逆向工程取得了巨大的飛躍

阿靈頓，弗吉尼亞州 - 恐龍。大猩猩的進(jìn)化。奧運(yùn)滑雪板頭盔。海軍野貓滑輪。機(jī)器部件。所有這些都有什么共同之處?逆向工程 - 向后工程以構(gòu)建CAD模型的過(guò)程，幾何上與原始模型相同。對(duì)于所有這些項(xiàng)目，工程師對(duì)結(jié)構(gòu)表面的點(diǎn)進(jìn)行電子測(cè)量，并將數(shù)據(jù)輸入CAD軟件，將信息轉(zhuǎn)換為光滑的表面模型。Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領(lǐng)先的設(shè)計(jì)工程師貿(mào)易展，提供最新的3D打印，自動(dòng)化和CAD / CAM軟件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他數(shù)百種軟件。雖然逆向工程的概念并不新鮮，但計(jì)算機(jī)和軟件的進(jìn)步使其成為一種強(qiáng)大的工具。該技術(shù)對(duì)于非平面或曲面非常有用。可以以數(shù)字精度復(fù)制復(fù)雜的機(jī)器部件。并迅速完成。

美國(guó)海軍聘請(qǐng)了海軍建筑和海洋工程公司Advanced Marine Enterprises，Inc。(AME)就如何修復(fù)故障的野貓?zhí)岢鼋ㄗh。高級(jí)船舶工程師只有五天的時(shí)間窗口，可以從活躍的海軍艦船上捕捉港口和右舷側(cè)錨處理系統(tǒng)的確切物理幾何形狀。該系統(tǒng)包括兩個(gè)5英尺直徑的野貓，鏈輪與錨鏈嚙合。為了準(zhǔn)確，快速地對(duì)野貓進(jìn)行建模，該公司轉(zhuǎn)向逆向工程和HighRes Inc.(LaJolla，CA)，這是一家專注于逆向工程軟件的動(dòng)態(tài)軟件公司。

HighRes Inc.總裁Braxton Carter使用Baystate Technologies(馬薩諸塞州馬爾堡)的Cadkey接口開發(fā)了基于C ++的軟件。雖然最初定于“媽媽和流行”組織，入門級(jí)價(jià)格為2,995美元，但HighRes現(xiàn)在處理幾個(gè)備受矚目的工作。在迪士尼的設(shè)計(jì)大廳里，卡特為迪士尼最新的主題公園明日世界數(shù)字化了恐龍化石。在馬達(dá)加斯加的叢林中，卡特訓(xùn)練了一支來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)(阿默斯特)的團(tuán)隊(duì)，將大猩猩頭骨數(shù)字化，以確定基于骨骼模型??的動(dòng)物進(jìn)化。現(xiàn)在，美國(guó)海軍。

LSD49上的錨鏈從鏈?zhǔn)絻?chǔ)物柜開始，在甲板墊上，圍繞動(dòng)力野貓環(huán)繞約180度的包裹，最后通過(guò)另一組支撐向下錨定。每個(gè)鏈條由3英寸直徑的棒料制成，長(zhǎng)18英寸，重90磅，應(yīng)平放在野貓(牙齒)的口袋中。在這種情況下，船的左舷椅的鏈節(jié)有時(shí)會(huì)騎在小崽的臉上，而不是坐在口袋中，這會(huì)導(dǎo)致錨不受控制地墜落的危險(xiǎn)。

野貓的制造公差不允許與任何標(biāo)稱的3英寸鏈條一起使用。制造商通過(guò)切削，研磨，氣流切割和/或構(gòu)建焊接包層來(lái)修整每個(gè)野貓以適合工廠中的特定鏈樣品。在港口一側(cè)的野貓進(jìn)行了五年生活的幾次梳理并沒有消除這個(gè)問題。

輸入HighRes。配備3DLX 5軸坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)和HighRes STUDIO軟件的Carter開始工作。“我需要?jiǎng)?chuàng)建幾何IGES 128表面數(shù)據(jù)格式，”卡特說(shuō)。

卡特只有五天才開始進(jìn)行導(dǎo)彈試驗(yàn)。最初，他采取切片數(shù)據(jù)測(cè)量。“如果我繼續(xù)這樣做，我最終會(huì)得到一個(gè)嚴(yán)格的模型，”他說(shuō)。相反，他使用了一系列曲線和網(wǎng)格算法技術(shù)?？ㄌ禺嬃吮砻嬷車闹饕痛我€。“它看起來(lái)像一個(gè)井字棋盤，”他說(shuō)。HighRes的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)在于它可以移動(dòng)自由形式。該方法在表面上提供點(diǎn)的x，y和z坐標(biāo)，公差為0.012英寸。

為了配合IGES表面模型，使用FastNURBs軟件在Flashcut NC的Micro CNC銑床上加工微型蠟原型。加工微型零件允許卡特通過(guò)握住手中的實(shí)際物理部件來(lái)驗(yàn)證表面數(shù)據(jù)?？ㄌ卣f(shuō)：“桌面工程工具現(xiàn)在可以提供經(jīng)濟(jì)高效的集成工具，用于零件驗(yàn)證。”

當(dāng)卡特?cái)?shù)字化時(shí)，AME的Peter Herrman和Jerry Miller以及海軍的John Coon使用粉筆線梅花和卷尺進(jìn)行手動(dòng)3D測(cè)量。他們測(cè)量了相對(duì)于野貓的hawse管道甲板墊板和鏈管墊板位置以及鏈條接觸區(qū)域中的hawse和鏈管墊板表面的輪廓。

Miller使用這些測(cè)量值在IntergraphT環(huán)境中創(chuàng)建3D模型。當(dāng)與野貓模型和鏈的參數(shù)模型結(jié)合使用時(shí)，AME工程師可以評(píng)估裝配和對(duì)齊問題。

虛擬仿真。AME部門負(fù)責(zé)人Brian Bergmann解釋說(shuō)：“CAD模型不僅允許進(jìn)行靜態(tài)擬合測(cè)試，而且還導(dǎo)出到3D機(jī)械系統(tǒng)仿真代碼ADAMST。由于騎行問題最初在更高的野貓身上加劇由于速度和鏈條張力，AME提出了一個(gè)動(dòng)態(tài)模擬，以便更好地理解重要變量。計(jì)劃是使用該模型建立信任，即在切割鋼材之前推薦的改造是有效的。“

AME仿真工程師Michael Bizier選擇了最佳代碼和方法，用于對(duì)鏈節(jié)，支撐架和野貓的復(fù)雜表面之間的接觸進(jìn)行建模。他說(shuō)，“我們從CAD模型中導(dǎo)入了組件的幾何圖形，并將所有內(nèi)容設(shè)置為交互。”他們模擬了表面接觸法向力以及靜摩擦和動(dòng)摩擦力。比賽說(shuō)，這種接觸問題的規(guī)模超出了AME或ADAMS開發(fā)商Mechanical Dynamics公司以前所提出的要求。“[So]我們購(gòu)買了一個(gè)Contact Dynamics Toolkit來(lái)補(bǔ)充ADAMS代碼，并咨詢了MDI的聯(lián)系動(dòng)力學(xué)專家Sam MacDonald。”最終，Bizier能夠施加拉力來(lái)表示鏈條和錨重量，然后在計(jì)算機(jī)屏幕上旋轉(zhuǎn)野貓。

Bergmann說(shuō)公司希望這項(xiàng)技術(shù)能夠成功。“也許未來(lái)，計(jì)算機(jī)模型將取代當(dāng)前構(gòu)建錨，鏈，野貓，鏈鎖和支撐架的工作物理模型的做法，可能會(huì)大大節(jié)省成本。”

在撰寫文章時(shí)，模擬和最終報(bào)告尚未完成。

從提案到建議解決方案的周轉(zhuǎn)時(shí)間大約為四個(gè)月。用逆向工程和HighRes繪制野貓的映射是這項(xiàng)任務(wù)的重要部分。“我們考慮了其他方法，如激光掃描和攝影測(cè)量，以獲得表面模型，但機(jī)械臂數(shù)字化方法被發(fā)現(xiàn)更適合這種應(yīng)用，”Bergmann說(shuō)。

他補(bǔ)充說(shuō)，最終目標(biāo)是在計(jì)算機(jī)屏幕上設(shè)計(jì)和測(cè)試修改，而不是通過(guò)全尺寸硬件的反復(fù)試驗(yàn)，從而節(jié)省大量時(shí)間和成本。