تكنيك شناسايي سطح هيبريد و كاربرد در صنعت
اتومبيل سازي
چكيده
مهندسي معكوس به عنوان تكنيكي آشكار جهت بوجود آوردن مدل مجازي سه بعدي
براي يك شي فيزيكي موجود مدنظر ميباشد. اين سيستم قابليت شناسايي سطوح
جداره اي جهت بوجود آوردن يك مدل
CAD مناسب را دارد، مدلي كه قبل از اعمال رويه هاي توليد و ارتقا از
طريق روالهاي شبيه سازي همانند ديناميك سيالات محاسباتي يا آناليز
اجزاي محدود مورد نياز خواهد بود و در اين زمينه تسهيلات قابل توجهي را
در اختيار خواهد گذاشت. دو ابزار اصلي را ميتوان در مهندسي معكوس جهت
بوجود آوردن سطوح خارجي از شكلهاي سه بعدي پيچيده به كار گرفت: سطح
سازي سريع (RS) و سطح سازي كلاسيك (CS). سطح سازي سريع به عنوان يك
اسلوب مدلسازي سريع در مقابل سطح سازي كلاسيك به شمار ميآيد كه نوع
كلاسيك آن زمان بر ميباشد اما در عوض سطوح داراي كيفيت بالاتري
را توليد خواهد نمود. اين مقاله نسبت به تشريح ساخت و ساز يك شبكه
مثلثي شكل با استفاده از مهندسي معكوس در صنايع اتومبيل سازي استفاده
مينمايد، مضموني كه بر اساس آن سطح بدنه اتومبيل ها را ميتوان با
استفاده از چنين تكنيكي ساخت. تكنيك هاي بدنه سازي سريع و كلاسيك به
صورت مستقل جهت ساخت دو مدل متمايز مورد استفاده قرار ميگيرند، كه در
نهايت با استفاده از مدل CAD هيبريد (پيوندي) پيشنهادي مورد مقايسه
قرار گرفته و مزيتهاي هر كدام از آنها مشخص ميشوند. نتايج حاصله معرف
آن است كه روش هيبريد تراز قابل توجهي را بين اين دو روش حاصل آورده
است اين دو روش باعث بوجود آمدن يك مدل مناسب با كيفيت سطوح قابل توجه
و در زمان رضايت بخش شده است و در نهايت CFD مورد استفاده قرار گرفت تا
بتوان نسبت به محاسبه عددي جهت مشخص نمودن حركت پويايي يا كششي عددي
مهندسي معكوس اقدام نمود.
كلمات كليدي:
روال CAD، روش هيبريد، مهندسي معكوس، تشخيص سطح، CFD
مقدمه
مهندسي معكوس كه در طي مراحل مختلفي ميتوان آن را اعمال نمود، به
عنوان فرآيندي براي ساخت يك مدل مجازي سه بعدي براي يك جزء يا قطعه
موجود به شمار ميآيد. چندين مورد كاربردي وجود دارند كه بخشهايي از
اين فرآيند را مورد استفاده قرار ميدهند، با اين حال ممكن اسا هيچ
گونه داده
CAD اوليهاي نظير موارد شبيه سازي مجازي وجود نداشته باشد. بطور مثال
در پزشكي و در صنايع، جاييكه روال توليد مجدد بخش ها يا قطعات خاص جهت
داشتن مضامين ارتقا يافته قبلي لازم است، ميتوان از اين رهآورد بهره
گرفت.
فرآيند مهندسي معكوس با داده هاي ابر نقطه اي آغاز ميگردد كه از يك شي
فيزيكي خاص از طريق انجام عمل پويش يا اسكن مدل مربوطه استخراج شده و
در پي آن توليد شبكه و تسطيح يا به تناسب درآوردن سطوح آن مدل، جهت
بوجود آوردن پوسته خارجي جزء هندسي سه بعدي، انجام ميگردد. بر اين
مبنا لازم است تا عوامل زيادي را به هنگام توليد سطوح براي يك مدل
چندگوشه، نظير سطح دقت و كيفيت مطلوب براي مدل
CAD نهايي، در نظر داشت. در صنعت اتومبيل سازي و ديگر صنايع مشابه، يك
سطح مجازي كامل با خطوط كاملاً صاف و خطوط تراز را بايد به صورت مطلوب
مدنظر داشته و علاوه بر آنها داشتن سطحي با كيفيت بالا از بخشي از بدنه
قطعه نيز جزء ضروريات كاري به شمار ميآيد. به وجود آوردن اين سطوح بر
روي چنين مدلي به عنوان يك مرحله ضروري و حياتي در مهندسي معكوس مدنظر
خواهد بود.
بسته هاي نرم افزاري كه در زمينه سطوح اشياء سه بعدي كار ميكنند به
سرعت بر حسب دقت و سرعت الگوريتم هاي مرتبط در حال توسعه ميباشند به
گونه اي كه احتمال توليد يك مدل
CAD در طي چندين ساعت وجود دارد. دو نوع مختلف رويه هاي موجود عبارتند
از: تكنيك هاي سطح سازي سريع، جايي كه سطوح مورد نظر از منحني هاي
متقاطع ساخته شده و خود يك قطعه سه يا چهار طرفه را فرم ميدهند كه بر
مبناي تكنيك هاي CAD كلاسيك و مدلسازي فرم – آزاد بنا شده اند.
اين مقاله نسبت به تشريح مراحل متوالي شامل شده در امر بازسازي سطح
سه بعدي يك مدل صنعتي پيچيده همانند يك اتومبيل اقدام مينمايد. مهندسي
معكوس جهت توليد مدل چند ضلعي قبل از سطح سازي آن با استفاده از يكي از
سه مدل سطح سازي سريع، سطح سازي كلاسيك و سطح سازي هيبريد مورد استفاده
قرار گرفت كه اين مضامين تشريح شده مورد آناليز و مقايسه قرار گرفتند.
تكنيك هاي سطح سازي سريع اجازه بوجودآمدن يك سطح سريع با انحراف
اندك از شبكه چندضلعي را به ما خواهند داد. تكنيك هاي سطح سازي كلاسيك
به وجود آورنده سطوح داراي كيفيت كاملاً بالاتري ميباشند چرا كه كليه
وصله ها به صورت دستي ساخته ميشوند: تداوم و كيفيت چنين سطوح صافي به
وسيله اپراتور در نظر گرفته خواهد شد اما زمان طولاني مورد نياز جهت
ساخت چنين مجموعه اي از وصله هاي داراي كيفيت نيز از جمله موارد مرتبط
با اين تكنيك ميباشد. براي هدف توليد يك جزء سه بعدي پيچيده همانند
موردي كه در صنايع اتومبيل سازي مدنظر ميباشد داشتن پارامترهاي
زيباشناختي و ظاهر مطلوب نيز از جمله موارد مرتبط خواهد بود كه بر اين
اساس بهره گيري از سطح سازي كلاسيك مناسب تر ميباشد. سطح سازي هاي
دقيق از شبكه نيز يكي از ضروريات اين كار ميباشد اما وجود صافي و
صيقلي نهايي در حقيقت به عنوان هدف غايي به شمار ميآيد.
مدل
CAD هيبريد كه در اين مقاله مدنظر قرار گرفته است معرف ترازي بين
كيفيت، زمان و دقت ميباشد در مقايسه با سطح سازي سريع، انحراف به دست
آمده اندكي بيشتر ميباشد اما كيفيت حاصل شده نزديك به مدل سازي سنتي
ميباشد. در نهايت، زمان مورد نياز جهت به وجود آوردن اين مدل CAD به
واسطه آنكه اپراتور الزام به اعمال رويه هاي زيادي همانند روال سنتي يا
كلاسيك نميباشد كاهش خواهد يافت.
در نهايت آناليز
CFD جريان در حوزه مهندسي معكوس اتومبيل اعمال گرديد.
پس از آن عمليات متعاقب جهت ارتقاي هندسه ماشين و كاهش كشش با استفاده
از مطالعات ميان رشته اي كه شامل مهندسي معكوس، طراحي با كمك كامپيوتر
و ديناميك سيالات محاسباتي ميباشد انجام گرديد. با داشتن يك سطح
CAD بازسازي شده متناسب حاصل شده از اين مدل، سطح سه بعدي ممكن است پس
از آن به صورت تحريف شده يا كشيده شده درآيد تا آنكه در نهايت يك شكل
متناسب و بهينه از آنها استنتاج شود.
