복잡한 부품을 위한 리버스 엔지니어링: 워터 펌프 임펠러

리버스 엔지니어링 소개

리버스 엔지니어링은 첨단 기술을 사용하여 실제 물체나 모델을 측정하여 CAD 모델을 재구성하는 정교한 프로세스입니다. 이 방법은 설계 도면이 불완전하거나 사용할 수 없을 때 매우 유용하며, 3차원 스캐닝 기기를 통해 샘플의 표면 데이터나 윤곽을 정확하고 빠르게 캡처할 수 있습니다. 워크플로에는 포인트 데이터 처리, 표면 생성, 3차원 솔리드 모델 재구성이 포함되며 CAM 시스템, CNC 기계 가공 또는 신속한 프로토타이핑을 통한 제조로 마무리됩니다.

산업 애플리케이션에서 리버스 엔지니어링은 다양한 용도로 사용됩니다:

• 새로운 부품 설계특히 제품 수정 또는 모방에 대한 것입니다.
• 기존 부품을 측정하고 복제하여 원래 설계 의도를 재현하고 3차원 디지털 모델을 재구성합니다.
• 수리 또는 재제조를 위해 손상되거나 마모된 부품을 복원합니다.
• 변형 분석, 용접 품질 평가, 오류 분석을 위해 가공된 품목과 디지털 모델을 비교하는 등 제품을 검사합니다.

리버스 엔지니어링은 3차원 스캐너를 사용하여 표면 데이터를 수집하는 디지털화와 측정된 점으로부터 곡선과 표면을 구축하여 완전한 3차원 모델을 형성하는 표면 재구성이라는 두 가지 핵심 기술을 통합합니다. 이 기술은 제품 개발을 가속화하고 신속한 프로토타입 제작을 지원하며 다양한 데이터 형식을 출력하여 금형 가공을 용이하게 합니다.

워터 펌프 임펠러의 3차원 데이터 측정

데이터 수집 조건

감지, 제어, 이미지 처리 및 컴퓨터 비전 기술의 발전으로 물체의 표면 형상을 획득하는 방법이 다양해졌습니다. 독일, 영국, 이탈리아, 미국 등의 국가에서 제조된 3차원 스캐너와 좌표 측정기(CMM)와 같은 장비가 필요한 하드웨어를 제공합니다. 이러한 장치는 하드 또는 소프트 프로브(예: CMM)를 사용하는 접촉 기반과 광학 방식, 산업용 CT, 초음파 및 MRI를 포괄하는 비접촉의 두 가지 범주로 나뉩니다. 리버스 엔지니어링에서 광학 측정은 광학 및 레이저의 원리를 활용하는 가장 널리 채택된 접근 방식으로 두드러집니다.

표면 스캐닝에서 광학 스캐너의 장점

3차원 샘플링의 속도와 품질은 리버스 엔지니어링의 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 성숙한 접촉 측정 기술인 CMM은 저소음, 고정밀(±0.5μm), 뛰어난 반복성을 제공합니다. 그러나 느린 측정 속도, 낮은 효율성, 부드러운 물체 측정의 어려움, 프로브 손상 및 반경 보정의 필요성 등의 한계로 인해 다음과 같은 결과를 초래합니다. 고정밀 하지만 저밀도 데이터입니다.

이와는 대조적으로 독일 GOM사의 ATOS 모바일 광학 3차원 스캐너와 같은 광학 스캐너는 성능이 뛰어납니다. 초당 43,000포인트 이상의 측정 속도, 최대 400,000포인트의 단일 사진 캡처, ±0.03mm의 단일 사진 정확도, 0.1mm/m 미만의 전체 정확도를 갖춘 광학 스캐너는 다음과 같이 뛰어난 성능을 발휘합니다. CMM 복잡한 표면을 스캔할 때 유용합니다. CMM은 복잡한 형상의 제한된 점을 측정하여 전반적인 정확도가 떨어지는 반면, 광학 스캐너는 포괄적인 표면 데이터를 캡처합니다. 넓은 스캔 범위(고해상도 카메라 시스템 사용 시 최대 8m×8m)와 휴대성이라는 추가적인 이점이 있어 자동차 및 오토바이 부품 모델링과 같은 애플리케이션에 이상적입니다.

워터 펌프 임펠러 스캔 준비

워터 펌프 임펠러를 정확하게 스캔하려면 세심한 준비가 필요합니다. 여기에는 임펠러 표면에 기준점을 부착하고, 가시성을 높이기 위해 현상액을 뿌리고, 정밀도를 보장하기 위해 스캐닝 장비와 소프트웨어를 보정하는 작업이 포함됩니다.

워터 펌프 임펠러의 스캐닝 프로세스

주어진 임펠러의 복잡한 기하학적 구조의 경우 한 번의 스캔으로 전체 모양을 캡처할 수 없습니다. 약 φ370×85mm 크기의 이 부품은 상부와 하부로 나뉘어 별도로 스캔됩니다. ATOS 광학 스캐너(모델 ATOS I 600 EU)를 사용하여 여러 각도와 방향으로 스캔합니다. 소프트웨어는 공통 기준점을 사용하여 각 스캔을 자동으로 정렬하여 데이터를 임펠러의 완전한 3차원 표현으로 병합합니다.

아래는 ATOS 스캐너의 사양을 요약한 표입니다:

Imageware 및 UG NX를 사용한 포인트 클라우드 처리 및 3차원 재구성

Imageware로 포인트 클라우드 데이터 처리

스캔한 포인트 클라우드 데이터를 Imageware 소프트웨어로 가져오면 데이터의 특성에 따라 임펠러의 포인트 클라우드를 정렬하여 단면선 추출을 위한 보조 기준점이 만들어집니다. 원시 데이터에는 종종 이탈점이 포함되어 있어 필터링과 최적화를 통해 중복점을 제거하고 밀도를 낮춰 처리 효율을 높여야 합니다.

특징선 추출은 표면 재구성에 매우 중요합니다. 임펠러의 모양은 사분면(예: 평면, 원통형 표면, 구형 표면)으로 세분화되며, 이에 따라 임펠러가 장착됩니다. 평면은 세 점 또는 교차하는 두 개의 선으로 정의되며, 원통형 서페이스는 단면선과 벡터를 사용합니다. 자유형 서페이스의 경우, 곡선을 맞추기 전에 단면선을 추출하고, 이탈점을 제거하며, 데이터를 평활화합니다. 임펠러의 내부 나선형 홈과 같이 까다로운 영역에서는 포인트 클라우드에 원을 투영하고 나선형 단면선을 맞추고 정확도를 위해 여러 측정값의 평균인 29.86mm의 피치를 계산하여 UG NX에서 나선형을 구성합니다.

UG NX로 표면 모델 구축

Imageware에서 처리된 피처 커브는 *.IMW 형식으로 내보내고 UG NX로 가져와서 좌표계 일관성을 보장합니다. 이러한 커브는 필요에 따라 분석, 평활화 또는 편집됩니다. 그런 다음 UG NX의 피처 및 표면 모델링 기능을 활용하여 임펠러의 3차원 모델을 완성합니다. 재구성 후 모델을 Imageware로 다시 가져와 컬러 맵을 사용하여 원본 포인트 클라우드와의 편차를 평가하고 지정된 허용 오차 범위 내에서 정확성을 확인합니다.

리버스 엔지니어링을 사용한 제품 검사

검사 방법

리버스 엔지니어링은 특히 기존 방식으로는 한계가 있는 복잡한 부품의 제품 검사를 개선합니다. 가공된 부품을 스캔하고 포인트 클라우드를 Imageware의 원본 3차원 디지털 모델과 비교합니다. 편차가 컬러 맵을 통해 시각화되므로 가공 정확도를 정밀하게 평가할 수 있습니다.

일괄 생산의 이점

이 기술은 단품 및 배치 생산 모두에서 유리한 것으로 입증되었습니다. 예를 들어 사출 성형 휴대폰 케이스와 같은 대량 생산 품목의 경우 리버스 엔지니어링을 사용하면 신속한 샘플링 검사를 통해 생산 공정 전반의 품질 관리를 보장할 수 있습니다.

결론

리버스 엔지니어링은 광학 스캐닝과 Imageware 및 UG NX와 같은 고급 소프트웨어를 결합하여 실제 물체를 정밀한 디지털 모델로 변환합니다. 이 프로세스는 정확한 커브 구성에 달려 있습니다. 표면 품질 원활한 기능 라인에 의존합니다. 리버스 엔지니어링은 복제, 수정 및 혁신을 가능하게 함으로써 제품 개발을 간소화하고 주기를 단축하며 혁신 성공률을 높여 현대 제조업에서 없어서는 안 될 도구로 자리 잡았습니다.

KeSu 임펠러 가공 서비스

전문 엔지니어와 기계공으로 구성된 케이수 CNC 제조팀은 임펠러 회사에 최적화된 프로그래밍과 효율적인 공구 경로를 적용합니다.

5축 임펠러 연속 CNC 가공은 복잡한 임펠러 설계를 생산할 때 더 높은 정확도와 유연성을 제공합니다.

자주 묻는 질문