Three Dimensional scan of petrochemical components
Point cloud and reverse engineering of a pump blade
Reverse engineering of a compressor diffuser
Point cloud and reverse engineering of industrial parts
Blade point cloud
Reverse engineering and creating 3D file for slurry pump blade
Three Dimensional scan of different industrial and decoration parts
Point cloud for a double suction pump casing
Atra Co., as one of the pioneers in the field of analysis, simulation, design and manufacturing of rotary equipment, in particular a variety of industrial centrifugal pumps, started its operations in the year 1393. The specialists of this company, using the technologies of the day and using the latest scientific achievements and new technologies, are trying to improve the quality and performance of rotary mechanical equipment, especially the pump.
BB4 Series pump
With quality control facilities, reverse engineering, along with utilizing the experience and technical knowledge of experts, the company has always been on the path to progress and to solve the problems of the country's pump industry. The company has always been able to offer distinct services in the design and manufacture of equipment related to the pump industry.
Among the pumps that the Atra company has the ability to design, reverse engineer, re-design them, are as follows.
One-stage centrifugal pump,
Multistage pump (high pressure),
Double suction,
process pumps such as BB series.
Fluid dynamic analysis of a pump
The specialized pump clinic at Atra Group includes several departments:
Department of design
Department of reverse engineering (reverse design)
Department of design (redesign)
Department of specialist consulting
Department of manufacturing and parts supplying
Flow rate vectors inside a pump
The world class standards used to simulate centrifuge pumps and fabricate parts by Atra are as follows.
API STD 610; Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries
All necessities for centrifuge pumps for use in the following industries; petroleum, petrochemicals and natural gas, hydrocarbon processes, crude oil transfer, pipelines, high pressure boosting systems, power plants, boiler feeders and reverse osmosis systems
ISO 9908; Technical specifications for centrifugal pumps -- Class III
Necessary requirements and technical specifications of single-stage, multi-stage, horizontal or vertical centrifugal pumps.
This standard is suitable for pumps with low discharge head and flow rate.
ISO 5199; Technical specifications for centrifugal pumps — Class II
Necessary requirements and technical characteristics of single-stage, multi-stage, horizontal or vertical centrifugal pumps, especially in the petrochemical industry.
ISO 10816-7; Mechanical vibration -- Evaluation of machine vibration by measurements on non-rotating parts -- Part 7: Rotodynamic pumps for industrial applications, including measurements on rotating shafts
Evaluation of mechanical vibration for rotodynamic Pumps
API 684; paragraphs rotordynamic tutorial: lateral critical speeds, unbalance response, stability, train torsionals, and rotor balancing.
Recommendations for the analysis of torsional vibration, critical speed and rotor balancing
API STD 682; Pumps - Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps
Types of sealings used in the mechanical sealing system of centrifugal pumps. The requirements of this standard are approved by the API 610 standard.
EN ISO 9906; Rotodynamic pumps - Hydraulic performance acceptance tests - Grades 1, 2 and 3 (ISO 9906:2012)
Hydraulic acceptance tests of industrial centrifuge pumps, such as specifying technical warranties, recommendations for preparing test reports and specifying pump performance parameters under warranty conditions.
ISO/TR 17766; Centrifugal pumps handling viscous liquids -- Performance corrections
ISO 4183; Belt Drives - Classical and Narrow V-Belts - Grooved Pulleys (System Based on Datum Width)
Atra Co., equipped with design, manufacture and quality control components, declares its readiness for manufacturing molding patterns for almost all kind of mechanical parts.
The main activities of the Atra Company’s Modeling Group are as follows:
Manufacturing steps schematic view for a casting part (centrifugal pump impeller)
A notable point in designing casting models for molding is that the model should be made in such a way as to match the casting conditions. Since Atra Company has a vast experience in producing parts for casting, it is well aware of the requirements and limitations of molding, and so the models made by this company can easily be produced in factories and workshops that make molding manual and semi-automatic.
Schematic view of casting molds (Elevator Gearbox)
Schematic view of casting molds
It should be noted that all stages of the preparation of the model are carried out in the company. The primary model is made of compact polystyrene foam or special wood for modeling by CNC machines. Then, using this cast aluminum model, it is manufactured and made the final model by CNC machines.
Molding pattern for a high pressure pump
Molding pattern for discharge casing of a multistage pump
Moulding Core and Cavities are used in injection moulding producing parts by injecting molten material into a mould. This kind of moulding can be performed with very different materials like aluminum and magnesium alloys (die casting), thermoplastics, glasses and elastomers. Atra Company, based on the experience and knowledge of its experts, utilizes world class machines and specialized softwares in the field of design and reverse engineering, manufactures moulding core and cavities as follows;
The steps in the Atra mold manufacturing unit are as follows:
Die Casting Mold Cavity; for different kind of materials and alloys, like Aluminum and Magnesium alloys. This kind of cavities have a wide range of applications in different industries. Some of die casting applications are car components (like seatbelt parts, headlight parts, engine crankcase and torque converter parts), shell housings (like transmission case housing, electric motor housing) and heat exchanger parts (like inline heat exchangers and boiler components).
Die casting mold cavities and parts
Injection mold cavities and parts
Blowing is used for plastic parts like bottles or other hollow shapes. The blow molding process normally uses a preform and compressed air, and through the preform hole, compressed air shapes the part.
Blowing molding for a mineral water bottle
Atra Company has put one of its goals in the development of advanced technologies and the provision of up-to-date services for the manufacturing of industrial components. In this regard, one of the most important professional activities of the company is reverse engineering and manufacturing of industrial equipment. All stages of work, such as 3D scanning, computerized 3D modeling, manufacturing of parts and machinery, are carried out by the experienced staff of the Atra Group’s Modeling Team.
Reverse engineering and manufacturing of industrial centrifugal pumps in accordance with international standards
The steps of the reverse engineering process carried out at Atra Co. are as follows:
Redesign and manufacturing of industrial parts and components (sheet metal)
3D scan of decortion parts (plastic tree)
Redesign of a centrifugal pump blade
Manufacturing of plastic injection mold (plastic tree)
Today 3D scanners have many applications in different engineering fields such as;
Various industries, including;
Atra Company’s 3D scanner is an industrial type scanner and can be used for industrial parts with a high level of accuracy.
Also, equipping this scanner with specialized lenses for different dimensions has made it extremely flexible in the variety of scanning areas. Also, along with high-resolution lenses, this device is among the most reliable and capable 3D scanners in the country.
Three dimensional scanning without dimensional limit
Most of the other scanners have a certain range of dimensional sizes for accurate scanning so that for larger or smaller parts of the range, scanning will be with a large error and significant details will be lost. One of the advantages of the Atra Company’s scanner is the availability of specialized lenses and the ability to adjust lenses in different situations on the scanner. This feature allows the operator to scan parts of different sizes with high precision and detail.
The powerful software of this scanner is one of its advantages. The ability to scan with or without markers (Target) is another benefit. However, to achieve higher levels of accuracy, markers can be used.
In this software, the positioning can be done with high precision by Auto Alignment ability and without the intervention of the operator. In some scanners merging different shots must be done by the operator. Therefore this procedure causes a significant error. The software has a special Merge component, which integrates all shots optimally with a unique algorithm to enhance the accuracy and quality of the 3D model.
Atra company Scanning software work space
The Atra Company’s scanner, due to its high resolution, specialized lenses, has the ability to provide details in all kind of parts such as wood, furniture, turbomachinery and accurate industrial components. In this industries, details and sharp lines in the scan file are very important features and should not be deleted or softened. Because softening of the edges will reduce the quality of the final product.
For example, the lack of accuracy for the blade of a pump, a turbine or a compressor, leads to an error that will decrease the efficiency and performance of the part compared with the original one. Also, the camera's resolution and the scanner interface also plays an important role in this procedure.
Portability of the 3D scanner is an essential feature to scan in different environments and different types of parts. Some of the parts are heavy, or due to the sensitivity of the work or the lack of time, cannot be carried, and the scanning procedure must be done in site. The Atra Scanner, due to its portability and its low weight, can be present at the site and in a short time scan the mechanical part. Unlike scanners or Arm type CMMs, the Atra scanner does not have any limitation on the size of a piece or working space, as shown below.
Arm type 3D Measuring MAchine - CMM
The Atra scanner provides excellent accuracy and quality in 3D models due to the use of innovative algorithms based on structured light. The special calibration method used in this scanner improves the quality of the scan. Also, the combination of the new special techniques used in the projector ensures the accuracy and high quality of the scanner.
The Astra scanner provides excellent accuracy and quality in 3D models due to the use of innovative algorithms based on structured light. The special calibration method used in this scanner improves the quality of the scan. Also, the combination of the new special techniques used in the projector ensures the accuracy and high quality of the scanner.
The total scanning process takes between 5 and 7 seconds for each shot. Each shot contains one million and three hundred thousand coordinate points from the surface of the work piece.
Atra tech. 3D Scanner
To accurately scan large parts (car body, ship, aircraft, etc.) and reduce error, the scanner must have the following two capabilities:
Scanners for scanning very large parts have the ability to support and connect photogrammetry camera’s data to the software. The Atra Company’s scanner, with both features listed, is capable of scanning large parts as well as small pieces.
photogrammetry camera with connection coplibity to Atra 3D scanner
To edit point cloud, the operator can import the scanner software output into the Geomagic software space. Due to the type of the used mesh by the scanner software, the output file has less error. So, with the professional editing done in Geomagic Studio, the operator can import the point cloud to the Catia software environment or generate the G-code for the CNC machines.
امروزه اسکنر سه بعدی اپتیک صنعتی در زمینه انجام امور مختلف کاربرد دارند:
همچنین صنایع مختلفی از دستگاه اسکنر سه بعدی اپتیک استفاده می نمایند:
دستگاه اسکنر سه بعدی شرکت آترا از نوع صنعتی می باشد. این نوع اسکنر در ساخت قطعات و تجهیزات صنعتی با دقت بالا کارآیی دارد. مجهز بودن این اسکنر به لنزهای تخصصی برای ابعاد مختلف باعث گردیده است انعطاف پذیری بالایی در تنوع مساحت های برداشت داشته باشد. همچنین در کنار رزولوشون بالای لنزها این دستگاه را در زمره قویترین اسکنرهای سه بعدی موجود در کشور قرار دهد.
بسیاری از اسکنرهای موجود در کشور برای محدوده خاصی از ابعاد، قابلیت کاربرد با دقت قابل قبول را دارند. به گونه ای که برای قطعات بزرگتر و یا کوچکتر از محدوده ذکر شده اسکن با خطای زیاد و حذف جزئیات قابل توجهی انجام می گیرد. یکی از مزایای اسکنر شرکت آترا مجهز بودن به لنزهای تخصصی و همچنین امکان تنظیم لنزها در موقعیت های مختلف بر روی اسکنر است. این قابلیت امکان اسکن قطعات با سایزهای مختلف با دقت و جزئیات بالا را فراهم می آورد.
اسکنر سه بعدی بدون محدودیت ابعادی
دستگاه اسکنر سه بعدی شرکت آترا از نوع صنعتی می باشد. این نوع اسکنر در ساخت قطعات و تجهیزات صنعتی با دقت بالا کارآیی دارد. مجهز بودن این اسکنر به لنزهای تخصصی برای ابعاد مختلف باعث گردیده است انعطاف پذیری بالایی در تنوع مساحت های برداشت داشته باشد. همچنین در کنار رزولوشون بالای لنزها این دستگاه را در زمره قویترین اسکنرهای سه بعدی موجود در کشور قرار دهد.
بسیاری از اسکنرهای موجود در کشور برای محدوده خاصی از ابعاد، قابلیت کاربرد با دقت قابل قبول را دارند. به گونه ای که برای قطعات بزرگتر و یا کوچکتر از محدوده ذکر شده اسکن با خطای زیاد و حذف جزئیات قابل توجهی انجام می گیرد. یکی از مزایای اسکنر شرکت آترا مجهز بودن به لنزهای تخصصی و همچنین امکان تنظیم لنزها در موقعیت های مختلف بر روی اسکنر است. این قابلیت امکان اسکن قطعات با سایزهای مختلف با دقت و جزئیات بالا را فراهم می آورد.
نرم افزار قدرتمند این اسکنر یکی از مزایای آن محسوب میشود. امکان اسکن با یا بدون مارکر (تارگت) از دیگر مزایای آن به حساب میآید. به هر حال به منظور دستیابی به دقت بالاتر از سیستم مرجع دهی به کمک مارکر استفاده می گردد. در این نرم افزار موقعیت دهی برداشت ها را به صورت Auto Alignment و بدون دخالت اوپراتور با دقت بالا انجام می دهد. در برخی از اسکنرها ادغام برداشت ها به صورت دستی انجام می گیرد. این امر باعث بوجود آمدن خطای قابل توجهی می شود. به روز رسانی و بهبود کارآیی نرم افزار بدون صرف هزینه اضافی (لایسنس) از دیگر مزایای آن به شمار میآید. نرم افزار دارای قسمت مخصوص ادغام (Merge) است که در آن به منظور افزایش دقت و کیفیت مدل سه بعدی، با الگوریتم ویژه ای برداشت ها را به صورت بهینه شده نسبت به هم ادغام میکند.
فضای کاری نرم افزار اسکنر شرکت آترا
اسکنر شرکت آترا به دلیل مجهز بودن به لنزهای تخصصی با رزولوشون های بالا این توانمندی را دارد که با ارائه جزئیات بالا در صنایعی همچون چوب – مبلمان، توربوماشین، ساخت قطعات دقیق صنعتی و ... نیز بکار رود. در این نوع صنایع جزئیات و خطوط تیز قطعه در فایل اسکن نباید حذف گردد. زیرا این امر باعث کاهش کیفیت محصول ساخته شده می گردد.
به عنوان مثال عدم ارائه ابر دقیق از پره پروانه پمپ و یا توربین و یا کمپرسور منجر به خطایی می گردد که نتیجه آن ساخت قطعه ای است که از نظر راندمان کمتر از قطعه اصلی خواهد بود. بسیاری از اسکنرهای موجود در کشور قابلیت ظهور جرئیات قطعه را ندارند. علاوه بر رزولوشون دوربین، نرم افزار رابط اسکنر نیز نقش مهمی در این مورد ایفا می کند. به گونه ای که حتی ممکن است اسکنر مورد نظر از نظر رزولوشون وضعیت مناسبی داشته باشد. ولی با توجه به اینکه تکنولوژی ادغام مناسبی بکار گرفته نشود. برداشت ها به گونهای در هم ترکیب شوند که جزئیات طرح ناپدید و یا کمرنگ شوند.
امکان اتصال اسکنر شرکت آترا به ماشین های CNC و یا دستگاه های نمونه سازی سریع (پرینتر سه بعدی) در کنار پرتابل بودن آن باعث تسریع در روند ساخت قطعات و تجهیزات شده است. در صورتی که قطعات وزن زیادی داشته باشد و یا به دلیل حساسیت کار و یا عدم وجود زمان امکان حمل میسر نباشد، اسکنر شرکت آترا با توجه به پرتابل بودن و وزن کم آن، می تواند در محل حاضر شده و در زمان کوتاهی اسکن قطعه و یا دستگاه مورد نظر را انجام دهد. اسکنر شرکت آترا بر خلاف اسکنرها یا دستگاه های اندازه گیری سه بعدی بازویی مطابق شکل زیر محدودیتی از بابت اندازه قطعه یا فضای کاری ندارد.
دستگاه اندازه گیری سه بعدی بازویی - CMM
این اسکنرهای پروب دار بیشتر از اینکه برای مهندسی معکوس مورد استفاده قرار گیرند، برای بازرسی بعد از تولید کاربرد دارند. وجود بازوی نسبتاً کوتاه از جمله معایب این دستگاه به شمار میرود. ماهیت این نوع دستگاهها به گونهای است که در طول زمان عملیاتی بایستی موقعیت آن نسبت به قطعه ثابت باقی بماند. کوچکترین حرکت نسبی بین اسکنر و قطعه باعث از بین رفتن دقت میشود. همچنین بیشینه ابعاد قطعه اسکن شونده با توجه به اندازه بازوی دستگاه تعریف میشود. به عبارت دیگر برای این نوع اسکنر محدودیت ابعادی وجود دارد.
اسکنر شرکت آترا به دلیل استفاده از الگوریتم های بدیع بر پایه اصل نور ساخت یافته دقت و کیفیت بسیار خوبی را در مدل های سه بعدی فراهم می کند. روش ویژه کالیبراسیون مورد استفاده در این اسکنر باعث افزایش کیفیت اسکن می گردد. همچنین ترکیب فاز نوری جدید و تکنیک خاص استفاده شده در پروژکتور، دقت و کیفیت بالای اسکنر را تضمین می کند.
کل پروسه اسکن برای هر شات زمانی بین 5 تا 7 ثانیه لازم دارد. هر شات بالغ بر یک میلیون و سیصد هزار نقطه مختصات از سطح قطعه می خواند.
اسکنر سه بعدی اپتیک گروه .ATRA Tech
به منظور اسکن دقیق قطعات با سایزهای بسیار بزرگ (بدنه خودرو، کشتی، هواپیما و ...) و کاهش خطای ذاتی، اسکنر بایستی دارای دو توانایی زیر باشد:
1) اسکنر باید ماهیتاً توانایی اسکن قطعات خیلی بزرگ را با دقت مناسب داشته باشد.
2) نرم افزار قابلیت پشتیبانی و اتصال به دوربین فوتوگرامتری را دارا باشد.
اسکنرهای به روز دنیا به منظور اسکن قطعات خیلی بزرگ، قابلیت پشتیبانی و اتصال داده های دوربین فوتوگرامتری به نرم افزار را دارا می باشند. اسکنر شرکت آترا با دارا بودن هر دو قابلیت ذکر شده، در اسکن قطعات بزرگ نیز همچون قطعات کوچک توانایی مناسب را دارد.
برای ویرایش ابر نقاط می توان خروجی نرم افزار اسکنر را به فضای این نرم افزار وارد کرد. با توجه نوع مش بندی مناسب انجام گرفته توسط نرم افزار اسکنر فایل خروجی دارای خطا و مش های نامناسب کمتری است. بنابراین می توان با ویرایش حرفه ای صورت گرفته در نرم افزار Geomagic Studio وارد فضای نرم افزار Catia و یا تعریف G-Code برای دستگاه CNC شویم.
برخی از موارد کاربرد اسکنر اپتیک شرکت آترا:
شرکت پوباگران فرآیند مبتکر آترا، یکی از اهداف خود را توسعه تکنولوژیهای پیشرفته و ارائه خدمات به روز در زمینه ساخت قطعات صنعتی قرار داده است. در همین راستا از جمله مهمترین فعالیتهای تخصصی شرکت، مهندسی معکوس و ساخت تجهیزات صنعتی میباشد که کلیه مراحل کار اعم از اسکن سه بعدی، تهیه مدل سه بعدی کامپیوتری، تکنولوژی ساخت قطعات و ماشین آلات و .. توسط متخصصین گروه مدلسازی شرکت آترا انجام میپذیرد.
مهندسی معکوس در واقع فرایند کشف اصول تکنولوژیکی یک دستگاه، شی یا یک سیستم میباشد که از طریق تجزیه و تحلیل ساختار و عملکرد آن حاصل میشود. به عبارت دیگر مهندسی معکوس یکی از روشهایی است که با به کارگیری آن، فرایند تکوین محصول سرعت مییابد. مهندسی معکوس به طور عمده در صنایع تجاری و نظامی به کار میرود و هدف آن استنباط پارامترهای طراحی یک محصول بدون داشتن دانش کافی در زمینه تولید آن محصول و فقط با پیمودن فرآیند معکوس و به کارگیری تکنیکهای مشابه میباشد.
مهندسی معکوس و ساخت برای بازیابی و تشخیص اجزای متشکله یک محصول بویژه در صورت عدم دسترسی به طراحی اولیه کاربرد داشته و برای نگهداری، گسترش و توسعه امکانات موجود و مهندسی مجدد (RE- ENGINEERING) مورد استفاده قرار میگیرد. این روش، در واقع روش پذیرفته شدهای برای کشورهای درحال توسعه به شمار میرود. در این فرایند ابتدا میزان کمبود اطلاعات فنی برای پشتیبانی از تولید یک محصول معین میشود (TECHNICAL DATA PACKAGE=TDP). سپس با انجام یک کار تیمی منسجم، متشکل از متخصصان و محققان به همراه مدیریت و سازماندهی مناسب (R&D) سعی میشود مدارک و نقشههای خاص طراحی محصول به دست آید. با در نظر گرفتن مشخصات، هدف و شرایط طراحی محصول، استانداردهای ملی و رایج و همچنین پوشش دادن نقاط مجهول و ناشناخته سعی میشود مراحل نمونه سازی و نیمه صنعتی و در صورت لزوم ساخت و تولید محصول، انجام گردد.
به منظور مدل سازی قطعات پیچیده و یا قطعاتی که نیاز به اندازه برداری دقیق دارند، از روش اسکن سه بعدی قطعه استفاده میشود. اسکنرهای سه بعدی از جمله ابزارهای مهم در مهندسی معکوس قطعات و دستگاهها و ماشینآلات صنعتی است که در واقع هنر تبدیل ابر نقاط به مدل سهبعدی CAD میباشد. ابر نقاط مجموعه سهبعدی از نقاط است که خصوصیات سطح خارجی یک شئ را توصیف میکند. این نقاط از آنالیز محیط پیرامون شئ و جمعآوری اطلاعات از شکل ظاهری آن به کمک یک اسکنر سهبعدی به دست میآیند. تکنولوژی به کار رفته در جمعآوری اطلاعات از سطح شکل، در دو نوع تماسی و بدون تماس میباشد. در حالت تماسی از دستگاههای CMMو در حالت بدون تماس از لیزر یا نور ساخت یافته استفاده میشود. در فرایند مهندسی معکوس، ابتدا بر روی نقاط، یک مش سهگوش ایجاد میشود. این مش، توپولوژی اصلی مدل نهایی را ارائه میدهد. در مرحله بعد از تقسیم مش به نواحی کوچکتر و یا روشهای دیگر، یک سطح ساده تخمینزده میشود.
مزایا و دستاوردهای مهندسی معکوس و ساخت
جالب است بدانید که مهندسی معکوس و ساخت حتی توسط سازندگان اصلی و معتبر همچون Honeywell و KSB نیز به کار گرفته شود. از جمله دلایل این امر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
مهندسی معکوس و ساخت پمپ سانتریفیوژ صنعتی مطابق استانداردهای بین المللی
مهندسی معکوس پمپ توسط شرکت KSB
دستیابی به دانش فنی ساخت قطعات و ماشین آلات مستلزم شناخت و درک دقیق سیستم عملکرد و ارتباط اجزا با یکدیگر است. با توجه به اینکه زمینه تخصصی شرکت آترا، تدوین دانش فنی و مهندسی معکوس میباشد، فرآیند تدوین دانش فنی و بازطراحی را از روشهای سنتی که موجب اتلاف هزینه و زمان و عدم برآورد کیفیت مورد نظر از ساخت قطعات میگردد، در دستور کار قرار داده و برای این کار روش استاندارد و یکچارچهای تدوین نموده است که با این روش میتوان قطعات و مجموعه ها را مشابه نمونههای خارجی و با همان عملکرد تولید کرد.
مراحل فرآیند مهندسی معکوس انجام گرفته در شرکت آترا به شرح زیر می باشد:
بازطراحی و ساخت انواع تجهیزات و قطعات صنعتی (ورق کاری- خمکاری)
بازطراحی پروفیل پره پروانه سانتریفیوژ صنعتی
منابع:
1- اخوان، امیرناصر مروری بر کپی سازی و مهندسی معکوس صنایع هوایی، شماره 77، آبان 7
2- www.ksb.com
3- جایگاه و نقش فعالیتهای تحقیق در استراتژیهای دستیابی به تکنولوژی موردنیاز کشور پیام پولاد، شماره 10، مهر 73
4- فتحی علیرضا مهندسی معکوس کارآفرین، شماره 9، مهر و آبان 80
5- www. honeywell.com
6- مهندسی معکوس راهی برای احاطه برمبانی طراحی، پیام ایران خودرو، شماره 46، مرداد 79
7- مهندسی معکوس (یک ضرورت)، شرکت خدمات علمی صنعتی استان تهران، صنعت خودرو، شماره 22، مهر 78
8- ناطق محمدجواد تامین سرمایه ارزان به عنوان یکی از روشهای موثر حمایتی دولت از توسعه تکنولوژی ملی، صنعت و توسعه، شماره 16، مهر و آبان 76
9- هلالی، حسن مهندسی معکوس اطلاعات علمی، شماره 2، آذر 73
