Реверс-инжиниринг: спасение при ремонте оборудования в условиях санкций



Введение

 

Обратное проектирование, или реверс-­инжиниринг (reverse engineering) — это комплекс технологий, состоящий из оборудования и программных решений для воспроизведения ­какого-либо физического объекта, а также возможности внесения изменений в его форму и свой­ства. Зачастую получение объекта подразумевает не только внешнее копирование его формы, но и подбор материалов с заданием некоторых его эксплуатационных качеств.

Сегодня отечественные промышленники вплотную столкнулись с задачей импортозамещения по причине антироссийских санкций и действующих запретов на импорт техники и компонентов. Ранее этот вопрос решался достаточно вяло. Но сейчас выживание компании, продукция которой включает зарубежные компоненты, полностью зависит от замещения деталями российского производства или дружественных нам стран. Однако, как можно произвести компоненты, на которые отсутствует конструкторская и технологическая документация? В современных условиях — именно с помощью реверс-­инжиниринга.

 

Задачи и сферы применения реверс-­инжиниринга

 

Задачи, которые решаются с помощью обратного проектирования:

• разработка или восстановление утерянной конструкторско-­технологической документации на изделия и/или оснастку для их производства,

• оптимизация сложных сборок с целью их агрегации в единое изделие,

• производство запасных частей по моделям цифрового склада (ТОиР),

• усовершенствование изделий для увеличения их функциональных и ресурсных свой­ств,

• анализ продукции конкурентов для разработки и изготовления собственных изделий и внесения важных конструктивных дополнений.

Сфер применения у реверс-­инжиниринга достаточно много, и его можно рекомендовать практически для любого производственного предприятия.

В самом простом, но востребованном варианте применения обратного проектирования чаще всего используется мобильное оборудование сканирования — 3D-сканеры. А продолжаются работы по обработке данных уже в специализированном программном обеспечении.

Сканирование должно осуществляться опытным инженером, знающим нюансы оборудования, материала и объекта сканирования. Если для заказчика требуется более глубокое комплексное исследование с определением и назначением материалов, то применяется уже специальное лабораторное оборудование. Работа по обработке цифровых данных чаще всего осуществляется конструктором, инженером-­расчетчиком и технологом в соответствующем программном обеспечении. Она включает:

• фильтрацию,

• триангуляцию в полигоны,

• твердотельное параметрическое моделирование или создание поверхностей, оптимизацию модели,

• подготовку чертежной документации по стандартам ЕСКД,

• разработку технологии.

Фильтрация данных в облаке точек (вся совокупность собранной информации) используется для исключения лишних или избыточных точек, которые могут появиться в процессе многократного сканирования одного и того же участка методом наложения аналогично тому, как художник рисует картину, много раз проводя кисточкой по определенному участку полотна для лучшей плотности цвета. Также можно назначить отсканированному объекту распределение точек согласно сложности и размеру геометрических элементов. Например, плоские поверхности или цилиндрические отверстия нуждаются в меньшем объеме данных, а сложные криволинейные поверхности — в большем.

После данной операции выполняют триангуляцию — аппроксимацию поверхности треугольными пластинами с обязательной бесшовной стыковкой между собой (рис. 1). Это нужно сделать для работы в CAD и получения математически описываемых поверхностей с их качественным сопряжением друг с другом  либо для твердотельного моделирования с последующим получением технологии обработки в CAM для ЧПУ-оборудования.

 

Рис. 1. Программная обработка отсканированных данныхРис. 1. Программная обработка отсканированных данных

 

Рис. 2. Метки для 3D-сканирования

Рис. 2. Метки для 3D-сканирования

 

Часто заказчик задается вопросом: нужно ли развивать эту компетенцию у себя в компании или довериться профессионалам, давно работающим в бизнесе? Здесь можно дать следующие советы.

1. Предприятия, у которых имеются разовые заказы, а отсутствие необходимого изделия не влечет за собой остановку конвейера или производства. Для них подойдет услуга 3D-сканирования. Она может ограничиться сканированием требуемых деталей в офисе исполнителя или на территории заказчика. В последнем случае исполнитель прибывает к заказчику с собственным 3D-сканером, сопутствующим оборудованием и аксессуарами. После сканирования, которое выполняется от 1 часа, данные обрабатываются инженером с получением требуемого объема информации. Это занимает от 1 дня до 1–2 недель в зависимости от сложности работ.

2. Предприятия, которым крайне важна ритмичность работы их собственного оборудования с системой его прогнозной аналитики, включая машинное обучение. Для них рекомендуется осуществлять рутинную оцифровку всех ответственных деталей, формирование цифрового склада и предиктивное изготовление деталей.

И вот здесь следует отметить важную связку, которую часто используют опытные интеграторы и пользователи — 3D-сканирование плюс аддитивное производство.

 

Классификация 3D-сканеров

 

Сегодня на рынке представлен широкий ассортимент сканеров с различными точностными характеристиками, размерами сканирования и возможностью захвата цветных или сложно регистрируемых поверхностей.

В самом общем представлении сканеры бывают стационарными — в том числе с поворотным столом — и ручными (рис. 2). В свою очередь, они подразделяются на оптические, структурированного подсвета или лазерные, а также с системой фотограмметрии. Работу многих сканеров можно автоматизировать с помощью их фиксации на робота-­манипулятора, в том числе кобота, а объекта измерения — на вращающийся стол. В этом случае получается многоосевая система сканирования, способная производить работы самого широкого назначения.

Для качественного сканирования сложных и крупных объектов с блестящими или светоотражающими поверхностями используются специальные одноразовые или многоразовые позиционные маркеры. А также матирование с помощью спреев, в том числе самоисчезающих (рис. 3).

 

Рис. 3. Матирующий самоисчезающий спрейРис. 3. Матирующий самоисчезающий спрей

 

Примеры профессиональных 3D-сканеров

 

В настоящее время ввиду санкций наиболее востребованными являются 3D-сканеры российского и китайского производства. Они удовлетворяют требованиям санкционной политики, имеют превосходные технические характеристики, высокую эргономику, быстрые сроки поставки и, что самое важное, — вполне доступную стоимость.

Так, сканер Scantech KSCAN20 (рис. 4) — достойный и доступный представитель лагеря оцифровщиков, справедливо нашедший широкое применение в различных отраслях промышленности.

 

Рис. 4. 3D-сканер  Scantech KSCAN20

Рис. 4. 3D-сканер Scantech KSCAN20

 

Сканер может работать с использованием двух режимов.

1. Первый режим с повышенной глубиной резкости для больших объектов позволяет проецировать на поверхность 7 красных взаимноперпендикулярных лазерных линий плюс одну дополнительную линию.

2. Второй режим — Hyperfine. Он использует 5 параллельно проецируемых синих лазерных линий. Рекомендован для сканирования небольших и высокодетализированных объектов с фиксацией мельчайших деталей с разрешением 10 мкм.

Преимуществом этой модели является встроенная система фотограмметрии, которая значительно расширяет область сканирования до 2500×3000 мм и повышает объемную точность до 0,035 мм/м.

Также востребованными являются метрологические сканеры с лазерной маской, отслеживающим трекером и контактной портативной КИМ.

Контрольно-­измерительная оптическая система Scantech TrackScan-­P22 (рис. 5) предназначена для сканирования объектов больших размеров.

 

Рис. 5. Система  Scantech TrackScan-P22 Рис. 5. Система Scantech TrackScan-P22 

 

Возможности КИМ используются, например, для проверки отверстий, ответственных поверхностей и конструктивных элементов деталей. При этом обеспечивается высокая точность измерения и повторяемость в одной точке до 0,030 мм. TrackScan-­P22 может обходиться без маркеров, сокращая при этом общее время проведения измерений и трудоемкость процесса.

 

Заключение

 

С помощью 3D-сканеров решается вопрос с оцифровкой деталей, созданием электронного склада и их изготовлением по требованию. А посредством 3D-принтера и ряда вспомогательных устройств можно оперативно производить детали из этого склада, которые в ­какой-то момент времени потребовались для ТОиР.

В этом случае вопрос производства решается в самые кратчайшие сроки, без необходимости содержания оснастки и заготовок широкой номенклатуры на своем складе. Современное цифровое производство должно быть гибким, быстрым, сосредоточенным на минимальных площадях, не зависящим от логистики и работы с крупными неповоротливыми поставщиками. Цех с 3D-сканерами и 3D-принтерами является его осуществлением. ■

 

https://topstanok.ru

 

Источник журнал "Аддитивные технологии" № 4-2022

 

Теги: 

Реверс-инжиниринг, 3D-сканеры, 3D-сканирование, аддитивное производство, сканер Scantech KSCAN20, компания ТопСтанок, журнал "Аддитивные технологии" № 4-2022

 

Внимание!
Принимаем к размещению новости, статьи или пресс-релизы
со ссылками и изображениями. info@additiv-tech.ru