Técnicas populares de ingeniería inversa
Desde 65438 hasta 0980, muchas escuelas e industrias en Europa y Estados Unidos comenzaron a prestar atención al campo de la ingeniería inversa. A principios de la década de 1990, equipos académicos de varios países del mundo, incluida la provincia de Taiwán, invirtieron mucho en investigaciones de ingeniería inversa y publicaron los resultados. El hardware de ingeniería inversa utilizó por primera vez equipos de procesamiento de imitación y la calidad de los productos terminados era deficiente. Posteriormente se desarrollaron equipos de escaneo por contacto, que utilizaban sondas para tocar la pieza de trabajo para obtener la apariencia del producto. Luego se podrían seguir desarrollando dispositivos sin contacto, utilizando fotografía o tecnología láser para calcular el tiempo y la distancia de los reflejos de la luz.
Algunas marcas de software de ingeniería inversa incluyen Surfacer (Imageware), ICEM, CopyCAD, Rapid Form, etc. La evolución del software de ingeniería inversa se puede dividir a grandes rasgos en tres etapas. La ingeniería inversa hace 11 años sólo podía utilizar sistemas de superficies de alto orden CAD/CAM como CATIA. El mercado ha desarrollado dos conjuntos de productos convencionales y la tecnología se está volviendo cada vez más madura y ampliamente citada en la industria. A diferencia de las operaciones lógicas matemáticas de ingeniería inversa anteriores, es rápido.
Desarrollo
La trayectoria de desarrollo de la ingeniería inversa en la provincia de Taiwán continúa. El Instituto de Tecnología ha escrito un conjunto de software de ingeniería inversa y muchos equipos de investigación académicos también han desarrollado software de sistema con diferentes funciones basadas en el campo de la ingeniería inversa. Sin embargo, al final, este software no se ha aplicado realmente en la industria. . Posteriormente, el equipo del ITRI finalizó su investigación de ingeniería inversa y se centró en otros temas. Es una pena que no haya un sucesor de los resultados originales de investigación y desarrollo.
En 1998, NEWPOWER inició algunos proyectos de ingeniería inversa. El requisito era convertir el código fuente existente del cliente en un diseño y, si fuera necesario, en especificaciones de requisitos del producto. Esto es exactamente lo opuesto a los modelos de procesos de desarrollo estándar como el modelo V. De esta manera, los clientes pueden mantener fácilmente sus productos (requisitos, diseño, código fuente, etc.) sin tener que modificar directamente el código fuente cada vez que cambian de producto como antes.
Se refiere a la tecnología avanzada de recolectar una gran cantidad de puntos de coordenadas tridimensionales de un objeto, establecer un modelo geométrico del objeto y luego desarrollar productos similares. La ingeniería inversa es opuesta al proceso general de diseño y fabricación. Primero está el objeto físico y luego el modelo. La creación de perfiles es una aplicación típica de ingeniería inversa. La ingeniería inversa, la aplicación de la ingeniería inversa, se ha desarrollado desde operaciones manuales simples y especializadas hasta el uso de computadoras y equipos de medición avanzados para el diseño, análisis, fabricación y otras actividades, como la obtención de la forma de moldes de reparación, el análisis de modelos físicos y la innovación. diseños basados en productos existentes, fabricación rápida de copias, etc.
En general, en cierto sentido, la ingeniería inversa es una imitación. La premisa aquí es que nuestro diseño y fabricación tradicionales se basan por defecto en la "ingeniería avanzada (por supuesto que no existe tal cosa)".
La ingeniería inversa del software es un procedimiento de análisis que intenta establecer una representación de un programa en un nivel de abstracción superior al del código fuente. La ingeniería inversa es el proceso de recuperación de un diseño. Las herramientas de ingeniería inversa pueden extraer información de estructura de datos, arquitectura y programación de programas existentes. Los sistemas en estudio o aplicación se pueden dividir en las siguientes categorías:
(1) Para los sistemas desarrollados para aplicaciones específicas, se desarrolló un sistema de ingeniería inversa para la identificación de piezas mecánicas. Este sistema sólo puede reconocer piezas formadas por superficies planas.
Se desarrolló un sistema de ingeniería inversa basado en microcomputadoras principalmente para imitar piezas obsoletas en el sector de la Fuerza Aérea.
(2) Sistema de software especial de montaje de superficies El montaje de superficies es un proceso clave de ingeniería inversa. Se desarrolló un paquete de software de ajuste de datos de escaneo láser tridimensional. Divida los puntos de datos en áreas interactivas, ingrese la superficie de ajuste en el sistema CAD general para intersección, extensión y transición, y establezca un modelo CAD completo. Este sistema sólo maneja superficies cuádricas estándar.
(3) Combinación con sistemas CAD comerciales Algunos sistemas combinan directamente sistemas digitales con sistemas CAD comerciales, mientras que el sistema desarrollado por Kwok combina CMM con AutoCAD, y las coordenadas de cada punto se convierten automáticamente al formato IGES. El sistema tiene capacidades de visualización en tiempo real.
(4) Integración de medición y ajuste
En el sistema anterior, la digitalización y el ajuste de superficies son dos procesos independientes. Para mejorar la precisión de la medición, utilizar los resultados de ajuste para guiar la medición y reducir los datos de medición, ha surgido un sistema integrado de medición y ajuste. En el sistema integrado propuesto por Liang-Chia, el usuario primero divide interactivamente el límite de medición y luego ajusta la superficie spline B2 en tiempo real durante la medición de cada parche. La posición del siguiente punto de medición se predice a partir de los resultados del ajuste. y la precisión de la medición y el ajuste La precisión está controlada por el error entre los valores medidos y predichos.
(5) Combinación con creación rápida de prototipos.
Acortar el ciclo de fabricación de los productos es uno de los propósitos de la ingeniería inversa, y como los tiempos lo requieren, surgió un sistema integrado de ingeniería inversa y fabricación rápida. Jones C desarrolló un sistema para generar trayectorias de mecanizado CNC helicoidales a partir de resultados de escaneo láser. Los sistemas actuales de ingeniería inversa tienen las siguientes deficiencias:
(1) La mayoría de los sistemas se desarrollan para aplicaciones específicas y el procesamiento de datos suele estar dirigido a equipos y objetos de medición específicos, lo que resulta en una escasa versatilidad.
(2) Los sistemas de ajuste de superficies se utilizan principalmente para superficies cuadráticas algebraicas, pero generalmente no tienen esta función para superficies de forma libre, especialmente cuando se ajustan superficies de forma libre desde puntos dispersos con una gran cantidad de datos. .
(3) La segmentación del área de datos a menudo requiere operaciones interactivas, lo que ralentiza la velocidad del modelado CAD y tiene un bajo grado de automatización.
(4) El grado de integración del sistema es; bajo, y algunos sistemas solo se centran en Cuando se trata de ajuste de superficies, algunos solo se centran en combinarlo con tecnologías de fabricación específicas. El sistema solo contiene datos geométricos simples, lo que no está en línea con el pensamiento paralelo del diseño y la fabricación modernos.
3.2 Dirección del desarrollo y tecnologías clave
El modelado geométrico es un vínculo clave en la ingeniería inversa y también es un cuello de botella que afecta la velocidad de la ingeniería inversa. Por lo tanto, mejorar la automatización y la versatilidad del modelado geométrico en ingeniería inversa es una dirección clave de la investigación en ingeniería inversa. Se trata de un sistema automatizado para el modelado geométrico de ingeniería inversa, que presenta modelado de características que encarna la intención del diseño. La organización de los puntos de datos no tiene restricciones y el modelo B-rep de salida es totalmente compatible con los sistemas CAD comerciales existentes. La tecnología clave de este sistema es la extracción automática de características y la conexión suave de superficies combinadas de forma libre.
Aumentar la integración del sistema. En algunos casos, no se requieren modelos CAD, o la fabricación más rápida de productos requiere la combinación directa de sistemas digitales y CMM, además, algunos productos (como el diseño; de moldes de inyección y piezas de plástico) requieren Realizar múltiples análisis CAE y generar modelos CAE directamente a partir de puntos de datos puede mejorar en gran medida el proceso de diseño y análisis del producto. En la sección anterior, hubo algunos ejemplos de aplicación de sistemas integrados, la mayoría de los cuales se integraron parcialmente según situaciones específicas. Xing Yuan propuso un marco de sistema integrado de ingeniería inversa completo, con múltiples interfaces de datos para CAD, CAE y CAM, y un método de integración orientado a objetos. La tecnología clave es una estructura de base de datos de productos abierta y universal.
La medición de coordenadas se puede dividir en medición con contacto y medición sin contacto. El método de medición por contacto registra la posición coordinada de la superficie de la muestra al detectar el contacto entre el cabezal de medición y la muestra, y se puede subdividir en métodos de adquisición de datos continuos y activados por puntos. Para las industrias aeroespacial, automotriz y otras, la medición por contacto generalmente se puede utilizar para medir muestras grandes y cumplir con los requisitos de precisión. Debido a que la medición activada por puntos en la medición de contacto se puede planificar manualmente, se pueden obtener más puntos de medición en áreas con gran curvatura o cambios drásticos en la curvatura, y se pueden obtener menos puntos de medición en áreas relativamente planas.
Combinado con el método de modelado, el área del objeto medido se planifica manualmente y se miden las líneas características y las cuadrículas curvas que desempeñan un papel clave en la forma del objeto. Los puntos de datos se pueden organizar en la forma requerida por el software de reconstrucción del modelo según sea necesario, y luego el modelo CAD del objeto se reconstruye basándose en las líneas características y la cuadrícula curva, lo que reduce la dificultad y la carga de trabajo del procesamiento de datos. Su única desventaja es la baja eficiencia de medición.
Los métodos de medición sin contacto se basan principalmente en los principios básicos de la óptica, la acústica, el magnetismo y otros campos. y convertir una determinada cantidad física analógica en un punto de coordenadas en la superficie de la muestra mediante un algoritmo apropiado. Por ejemplo, un instrumento de medición de sonar utiliza el tiempo que tarda el sonido en encontrar el objeto medido y generar un eco para calcular la distancia entre un punto y la fuente de sonido; el método de medición del láser convierte el tiempo de vuelo del rayo láser en distancia; entre el punto medido y el plano de referencia. La medición sin contacto mejora enormemente la eficiencia de la medición. Algunas máquinas de medición óptica pueden obtener cientos de miles de puntos de datos en unos pocos segundos, por lo que la planificación de la medición manual se puede reducir considerablemente durante el proceso de medición y se puede recopilar rápidamente una gran cantidad de puntos de datos densos en toda la superficie de la muestra. La tecnología de medición sin contacto, representada por la medición por láser, se ha desarrollado rápidamente en los últimos dos años debido a su sencillo funcionamiento y sus aplicaciones se están generalizando cada vez más. Los datos masivos obtenidos mediante mediciones sin contacto son muy grandes, a menudo cientos de miles, millones o incluso más. Debe usarse con un potente software de ingeniería inversa y equipos informáticos de alto rendimiento para utilizarlo sin problemas. Pero según la Ley de Moore, el rendimiento del hardware de las computadoras está mejorando rápidamente y la tecnología del software ya no es lo que solía ser. Los métodos de medición óptica sin contacto y los equipos de medición de coordenadas se utilizan más ampliamente en ingeniería inversa.