تحقیق و توسعه

مشخصات فنی اسکنر سه بعدی اپتیک شرکت آترا

امروزه اسکنر سه بعدی اپتیک صنعتی در زمینه انجام امور مختلف کاربرد دارند:

• مهندسی معکوس
•  کنترل کیفی
• تهیه گزارشات مهندسی و مستند سازی

همچنین صنایع مختلفی از دستگاه اسکنر سه بعدی اپتیک استفاده می نمایند:

• صنایع خودروسازی
• نفت، گاز و پتروشمی
• توربین و پره ‌سازی
• قالب و ساخت قطعه
• پزشکی و دندانپزشکی
• چوب و مبلمان
• صنعت کفش
• شکلات ‌سازی
•  صنایع هنری و مجسمه ‌سازی

اسکن اشیاء با سایزهای مختلف

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

●مجهز به لنزهای تخصصی برای قطعات با ابعاد مختلف

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 (اسکن با یا بدون مارکر)

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

● ارائه جزئیات بالا

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.

● قابلیت جابجایی

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.

● دقت بالا

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.

● سرعت و پویایی

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

● امکان اتصال به دوربین فوتوگرامتری

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.

● قابلیت کوپل با نرم افزار Geomagic Studio با کمترین خطا

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:

● جواهر و لوازم تزئینی:

● صنعت خودرو:

● قطعات مهندسی و صنعتی:

● دندانپزشکی:

● صنایع چوب و تزئینی:

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

• ایجاد توانایی و تقویت تکنیکی - فناوری ساخت ازطریق شناخت و درک کامل محصول (اخذ دانش فنی محصول) و به وجود آوردن اعتماد به نفس د رمهندسان و کارشناسان صنعت در مواجهه با صنایع و فناوری های داخلی؛
• امکان طراحی یک محصول بهنگام، در سطح استانداردهای جهانی با کشف راههای جدید بهبود و توسعه محصول، درجهت رفع نیازهای مشتری مانند عملکرد بهتر، افزودن ویژگیها و رفع نواقص محصول؛
• برآورده کردن نیازهای بازار مثل تغییر فناوری یا بهبود آن و کاهش هزینه؛
• ایجاد توان بالقوه جهت جذب، در انتقال فناوری‌های پیشرفته؛
• تربیت نیروی متخصص مورد نیاز در صنایع استراتژیک؛
• به وجود آوردن قدمهای سیستماتیک برای کمک به درک و مستندسازی طراحی و فرایند طراحی؛
• امکان الگوبرداری رقابتی درجهت درک محصولات رقبا و توسعه بهتر محصولات خود؛
• امکان انجام مهندسی مجدد با استفاده از دانش فنی اخذ شده به وسیله 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:

• امکان تامین قطعات ماشین‌آلات قدیمی‌ بدون نیاز به صرف هزینه و زمان زیاد به منظور به روزرسانی آن
• بهینه‌سازی و بهبود عملکرد تجهیزات در راستای کاهش هزینه‌های نگهداری
• جایگزینی قطعات فرسوده اصلی که دیگر امکان تولید ندارند.
• تامین قطعات یدکی محصولی که دیگر تامین کننده‌ اصلی آن وجود ندارد.
• زمان تحویل کوتاه

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:

1. شناسایی و تشخیص اجزاء سیستم و روابط بین اجزاء در کارکرد ماشین (قطعات)
2. اندازه برداری دقیق از قطعات و اسکن سه بعدی تجهیزات با هندسه پیچیده
3. تهیه مدارک و دانش فنی ساخت (مدل سه بعدی، نقشه های ساخت و ماشینکاری)
4. اعمال تلرانس‌های ساخت و مونتاژی
5. تعیین فرآیند ساخت قطعات و یا مجموعه (ماشین)
6. کنترل کیفی قطعات توسط ابزار اندازه گیری و اسکنر نوری
7. انواع تست قطعات و مجموعه مطابق نظر کارفرما

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

10- www.wikipedia.org