مهندسی معکوس سه‌بعدی‌سازی

مهندسی معکوس سه ‌بعدی‌سازی، هنر تبدیل ابر نقاط به مدل سه ‌بعدی CAD می‌باشد. ابر نقاط مجموعه سه‌بعدی از نقاط است که خصوصیات سطح خارجی یک شئ را توصیف می‌کنند. این نقاط از آنالیز محیط پیرامون شئ و جمع‌آوری اطلاعات از شکل ظاهری آن به کمک یک اسکنر سه بعدی به دست می‌آیند.
مهندسی معکوس قطعات و تجهیزات صنعتی، فرآیندی کاملا اصولی بوده که فعالیت‌هایی مانند دمونتاژ، مونتاژ، مدلسازی سه‌بعدی، تهیه نقشه‌های ساخت و آنالیز متریال را شامل می‌شود. بدین منظور از نرم‌افزارهای مهندسی متنوعی استفاده می‌شود که مشهورترین آن‌ها، نرم‌افزار کتیا می‌باشد.
پس از طی فرآیند مهندسی معکوس، اطلاعات کاملی از کلیه قطعات و المان‌های مورد نظر استخراج می‌شود و کارفرما با دانش کامل نسبت به نحوه عملکرد و کارکرد هر یک از قطعات و اجزای دستگاه، می‌تواند فرآیند تولید را برون‌سپاری نموده و یا دستگاه را در داخل شرکت تولید نماید. در ادامه مقاله به توضیح کامل در زمینه مهندسی معکوس سه بعدی سازی پرداخته شده است.

آنچه در این مقاله در مورد مهندسی معکوس سه بعدی سازی خواهید خواند:

مهندسی معکوس سه بعدی سازی به چه معناست؟

فرایند مهندسی معکوس سه بعدی سازی

کاربرد مهندسی معکوس سه بعدی سازی

مزایای مهندسی معکوس سه بعدی سازی

چالش های مهندسی معکوس سه بعدی سازی

مهندسی معکوس سه بعدی سازی به چه معناست؟

مهندسی معکوس سه بعدی فرآیندی است که برای بازآفرینی طرح یا هندسه محصول از فناوری‌های اسکن سه بعدی (3 بعدی) استفاده می‌شود. این تکنیک شامل دیجیتالی کردن یک شی فیزیکی موجود، تجزیه و تحلیل ساختار آن، و تولید یک مدل طراحی به کمک کامپیوتر (CAD) است که می تواند برای اهداف مختلف استفاده شود. مهندسی معکوس سه بعدی به ابزاری ضروری برای طراحان، تولیدکنندگان و مهندسان محصول تبدیل شده است. این مقاله به بررسی مفهوم مهندسی معکوس سه بعدی و کاربردهای آن در صنایع مدرن می پردازد.

فرآیند مهندسی معکوس سه بعدی:

مهندسی معکوس سه بعدی شامل چندین مرحله است:

مرحله اول: اسکن جسم فیزیکی با استفاده از یک اسکنر سه بعدی است که به دو دسته تقسیم می شود:

اسکنرهای تماسی : . اسکنرهای تماسی نیاز دارند که کاوشگر اسکنر جسم را لمس کند تا اندازه‌گیری‌های دقیق به دست آید.

 اسکنرغیر تماسی : از لیزر، دوربین یا نور ساختار یافته برای ثبت جزئیات سطح جسم بدون تماس استفاده می کنند. انتخاب اسکنر به پیچیدگی، اندازه و متریال جسم بستگی دارد.

مرحله دوم : پردازش داده های به دست آمده از اسکنر سه بعدی برای ایجاد یک مدل سه بعدی است. این کار با استفاده از نرم افزار تخصصی انجام می شود که داده های ابر نقطه ای به دست آمده از اسکنر را تجزیه و تحلیل می کند و آن را به مدل سه بعدی تبدیل می کند. این نرم افزار همچنین می تواند داده ها را تمیز کند، نویز را حذف کند و شکاف ها را پر کند تا یک مدل سه بعدی یکپارچه ایجاد کند.

مرحله سوم : پس از ایجاد مدل سه بعدی، مرحله بعدی اصلاح طرح است. این را می توان با مقایسه مدل سه بعدی با جسم فیزیکی اصلی انجام داد تا هر گونه اختلاف را شناسایی کرد. طراحی را می توان با ایجاد تغییراتی در مدل سه بعدی با استفاده از نرم افزار CAD بیشتر اصلاح کرد. این می تواند شامل افزودن ویژگی ها، حذف اجزای ناخواسته یا اصلاح طراحی برای بهبود عملکرد باشد.

کاربردهای مهندسی معکوس سه بعدی:

مهندسی معکوس سه بعدی به یک ابزار ضروری برای صنایع مدرن تبدیل شده است.  و کاربرد هایی زیادی دارد که به اختصار در زیر به آن ها اشاره شده است:

طراحی و توسعه محصول : یکی از کاربردهای اولیه مهندسی معکوس سه بعدی در طراحی و توسعه محصول است. با مهندسی معکوس محصول رقیب، شرکت ها می توانند فرصت های بهبود را شناسایی کرده و محصولات برتر را توسعه دهند. مهندسی معکوس سه بعدی همچنین می تواند برای ایجاد قطعات یدکی برای تجهیزات قدیمی یا منسوخ استفاده شود.

کنترل کیفیت : یکی دیگر از کاربردهای مهندسی معکوس سه بعدی در کنترل کیفیت است. با تجزیه و تحلیل مدل سه بعدی یک محصول، تولیدکنندگان می توانند قبل از شروع تولید، عیوب یا نقاط ضعف در طراحی را شناسایی کنند. این می تواند به کاهش ضایعات، بهبود کارایی و کاهش هزینه های مرتبط با فراخوان محصول کمک کند.

استفاده درصنعت خودروسازی : مهندسی معکوس سه بعدی در صنعت خودروسازی نیز کاربرد دارد. با مهندسی معکوس یک وسیله نقلیه موجود، سازندگان می توانند راه هایی را برای بهبود بهره وری سوخت، کاهش وزن و بهبود ویژگی های ایمنی شناسایی کنند. این تکنیک همچنین برای ایجاد قطعات جایگزین برای وسایل نقلیه قدیمی که دیگر در حال تولید نیستند استفاده می شود. 

سامانه جامع صنعتی شمستا به عنوان بانک اطلاعات ایران با ایجاد بستری آنلاین، فضایی را ایجاد نموده است تا صنعتگرانی که دارای نیازهای صنعتی هستند از جمله ساخت قطعات قدیمی که جایگزین جدید نیاز دارد و یا قطعاتی که به علت شرایط تحریم توانایی وارد کردن از شرکت های سازنده خارجی را ندارند به بیان نیازهای صنعتی خود بپردازند و در صورتی که متخصصان و شرکت های عضو این سامانه توانایی ساخت این قطعات و برطرف کردن این نیاز ها را دارند نسبت به رفع این مشکل اعلام آمادگی نمایند. سامانه صنعتی شمستا هموراه حامی متخصصان و تولید کنندگان داخلی و تکیه بر دانش بومی می باشد.

 استفاده در صنعت پزشکی : در صنعت پزشکی، مهندسی معکوس سه بعدی برای ایجاد پروتزها و ایمپلنت های سفارشی استفاده می شود. با اسکن بخشی از بدن بیمار، می توان یک مدل سه بعدی برای تولید یک پروتز یا ایمپلنت سفارشی ایجاد کرد که کاملا متناسب باشد.

مزایای مهندسی معکوس سه بعدی سازی

 ۱. کاهش زمان و هزینه: با استفاده از مهندسی معکوس سه بعدی سازی، زمان و هزینه طراحی و ساخت یک محصول جدید را می توان کاهش داد. این روش اجازه می دهد تا طرح محصولات پیشین با کیفیت بالا بازسازی شده و به سرعت به بازار عرضه شوند.

۲. افزایش کیفیت: با استفاده از مهندسی معکوس سه بعدی سازی، طراحان محصولات می توانند به راحتی خطاها را شناسایی و برطرف کنند. همچنین با استفاده از مدل های سه بعدی، می توانند پیش از شروع تولید، محصول را آزمایش کنند و هرگونه نواقص را شناسایی کنند.

۳. ارائه امکاناتی بیشتر: مهندسی معکوس سه بعدی سازی به شرکت ها امکان می دهد که قطعات جایگزین و یدکی برای محصولات قدیمی را با توجه به طرح های سه بعدی موجود، تولید کنند.

۴. شناسایی مشکلات: با استفاده از مهندسی معکوس سه بعدی سازی، می توان به راحتی مشکلات در طراحی قطعات یا محصولات را شناسایی کرد و از بروز خطا در مراحل بعدی جلوگیری کرد.

چالش های مهندسی معکوس سه بعدی:

مهندسی معکوس سه بعدی علیرغم مزایای فراوانی که دارد، چندین چالش را نیز به همراه دارد. از جمله چالش های موجود در مهندسی معکوس سه بعدی سازی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

دقت اسکنر: بسته به اسکنر مورد استفاده، دقت مدل سه بعدی می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. این می تواند منجر به خطاها یا اختلافاتی شود که می تواند بر کیفیت محصول نهایی تأثیر بگذارد.

پیچیدگی مدل سه بعدی : بسته به شئی که اسکن می شود، مدل سه بعدی می تواند بسیار پیچیده باشد و تجزیه و تحلیل و اصلاح آن را چالش برانگیز کند. استفاده از نرم افزارهای تخصصی و مهندسین ماهر برای اطمینان از صحت و کیفیت محصول نهایی ضروری است.

نتیجه گیری:

مهندسی معکوس سه بعدی سازی یا3D Modeling reverse engineering  به معنای باز سازی یک قطعه یا محصول فیزیکی با استفاده از داده‌های دیجیتالی است. این فرآیند از طریق ترکیب اسکن سه بعدی، مدل‌سازی سه بعدی و تولید نقشه‌های فنی از محصول صورت می‌گیرد.

در این روش، ابتدا با استفاده از تکنولوژی‌های مختلف اسکن سه بعدی، داده‌های مربوط به محصول از قبیل شکل، اندازه و جزئیات به دقت بالا ثبت می‌شوند. سپس با استفاده از نرم‌افزارهای مدل‌سازی سه بعدی، داده‌های اسکن شده به مدل‌های سه بعدی تبدیل می‌شوند. در نهایت با استفاده از نرم‌افزارهای طراحی مهندسی، این مدل‌های سه بعدی به صورت نقشه‌های فنی تبدیل و بازسازی مجدد محصول به صورت مطابق با نیازهای کاربر صورت می‌گیرد.

استفاده از این روش در مهندسی معکوس بسیار مفید است، زیرا به کاربران اجازه می‌دهد تا بدون دسترسی به طرح اصلی، از یک محصول فیزیکی مدل سه بعدی تهیه کنند و بازسازی کنند. این روش برای بازسازی و بهینه‌سازی قطعات قدیمی و یا بدون نقشه فنی مفید است.