อนที่สุด แต่ก็ยังมีข้อควรพิจารณาที่สำคัญบางประการที่ต้องคำนึงถึง ประการหนึ่ง หากสิ่งที่คุณกำลังทำวิศวกรรมย้อนกลับเป็นเครื่องหมายการค้าหรือสิทธิบัตร คุณไม่สามารถทำซ้ำและเริ่มขายชิ้นส่วนหรือวัตถุที่เหมือนกันได้ แม้ว่าคุณจะใช้กระบวนการผลิตคอมโพสิต, โลหะ หรือการเติมเนื้อที่แตกต่างกันก็ตาม คุณทำได้ แต่คุณควรคาดหวังการโทรจากทีมทนายความของผู้ผลิตดั้งเดิมด้วย

【จุดสำคัญ】－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－　
เพื่อประโยชน์สูงสุดของคุณ (และบริษัทของคุณ) ในการตรวจสอบอย่างรอบคอบถึงผลกระทบทางกฎหมายหรือองค์กรที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้งานตามวัตถุประสงค์ก่อนที่จะเริ่มดำเนินโครงการวิศวกรรมย้อนกลับ

กฎหมายทรัพย์สินทางปัญญา (IP) สมัยใหม่ครอบคลุมถึงสิทธิบัตรการออกแบบ เช่นเดียวกับความลับทางการค้า, ลิขสิทธิ์, สิทธิ์ในเครื่องหมายการค้า และอื่น ๆ การทำวิศวกรรมย้อนกลับเฉพาะการออกแบบ รวมถึงการใช้เครื่องสแกน 3D ไม่ได้ละเมิดกฎหมายเหล่านี้แต่อย่างใด อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เกิดขึ้นกับการออกแบบจะเป็นตัวกำหนดว่าอยู่ภายใต้ขอบเขตของกฎหมายหรือนอกกฎหมาย ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าหากคุณต้องการปฏิบัติตามกฎหมาย คุณควรเปลี่ยนการออกแบบเดิม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากไม่ใช่เพื่อการใช้งานส่วนตัว แต่เพื่อการค้า

ในการทำวิศวกรรมย้อนกลับจริง สามารถสร้างต้นแบบหลายชิ้นและประเมินเพื่อพัฒนาต่อไปได้อย่างง่ายดาย เพื่อความปลอดภัย ต้องทำการเปลี่ยนแปลงการออกแบบเพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ครอบคลุมโดยสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาของ OEM ด้วยความสามารถที่กว้างขวางของการสแกน 3D และโซลูชัน CAD ที่ดีที่สุดในปัจจุบัน จึงเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์แบบที่จะทำเช่นนั้น

การเรนเดอร์ดิจิทัลของ Artec Eva สแกนด้วยแชสซีของ Tekk Consulting แบบกำหนดเองสำหรับ “The Performance Truck” ของ Brad DeBerti

โดยสรุป เพื่อประโยชน์สูงสุดของคุณ (และบริษัทของคุณ) ในการตรวจสอบอย่างรอบคอบถึงผลกระทบทางกฎหมายหรือองค์กรที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้งานตามวัตถุประสงค์ของคุณ ก่อนที่จะเริ่มดำเนินโครงการวิศวกรรมย้อนกลับ ในการทำเช่นนั้น คุณจะกำหนดแผนอย่างชาญฉลาดสำหรับวิธีที่คุณจะทำการวิศวกรรมย้อนกลับชิ้นส่วน, ชุดชิ้นส่วน หรือเครื่องจักร และใช้ข้อมูล CAD ที่ได้นั้นอย่างถูกกฎหมายและมีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงโครงการของคุณ คุณสามารถบรรลุเป้าหมายได้

สรุป

ทุกสัปดาห์ บริษัทและองค์กรต่าง ๆ หันมาใช้เครื่องสแกน 3D ระดับมืออาชีพมากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับความต้องการด้านวิศวกรรมย้อนกลับ มีเครื่องมือต่าง ๆ มากมายสำหรับการทำวิศวกรรมย้อนกลับ แต่การสแกน 3D ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำงานประสานกัน: แม่นยำ, รวดเร็ว, ง่าย และราคาไม่แพง

ไม่ว่าคุณจะต้องการทำวิศวกรรมย้อนกลับส่วนประกอบขนาดเล็กที่ไม่สามารถจัดหาได้ซึ่งต้องการความแม่นยำเกินมิลลิเมตร รถยนต์ขนาดเต็มหรือยานพาหนะเพื่อการพักผ่อน หรือแม้แต่โรงเก็บเครื่องบินทั้งหมด มีเครื่องสแกน 3D ที่จะช่วยให้คุณทำงานให้เสร็จลุล่วง สะดวก, รวดเร็ว และอยู่ในงบประมาณ