เทคโนโลยีการทำ Reverse...
Transcript of เทคโนโลยีการทำ Reverse...
![Page 1: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/1.jpg)
เทคโนโลยการทำา Reverse Engineering โดยวธ Digitizing 3D และการทำา Rapid Prototyping
ชอผแตง : ณฐวร พงศอาจารยสถาบนการศกษา : Ecole Nationale Supérieure d’Arts et Métiersทอย : Résidence James CHASSERIAUD, 19 rue du RICM 13628 Aix-en-ProvenceEmail : [email protected] words : Reverse engineering, Digitizing 3D, Rapid Prototyping, CAD - CAM
บทนำาในการออกแบบทางดานวศวกรรมโดยทวไป จะเรมตนจากการอาศยหลกการ
หรอทฤษฎทางกลศาสตร และโครงสรางตาง ๆ เพอนำามาใชคำานวณออกแบบ กำาหนดขนาด และวสด ของเครองจกร หรอชนสวนตาง ๆ กอนจะนำาไปสกระบวนการผลตใหออกมาเปนชนงาน (Physical model) แตในกระบวนการทำา Reverse Engineering หรอ วศวกรรมยอนกลบ“ ” นน จะเปนการสรางแบบจำาลอง หรอ drawing จาก Physical model ทมอย และนำาไปสการผลตชนงานทเหมอนกบชนงานเดมทกประการ หรออาจจะนำาขอมลทมอยของชนงานนน เชน ขนาด ชนดของวสด รปทรง มาคำานวณยอนกลบไปหาหลกการทางดานกลศาสตร เพอใชออกแบบชนงานใหม และแกไขจดบกพรองของชนงานเดม (หรอเรยกวาการทำา Redesign) กได
การทำา Reverse Engineering ในอดต เราจะทำาโดยการนำาอปกรณหรอเครองยนต มาถอดดชนสวนตาง ๆ รวมไปถงวสดทใช องคประกอบ ฟงกชนการทำางาน วเคราะหถงจดเดน จดดอย และวดขนาดตาง ๆ เพอเกบเปนขอมลในการเขยนแบบ และผลต ซงจะถกนำามาใชในกรณท เรามชนงานทจำาเปนตองใช แตผผลตเดม ยกเลกการผลตไปแลว หรอ ตองการผลตชนงานอยางเดยวกนกบทมอย แตมขอมลของการออกแบบชนงานนนไมเพยงพอ หรอ เปนการสรางแบบจำาลองจากของจรง สำาหรบงานอนรกษสถาปตยกรรมโบราณ และเพอใชในการวเคราะหโครงสรางทางวศวกรรมศาสตรของชนงานนน ๆ
![Page 2: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/2.jpg)
หลกการทำา Reverse Engineering สมยใหมดวยเทคโนโลยททนสมยในปจจบน ทำาใหเราสามารถทำา Reverse
Engineering ไดสะดวกขน ไดขอมลทมความเทยงตรงมากยงขน สามารถถายเทขอมลไปสการทำางานออกแบบดวยคอมพวเตอร (CAD) และสกระบวนการผลตชนงานตนแบบ (Prototype) ไดอยางงายขน โดยจะเกยวของกบกระบวนการทสำาคญ 3 ขนตอน คอ
- การทำา Digitizing 3D หรอการสแกนวตถใน 3 มต
- การ Reconstruction หรอ ออกแบบดวยคอมพวเตอร (CAD-CAM, Computer Aided Design / Manufacturing) ในโปรแกรมการเขยนแบบใน 3 มต ซงสามารถจะรบขอมลจากการสแกนเขามา และถายขอมลออกไปสกระบวนการผลต เชนเครอง CNC หรอ การทำา Rapid Prototyping ตาง ๆ
- การทำา Rapid Prototyping ททำาหนาทเหมอนกบเครอง printer 3 มต ชวยใหกระบวนการผลตชนงานตนแบบ (Prototype) ทำาไดงายขน และสามารถสรางรปทรงทซบซอนขนไดดกวากระบวนการผลตแบบเดมทมอย
เทคโนโลยการทำา Digitizing 3Dปจจบนมการผลตเครองมอสำาหรบการทำา Digitizing 3D หรอการสแกน
วตถ 3 มต หลายชนด หลายเทคโนโลย ตงแตเครองมอทสามารถแสกนไดอยาง
Direct Engineering
Reverse Engineering
Concept
Physical Model
Numerical Model
![Page 3: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/3.jpg)
งาย พกพาได ไปจนถงเครองมอทมความสลบซบซอน และใหความละเอยดไดสง ซงแบงเปนประเภทตาง ๆ ตามฟงกชนการทำางานไดดงน
- Mechanical (PIN)- Laser - Ultrasound- X-Ray
การออกแบบดวยคอมพวเตอร (CAD) สำาหรบชนงานจากการทำา digitizing 3D
ขอมลของวตถจากการสแกน จะอยในรปของจด (Cloud of Nodes) ทแสดงตำาแหนงตาง ๆ บนวตถนน และเชอมตอกนเปนโครงสรางพนผวทประกอบไปดวยสามเหลยมเลก ๆ จาก Node ตาง ๆ ซงเรยกวาเปน Facet Model โดยมากจะจดเกบในรปแบบของไฟล .stl หรอ ASCII ซงจะสามารถถายขอมลเขาโปรแกรมเขยนแบบ 3 มต และเครองมอในการผลต เชน CNC หรอ เครองทำา Rapid Prototyping ทวไปไดอยางสะดวก
ในขนตอนการออกแบบชนงาน Digitizing 3D ในคอมพวเตอร จำาเปนจะตองมการจดการกบโครงสราง(Reconstruction) กบผวหนาทไดมา และขจดความผดพลาดตาง ๆ ทมกพบไดใน Facet Model ทไดมา เชน
- มหนาสามเหลยมขาดไป (Facet Missing)
![Page 4: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/4.jpg)
- เกดจดทไมตองการ หรอผดปกต (Uncommon Vortex)
- ขอบสามเหลยมซอนกน (Incorrect Intersection)
Typical STL Facet model
การจดการกบ Node และ error ตาง ๆ ไดด กจะชวยใหการนำาแบบทไดไปใชในการผลตอยางประสทธภาพมากยงขน ชวยลดขนาดจดเกบของ file และเวลาในการถายโอน file รวมไปถงเปนการทำาใหชนงานทไดมความถกตอง ตรงกบแบบตงตนมากยงขน
การออกแบบชนงานจากการทำา Digitizing ดวยโปรแกรม CatiaV5 - Digitized Shape Editor
Missed Facet
Incorrect Intersection
Vortex Problem
Error ทมกพบใน Facet Model
![Page 5: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/5.jpg)
ในการออกแบบชนงานจากการทำา Digitizing 3D ในคอมพวเตอร สามารถใชไดกบโปรแกรมการออกแบบทมใชอยทวไป เชน Pro-Engineer, SolidWork, IDEAS, Catia ซงจะมฟงกชนทรองรบอย ซงในทน จะขอยกตวอยางจากการใชโปรแกรม Catia Version 5 ซงนยมใชในวงการอตสาหกรรมยโรป โดยเฉพาะในอตสาหกรรมรถยนต การบน และการออกแบบเครองจกรตาง ๆ CatiaV5 มชดคำาสงทใชสำาหรบการทำางานทางดาน Digitizing โดยเฉพาะ คอหมวด Digitized Shape Editor ซงจะมฟงกชนทสำาคญ ๆ เชน
Cloud Import - ใชสำาหรบการ import ขอมลจากการสแกน เขาสโปรแกรมเขยนแบบ ในรปของ file .stl, .cgo, .asc หรอ file ชนดอน ๆ
Cloud Export - สำาหรบการเกบขอมลของการออกแบบใหอยในรปของ file.stl , .cgo, .asc หรออน ๆ เพอการนำาไปใชงานในสวนอน เชนการทำา Prototyping
Remove - ลบจด หรอสามเหลยมทไมตองการ ซงสามารถทำาไดทงการเลอกลบทละ 3 เหลยม ทละจด ไปจนกระทงถงการลบทงแถบทตองการ
Filling Holes - fill in พนผวทเปนชองใหเตม
Create Triangle - สรางสามเหลยมจากดาน หรอ Node ทมอย
Cloud Tessellation - สรางโครงขาย (Mesh) ใหม จาก cloud ของจดเดมทมอย
PowerFit / Loft - สรางพนผว (NURB Surface) จากจด cloud ทมอย (วธการนใชไดดกบพนผวทมรปทรงแนนอน ไมซบซอน เชนทรงกระบอก)
Cleaning - วเคราะห และจดการกบพนผวทมสงผดปกต เชน มจดทไมประกอบกนเปนโครงขาย (Mesh) มสามเหลยมทแยกตวเปนอสระ การสรางโครงขายสามเหลยมทผดรปทรง หรอซอนกน เปนตน
Merging/Union - การรวมกลมจด หรอพนผวทตองการเพอใชงานรวมกน
![Page 6: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/6.jpg)
Splitting - แยกชนงานออกเปนสวน ๆ เพอการทำา reconstructuring หรอ วเคราะหทละสวน
Rotate - หมนสวนของชนงาน
Scaling - ขยาย หรอยอสวนชนงาน เชนเมอตองการทำา Prototype ทมขนาดยอสวน
Transforming - เลอนสวนของชนงาน
Decimation - กำาหนดขนาด จำานวน และมม ของการสรางรปสามเหลยมจาก cloud
Smooting - ปรบพนผวใหเรยบ ทำาใหจดเรยงตวใกลกนมากขน ใชสำาหรบพนผวทเรยบ ไมมรายละเอยด
เทคโนโลยการทำา Rapid Prototyping
การทำา Rapid Prototyping คอการสรางชนงานตนแบบ หรอ Prototype อยางรวดเรว โดยอาศยกระบวนการทางดาน Numerical และการออกแบบดวยคอมพวเตอร (CAD/CAM – Computer Based Design / Manufacturing) ซงทำาใหสามารถสรางชนงานตนแบบทเปนรปทรงซบซอนใน 3 มต จากการถายโอนขอมลโดยตรงจากแบบในคอมพวเตอร สเครองผลต หรอเรยกวาเปน Computer-controlled additive fabrication ซงทำาใหสามารถผลตชนงานตนแบบไดอยางรวดเรว และลดคาใชจายจากการทำาชนงานตนแบบ
ปจจบนมเทคโนโลยในการทำา Rapid Prototyping ทนยมใชอย 7 วธดวยกน ไดแก
1. Stereolithography (SLA)
![Page 7: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/7.jpg)
เปนการใช Ultraviolet Laser ยงไปทชนงานทเปน photo sensitive resin เพอสรางรปทรงทละ layer บาง ๆ จนกระทงไดเปนชนงานทสมบรณ เปนเทคนคแรกทนำามาใชสำาหรบการทำา Rapid Prototyping และยงไดรบความนยมอยจนถงปจจบนน
2. So lid
Ground Curing (SGC)
หลกการคลายกบการทำา SL คอการสรางชนของ photo sensitive resin ทละชน และทำาใหเกดรปทรงโดยการฉายแสง Ultraviolet แตขอแตกตางคอการทำา Solid Ground Curing จะฉายแสงสรางรป
ทรงพรอมกนทเดยวทง Layer ทำาใหใชเวลาในการทำาเรวกวา
![Page 8: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/8.jpg)
3. Selective Laser Sintering (SLS)
ใชหลกการเดยวกนกบ SLA แตทำาใหสามารถใชวสดทมความแขงแรงมากกวา เชน Thermoplastic หรอ Nylon โดยจะมการเตม polymer powder ทผวหนาของแตละชน กอนจะทำาการเผา (Sintering) ใหละลาย และเกดเปนรปทรง โดยใช Ultraviolet laser ปจจบนมการทดลองใชเทคนคน กบวสดทเปนโลหะดวย
4. Laminated Object Manufacturing (LOM)
เปนการใชวสดทเปนแผนบาง ๆ คลายกระดาษ และมสารยดตดทหนาหนงของแผน แลว feed เขาสเครองตดดวยเลเซอร เปนชนตอชนขนไป
5. Fused Deposition Modeling (FDM)
หลกการเหมอนกบลวดเชอม โดยการใช Fuse พลาสตกพนเปนมวน สงผานไปทหวจายซงจะหลอมใหพลาสตกละลาย และหยดออกมาท platform ตามรป ทรงทตองการ
![Page 9: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/9.jpg)
6. Stratoconception
เปนการใชเทคนคการตด หรอทำา Machining ชนงานแบบเครอง CNC โดยไมจำาเปนวาจะตองทำาจากชนบาง ๆ แตสามารถแบงสวนของชนงานเพอทำาการตด และประกอบเปนสวน ๆ หรอเปนชน ๆ ได
7. 3D Printing
ใ ช ห ล ก ก า ร ข อ ง Ink Jet Printer แตเปนการ print ใน 3 มต โ ด ย ก า ร พ น ว ส ด ท เ ป น thermoplastic ผานหวพน ใหเปนรปแบบตามทตองการ ซ งใชงานไดงาย และสรางแบบจำาลองไดอยางรวดเรว
![Page 10: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/10.jpg)
ประโยชน และการนำาไปใชงานของการทำา Reverse Engineering
ขอไดเปรยบของการทำา Reverse Engineering โดยวธ Digitizing 3D และ Rapid Prototyping คอทำาใหสามารถผลตชนงาน หรอ Prototype จากวตถตงตน (Reproduction) ไดอยางรวดเรว และไดชนงานทมความใกลเคยงกบชนงานเดม ซงสามารถจะนำาไปประยกตใชในงานตาง ๆ ไดหลากหลาย เชน
- ในการออกแบบอตสาหกรรมทวไป เชน อตสาหกรรมรถยนต (Automobile), การบน (Aeronautic) และการผลตอปกรณตาง ๆ ใชสำาหรบการสรางชนงานตนแบบ (Prototype) หรอแบบจำาลอง ในการศกษาถงการทำางาน หลก Ergonomic design และใชในการทดสอบตาง ๆ
- ในงานหลอตาง ๆ โดยการทำาชนงานตนแบบดวยวสดทเปนโฟม สำาหรบใสในแบบพมพ กอนการเทโลหะลงในแบบพมพ
- ในทางสถาปตยกรรม ใชในการถายทอดงานสถาปตยกรรม ใหอยในรปของ Numerical Model ในคอมพวเตอร สำาหรบการปรบแตง แกไข หรอตอเตม ประดบประดาตาง ๆ รวมไปถงใชในการสรางแบบจำาลองทางสถาปตยกรรมไดอยางงาย และรวดเรว
![Page 11: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/11.jpg)
- ในงานอนรกษโบราณสถาน หรอโบราณวตถ ดวยสรางแบบจำาลองในคอมพวเตอร หรอสรางโมเดลจำาลองจากของจรง
- ในทางดานงานดไซน เชน อญมณ เครองประดบตาง ๆ สำาหรบการออกแบบ การผลตงานศลปะใหเปนอตสาหกรรม
- ในทางการแพทย ใชในการสรางแบบจำาลอง ในคอมพวเตอร หรอแบบจำาลองทเปน Physical Model ของอวยวะทตองการ เชน กระดก ฟน เพอการศกษา หรอใชวเคราะหในการรกษา และในทางนตวทยา
ตวอยางของการทำา Reverse Engineering โดยวธ Digitizing 3D และ Rapid Prototyping
![Page 12: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/12.jpg)
บทสงทาย
การทำา Reverse Engineering โดยวธการทำา Digitizing 3D และ Rapid Prototyping เปนความกาวหนาทางดานเทคโนโลยในดานการออกแบบทางวศวกรรมศาสตร โดยอาศยการทำางานทเปน Numerical Process และคอมพวเตอรเขาชวย (CAD) ทำาใหสามารถทจะผลตชนงานจากวตถตนแบบไดอยางสะดวก รวดเรว ลดคาใชจายในการสรางแบบจำาลอง และมความถกตอง โดยเฉพาะอยางยงกบรปทรงทมความซบซอน ไมสามารถจะสรางไดดวยวธการทวไปทใชในงานอตสาหกรรม รวมถงสามารถจะนำามาประยกตใชกบงานไดหลายประเภท เชนการสรางแบบจำาลองทางสถาปตยกรรม งานออกแบบศลปะ และในทางการแพทย ซงนบวาเปนการพฒนาครงสำาคญของวงการอตสาหกรรม ทจะชวยใหการออกแบบหลดออกจาขอจำากดเดม ๆ ทมอย
อยางไรกด การทำา Digitizing 3D และ Rapid Prototyping ในปจจบนยงคงไมแพรหลายนก เนองจากเครองมอทใชมราคาสง และมความซบซอน ซงตองอาศยความรความชำานาญทางดาน Computer Aided Design /
![Page 13: เทคโนโลยีการทำ Reverse Engineeringaetf.academy.online.fr/paper_submit/17-Nathawee.doc · Web viewDigitizing 3D และการทำ Rapid Prototyping](https://reader034.fdocuments.in/reader034/viewer/2022051918/600a92ef09b0125eee5342f0/html5/thumbnails/13.jpg)
Manufacturing (CAD/CAM) ในการออกแบบดวย นอกจากนในการทำา Reproduction หรอ reverse engineering ยงควรจะตองระมดระวงในเรองของการละเมดตอสทธทางปญญา ของวตถตนแบบทนำามาใชอกดวย
เอกสารอางอง
[1] George MORARU, CAO, Prototypage Rapide et Numerisation 3D, UVE-6, ENSAM CER Aix-en-Provence, 2005
[2] Alan BERNARD & George Taillander, Le Prototypage Rapide, ISBN 2-86601-673-4 Editions HERMES Paris, 1998
[3] รศ. ดร. วบลย แสงระสพนธศร, เครองมอวดพกด 3 มตแบบอตโนมต, Advanced Manufacturing Lab, วศวกรรมเครองกล , จฬาลงกรณมหาวทยาลย, 2000, CADTHAI.COM
[4] Ecole Central Paris, Un guide pratique pour utiliser Catia V5 dans les projets, http://www.cti.ecp.fr/catia/index.php?page=accueil.htm
[5] Harvard Design School, Working with 3D Scans in Catia, http://www.gsd.harvard.edu/inside/cadcam/catiav5