リバース・エンジニアリング入門
リバースエンジニアリングは、CADモデルを再構築するために、高度な技術を用いて物理的な物体やモデルを測定する高度なプロセスです。この方法は、設計図面が不完全であったり、入手できなかったりする場合に非常に有用であり、3次元スキャニング機器によってサンプルの表面データや輪郭を正確かつ迅速にキャプチャすることができます。ワークフローは、点データ処理、サーフェス作成、3次元ソリッドモデル再構築を含み、CAMシステム、CNC機械加工、ラピッドプロトタイピングによる製造に至ります。
産業用途では、リバースエンジニアリングは複数の目的を果たす：
- 新しい部品の設計特に製品の改造や模倣を行う場合。
- オリジナルの設計意図を再現するために、既存の部品を測定して複製し、3次元デジタルモデルを再構築する。
- 損傷または摩耗した部品を修理または再製造のために修復すること。
- 製品の検査（変形の分析、溶接品質の評価、エラー解析のための加工品とデジタルモデルの比較など）。
リバースエンジニアリングは、3次元スキャナーを使用してサーフェスデータを収集するデジタイゼーションと、測定点から曲線とサーフェスを構築して完全な3次元モデルを形成するサーフェス再構築という2つのコア技術を統合しています。この技術は、製品開発を加速し、ラピッドプロトタイピングをサポートし、汎用性の高いデータ形式を出力することで金型加工を容易にします。
水ポンプインペラの三次元データ測定
データ収集条件
センシング、制御、画像処理、コンピュータビジョン技術の進歩により、物体の表面形状を取得する方法は多様化している。ドイツ、英国、イタリア、米国などで製造されている3次元スキャナーや座標測定機（CMM）などの装置が、必要なハードウェアを提供している。これらの装置は、硬質または軟質のプローブ（CMMなど）を使用する接触式と、光学的手法、工業用CT、超音波、MRIなどを含む非接触式の2つのカテゴリーに分類される。リバースエンジニアリングでは、光学とレーザーの原理を活用した光学計測が最も広く採用されています。
表面スキャニングにおける光学式スキャナーの利点
三次元サンプリングのスピードと品質は、リバースエンジニアリングの効果に大きく影響します。成熟した接触測定技術であるCMMは、低ノイズ、高精度（±0.5μm）、優れた繰返し精度を提供します。しかし、測定速度の遅さ、効率の低さ、柔らかい物体の測定における課題、プローブの損傷や半径補正の必要性など、その限界は以下のとおりです。 高精度 しかし、密度の低いデータである。
対照的に、ドイツのGOM社のATOSモバイル光学式三次元スキャナーのような光学式スキャナーは、性能に優れている。毎秒43,000点を超える測定速度、最大400,000点を捉える1枚の写真、±0.03mmの1枚の写真精度、そして0.1mm/mを下回る総合精度により、光学式スキャナーは以下を凌駕する。 CMMについて 複雑な表面をスキャンする際に三次元測定機が複雑な形状の限られたポイントを測定し、全体的な精度を低下させるのに対し、光学式スキャナーは包括的な表面データを取得します。さらに、スキャン範囲が広く（高解像度カメラシステムで最大8m×8m）、可搬性に優れているため、自動車やオートバイの部品モデリングなどの用途に最適です。
ウォーターポンプ・インペラ・スキャニングの準備
ウォーターポンプのインペラを正確にスキャンするには、入念な準備が必要です。これには、インペラの表面に基準点を取り付けること、視認性を高めるために現像剤を吹き付けること、精度を確保するためにスキャン機器とソフトウェアを校正することなどが含まれます。
水ポンプインペラのスキャンプロセス
と考えると インペラーの複雑な形状そのため、1回のスキャンでは全体の形状を捉えることができない。φ370×85mmの部品を上下に分割してスキャン。ATOSオプティカルスキャナー（モデルATOS I 600 EU）を使用して、複数の角度と方向でスキャンします。ソフトウェアは、共通の基準点を使用して各スキャンの位置合わせを自動的に行い、データをインペラーの完全な3次元表現に統合します。
以下は、ATOSスキャナーの仕様をまとめた表である：
| 特徴 | 仕様 |
|---|---|
| 測定速度 | >43,000点/秒 |
| スキャンごとのポイント | 最大40万人 |
| シングル写真の精度 | ±0.03mm |
| 全体的な測定精度 | <0.1mm/m |
| スキャン範囲 | 最大8m×8m |
ImagewareとUG NXによる点群処理と3次元再構成
Imagewareによる点群データの処理
スキャンされた点群データはImagewareソフトウェアにインポートされ、データの特性に基づいて補助データムが作成され、断面線抽出のためにインペラの点群の位置合わせが行われる。生データには迷点が含まれることが多いため、フィルタリングや最適化を行って冗長な点を除去し、密度を下げることで処理効率を高める必要があります。
表面の再構成には、特徴線の抽出が重要です。インペラの形状は4次曲面（平面、円筒曲面、球面など）に分割され、それに応じてフィッティングされる。平面は3点または交差する2本の線によって定義され、円筒面は断面線とベクトルに依存します。自由曲面の場合、断面線が抽出され、迷点が除去され、曲線フィットの前にデータが平滑化される。インペラーの内部ヘリカル溝のような困難な領域では、UG NXで点群に円を投影してヘリカル断面線をフィッティングし、29.86mmのピッチを計算します。
UG NXによるサーフェスモデルの構築
Imagewareで処理されたフィーチャー曲線は、*.IMWフォーマットでエクスポートされ、座標系の一貫性を確保しながらUG NXにインポートされます。これらの曲線は必要に応じて解析、平滑化、編集されます。その後、UG NXのフィーチャーモデリングとサーフェスモデリング機能を使用して、インペラの3次元モデルを完成させます。再構築後、モデルをImagewareに再インポートし、カラーマップを使用して元の点群からの偏差を評価し、指定された許容範囲内の精度を確認します。
リバースエンジニアリングによる製品検査
検査方法
リバースエンジニアリングは、特に従来の方法では難しかった複雑な部品の検査を強化します。加工された部品はスキャンされ、その点群がImagewareで元の3次元デジタルモデルと比較されます。偏差はカラーマップで可視化され、加工精度を正確に評価することができます。
バッチ生産における利点
この技術は、単品生産でもバッチ生産でも有利である。例えば、射出成形された携帯電話ケースのような大量生産品では、リバース・エンジニアリングによって迅速な抜き取り検査が可能になり、生産工程全体の品質管理が保証されます。
結論
リバースエンジニアリングは、光学スキャンとImagewareやUG NXのような高度なソフトウェアを組み合わせて、物理的な物体を正確なデジタルモデルに変換します。このプロセスは、以下のような正確な曲線の構築にかかっています。 表面品質 リバースエンジニアリングは、スムーズなフィーチャーラインに依存します。複製、修正、革新を可能にするリバースエンジニアリングは、製品開発を合理化し、サイクルを短縮し、技術革新の成功率を高め、現代の製造業に不可欠なツールとなっています。
KeSuインペラ加工サービス
KeSuのCNC製造チームは、プロのエンジニアと機械工で構成され、インペラ会社のために最適化されたプログラミングと効率的なツールパスを適用します。
5軸インペラー連続CNC加工は、複雑なインペラー設計をより高い精度と柔軟性で実現します。
よくあるご質問
リバースエンジニアリングとは何か？
リバースエンジニアリングは、CADモデルを再構築するために物理的な物体を測定することであり、設計文書が不足している場合に理想的である。
光学スキャンはどのようにリバースエンジニアリングを強化するのか？
光スキャニングは、対象物に光パターンを投影し、その反射をカメラで撮影することで、詳細な3次元表面データを迅速かつ正確に生成する。
リバースエンジニアリングは、ポンプインペラ製品開発にどのようなメリットをもたらすのでしょうか？
精密なデジタルモデルを提供し、複製や改良を行うことで、開発を加速させ、ポンプインペラーの製品品質を向上させます。
リバース・エンジニアリングは品質管理に有効か？
そう、スキャンした部品をオリジナルの設計と比較して偏差を検出し、単一生産とバッチ生産の両方で製造精度を保証する。