17 października 2021


Cechą charakterystyczną procesu projektowo-konstrukcyjnego realizowanego w sposób konwencjonalny jest takie postępowanie, w którym najpierw powstaje konstrukcja – rozumiana jako utwór (abstrakt), podlegający zapisowi w postaci rysunku technicznego 2D lub modeli wirtualnych 3D. Współcześnie można przyjąć założenie, że każda ze wspomnianych form zapisu konstrukcji realizowana jest z użyciem systemów komputerowych, a więc ma ona współcześnie charakter cyfrowy. Taki zapis konstrukcji jest też coraz częściej podstawą wytworzenia obiektu, zwłaszcza przy zastosowaniu obrabiarek klasy CNC. Co zatem przy takim stanie rzeczy można zrobić, gdy istnieje potrzeba powielenia istniejącego obiektu, a nie dysponujemy żadną formą zapisu jego konstrukcji, będącej podstawą jego wytworzenia? W tym przypadku z pomocą przychodzi nam inżynieria odwrotna.

Marek Wyleżoł

W przypadku inżynierii odwrotnej elementem wejściowym do realizacji procesu konstruowania jest zawsze obiekt fizyczny, podlegający digitalizacji. Obiektem tym może być model wzorcowy (nie będący jeszcze finalnym wytworem), albo gotowy wytwór.
Celem niniejszego opracowania jest przedstawienie przykładowego procesu odtworzenia konstrukcji (w możliwym tego zakresie) obiektu fizycznego na podstawie jednego posiadanego egzemplarza. Obiektem tym będzie klamka drzwiowa (rys. 1). Dlaczego wybór padł akurat na taki obiekt? Głównym powodem jest charakterystyczna postać klamki. Jest ona pod względem geometrycznym na tyle skomplikowana, że za pomocą konwencjonalnych technik pomiarowych trudno byłoby dokonać jej pomiarów, a następnie wyniki tych pomiarów wykorzystać do zapisu jej konstrukcji. Używając np. suwmiarki jesteśmy wprawdzie w stanie dokonać punktowych pomiarów obiektu, ale same punkty pomiarowe nie dają nam wystarczającej informacji o jego postaci.

rysunek-nr-1

Proces odtworzenia konstrukcji obiektu został podzielony na kilka etapów: a) digitalizacja powierzchni obiektu, b) udoskonalenie postaci modelu siatkowego, c) uzyskanie wstępnych krzywych przekrojowych na podstawie modelu siatkowego, d) wykonanie docelowych krzywych przekrojowych i krzywych krawędziowych, e) wykonanie modelu powierzchniowego opartego na krawędziach, f) wykonanie modelu bryłowego z uzupełnieniem postaci o pożądane cechy geometryczne.
Przed przystąpieniem do właściwych działań, należy przyjąć pewne założenia:
Odtworzenie konstrukcji klamki drzwiowej odbędzie się zgodnie z zasadami inżynierii odwrotnej.
Dokładność odtworzenia konstrukcji obiektu fizycznego jest w dużym stopniu zależna od dokładności pomiarowej systemu skanującego i nigdy nie pozwala nam na pełne odtworzenie konstrukcji. Dlaczego? Należy bowiem pamiętać o tym, że każda konstrukcja opisana jest za pomocą cech konstrukcyjnych. Cecha konstrukcyjna składa się z postaci i układu wymiarów, wraz z przyjętymi przez konstruktora tolerancjami. Problem więc polega na tym, że jeśli nawet odtworzymy postać obiektu co do jego postaci i wymiarów nominalnych, to – na podstawie jednego egzemplarza – nie jesteśmy w stanie określić danych pól tolerancji.
Postać otrzymanego modeli wirtualnego nowego obiektu będzie jedynie podobna do postaci obiektu pierwotnego (patrz: poprzednie założenia). Oczywiście nie chodzi tu o znaczne niepodobieństwo, ale o różnice w zakresie dziesiątych części milimetra.
Fragmenty obiektu, których postać i wymiary nominalne można bezproblemowo uzyskać za pomocą prostych przyrządów pomiarowych należy odtworzyć dokonując ręcznych pomiarów (w przypadku rozpatrywanego obiektu tym sposobem została odtworzona część klamki współpracująca z trzpieniem o przekroju kwadratowym oraz otwór gwintowany).

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 7/8 (34/35)  lipiec-sierpień 2010