Công nghệ thiết kế ngược và tạo mẫu nhanh

ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN Khái quát về kỹ thuật thiết kế ngược và Những ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh Khái quát về đề tài: Hiện nay, công nghệ thiết kế ngược và tạo mẫu nhanh đang được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là trong bối cảnh toàn cầu hóa và khu vực hóa nền kinh tế. Với những tiến bộ không ngừng của các ngành công nghiệp hiện đại, trong đó phải kể đến “Cách mạng công nghiệp 4.0”, đã tác động mạnh mẽ đến hầu hết các lĩnh vực trên toàn thế giới. Trong phần này sẽ trình bày khái quát về kỹ thuật thiết kế ngược và Những ứng dụng của công nghệ tạo mẫu nhanh. Kỹ thuật đảo ngược có thể được áp dụng để tạo lại các bộ phận thương mại có giá trị cao để thu lợi nhuận kinh doanh hoặc các bộ phận di sản vô giá trị để phục hồi lịch sử. Để hoàn thành nhiệm vụ này, kỹ sư cần hiểu biết về chức năng của bộ phận ban đầu và kỹ năng tái tạo các chi tiết đặc trưng của nó. Trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và sản xuất công nghiệp, kỹ thuật đảo ngược đề cập đến phương pháp tạo dữ liệu tài liệu và thiết kế kỹ thuật từ các bộ phận hiện có và cụm của chúng. Trong khi trong quy trình kỹ thuật thông thường, chuyển đổi các khái niệm và mô hình kỹ thuật thành các bộ phận thực, trong cách tiếp cận kỹ thuật ngược, các bộ phận thực được chuyển đổi thành các mô hình và khái niệm kỹ thuật. Kỹ thuật đảo ngược có một lĩnh vực rất phổ biến như kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật phần mềm, hoạt hìnhcông nghiệp giải trí, vi mạch, hóa chất, điện tử, dược phẩm, v.v. Tập trung vào lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, thông qua việc áp dụng kỹ thuật thiết kế ngược một phần hiện có được tái tạo bằng cách thu thập dữ liệu về đặc điểm bề mặt hoặc hình học của nó bằng cách sử dụng các thiết bị đo hoặc số hóa tiếp xúc hoặc không tiếp xúc. Chương I: Phần mở đầu Phần I: Khái quát về kỹ thuật thiết kế ngược 1 Giới thiệu về kỹ thuật đảo ngược (Reverse Engineering) Kỹ thuật đảo ngược có thể được áp dụng để tạo lại các bộ phận thương mại có giá trị cao để thu lợi nhuận kinh doanh hoặc các bộ phận di sản vô giá trị để phục hồi lịch sử. Để hoàn thành nhiệm vụ này, kỹ sư cần hiểu biết về chức năng của bộ phận ban đầu và kỹ năng tái tạo các chi tiết đặc trưng của nó. Trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và sản xuất công nghiệp, kỹ thuật đảo ngược đề cập đến phương pháp tạo dữ liệu tài liệu và thiết kế kỹ thuật từ các bộ phận hiện có và cụm của chúng. Trong khi trong quy trình kỹ thuật thông thường, chuyển đổi các khái niệm và mô hình kỹ thuật thành các bộ phận thực, trong cách tiếp cận kỹ thuật ngược, các bộ phận thực được chuyển đổi thành các mô hình và khái niệm kỹ thuật. Kỹ thuật đảo ngược có một lĩnh vực rất phổ biến như kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật phần mềm, hoạt hìnhcông nghiệp giải trí, vi mạch, hóa chất, điện tử, dược phẩm, v.v. Tập trung vào lĩnh vực kỹ thuật cơ khí, thông qua việc áp dụng kỹ thuật thiết kế ngược một phần hiện có được tái tạo bằng cách thu thập dữ liệu về đặc điểm bề mặt hoặc hình học của nó bằng cách sử dụng các thiết bị đo hoặc số hóa tiếp xúc hoặc không tiếp xúc. Bằng cách sử dụng kỹ thuật đảo ngược, việc tạo ra sản phẩm tận dụng lợi thế của việc sử dụng rộng rãi các hệ thống CADCAMCAE. Và dường như mang lại lợi ích to lớn trong việc cải thiện chất lượng, tính chất vật liệu, hiệu quả của việc tái thiết kế, sản xuất và phân tích. Do đó, thiết kế ngược sẽ mang lại lợi ích kinh doanh đáng kể trong việc rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm. Sau đây là một số lý do để sử dụng thiết kế ngược:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN: TỰ ĐỘNG HĨA THIẾT KẾ CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ BÀI TIỂU LUẬN HỌC PHẦN CƠNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC & TẠO MẪU NHANH Giáo viên giảng dạy: LÝ NGỌC QUYẾT Học kỳ - Năm học: 2020-2021 NỘI DUNG BÀI TIỂU LUẬN Chương I : Phần mở đầu Tên tiểu luận…………………………… Khái quát đề tài tiểu luận……………………… Chương II: Phần nội dung………………………… Phần I: Khái quát kỹ thuật thiết kế ngược………… Giới thiệu kỹ thuật đảo ngược ……………………… Lịch sử phát triển……… ………………………… Kỹ thuật đảo ngược ……………………………… Thiết kế ngược với hỗ trợ máy tính ………………… Kỹ thuật đảo ngược dựa tính ………………… Các bước kỹ thuật đảo ngược…………… Các ứng dụng Kỹ thuật đảo ngược……………… Đánh giá ngắn hệ thống số hóa đại…………… Kỹ thuật đảo ngược ngành công nghiệp đại Phần II: Những ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh… Chương III: Phần kết luận…………………………………… Tài liệu tham khảo ………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển vượt bậc khoa học kĩ thuật mà đặc biệt khoa học máy tính phát triển phần mềm làm thay đổi mặt đời sống xã hội Việc số hóa đối tượng giới thực có tầm quan trọng sống lĩnh vực ứng dụng khác Phương pháp đặc biệt áp dụng đảm bảo chất lượng công nghiệp để đo độ xác kích thước hình học Hơn nữa, mơ hình hình học tảng đồ họa máy tính ba chiều đương đại Ngồi việc tạo mơ hình cách sử dụng mơ hình, việc sử dụng máy scan laser 3D gần ngày trở nên phổ biến Để tái tạo lại đối tượng từ liệu scan laser, thường phải xử lý tập liệu lớn Ngoài ra, đám mây điểm tạo thường chứa lượng lỗi đáng kể Do đó, cần tối ưu hóa liệu để xử lý tiếp Sản xuất nhanh định nghĩa loạt cơng nghệ có khả dịch liệu mơ hình rắn ảo thành mơ hình vật lý quy trình nhanh chóng dễ dàng Dữ liệu chia nhỏ thành loạt mặt cắt 2D có độ dày hữu hạn Các mặt cắt đưa vào máy AM để chúng kết hợp với nhau, cộng chúng lại với theo trình tự lớp để tạo thành phần vật lý Do đó, hình dạng phận tái tạo rõ ràng máy AM mà không cần phải điều chỉnh cho quy trình sản xuất, ý đến dụng cụ, đường cắt, góc nháp tính khác Bài tiểu luận đề cập đến phạm vi học liên quan đến khái quát kỹ thuật thiết kế ngược ứng dụng cơng nghệ tạo mẫu nhanh Trong q trình làm khơng thể khơng bao gồm thiếu sót mong thầy q vị nhiệt tình góp ý để học hồn thiện Xin chân thành cảm ơn Người soạn Chương I: Phần mở đầu ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN Khái quát kỹ thuật thiết kế ngược Những ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh Khái quát đề tài: Hiện nay, công nghệ thiết kế ngược tạo mẫu nhanh nghiên cứu áp dụng rộng rãi nhiều nước giới, đặc biệt bối cảnh toàn cầu hóa khu vực hóa kinh tế Với tiến không ngừng ngành công nghiệp đại, phải kể đến “Cách mạng cơng nghiệp 4.0”, tác động mạnh mẽ đến hầu hết lĩnh vực toàn giới Trong phần trình bày khái quát kỹ thuật thiết kế ngược Những ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh Kỹ thuật đảo ngược áp dụng để tạo lại phận thương mại có giá trị cao để thu lợi nhuận kinh doanh phận di sản vô giá trị để phục hồi lịch sử Để hoàn thành nhiệm vụ này, kỹ sư cần hiểu biết chức phận ban đầu kỹ tái tạo chi tiết đặc trưng Trong lĩnh vực kỹ thuật khí sản xuất công nghiệp, kỹ thuật đảo ngược đề cập đến phương pháp tạo liệu tài liệu thiết kế kỹ thuật từ phận có cụm chúng Trong quy trình kỹ thuật thông thường, chuyển đổi khái niệm mô hình kỹ thuật thành phận thực, cách tiếp cận kỹ thuật ngược, phận thực chuyển đổi thành mơ hình khái niệm kỹ thuật Kỹ thuật đảo ngược có lĩnh vực phổ biến kỹ thuật khí, kỹ thuật phần mềm, hoạt hình/cơng nghiệp giải trí, vi mạch, hóa chất, điện tử, dược phẩm, v.v Tập trung vào lĩnh vực kỹ thuật khí, thơng qua việc áp dụng kỹ thuật thiết kế ngược phần có tái tạo cách thu thập liệu đặc điểm bề mặt hình học cách sử dụng thiết bị đo số hóa tiếp xúc không tiếp xúc Chương I: Phần mở đầu Phần I: Khái quát kỹ thuật thiết kế ngược Giới thiệu kỹ thuật đảo ngược (Reverse Engineering) Kỹ thuật đảo ngược áp dụng để tạo lại phận thương mại có giá trị cao để thu lợi nhuận kinh doanh phận di sản vô giá trị để phục hồi lịch sử Để hoàn thành nhiệm vụ này, kỹ sư cần hiểu biết chức phận ban đầu kỹ tái tạo chi tiết đặc trưng Trong lĩnh vực kỹ thuật khí sản xuất công nghiệp, kỹ thuật đảo ngược đề cập đến phương pháp tạo liệu tài liệu thiết kế kỹ thuật từ phận có cụm chúng Trong quy trình kỹ thuật thơng thường, chuyển đổi khái niệm mơ hình kỹ thuật thành phận thực, cách tiếp cận kỹ thuật ngược, phận thực chuyển đổi thành mơ hình khái niệm kỹ thuật Kỹ thuật đảo ngược có lĩnh vực phổ biến kỹ thuật khí, kỹ thuật phần mềm, hoạt hình/cơng nghiệp giải trí, vi mạch, hóa chất, điện tử, dược phẩm, v.v Tập trung vào lĩnh vực kỹ thuật khí, thơng qua việc áp dụng kỹ thuật thiết kế ngược phần có tái tạo cách thu thập liệu đặc điểm bề mặt hình học cách sử dụng thiết bị đo số hóa tiếp xúc không tiếp xúc Bằng cách sử dụng kỹ thuật đảo ngược, việc tạo sản phẩm tận dụng lợi việc sử dụng rộng rãi hệ thống CAD/CAM/CAE Và dường mang lại lợi ích to lớn việc cải thiện chất lượng, tính chất vật liệu, hiệu việc tái thiết kế, sản xuất phân tích Do đó, thiết kế ngược mang lại lợi ích kinh doanh đáng kể việc rút ngắn chu kỳ phát triển sản phẩm Sau số lý để sử dụng thiết kế ngược: • Nhà sản xuất ban đầu khơng cịn tồn tại, khách hàng cần sản phẩm, ví dụ: phụ tùng máy bay thường yêu cầu sau máy bay hoạt động vài năm • Nhà sản xuất ban đầu sản phẩm khơng cịn sản xuất sản phẩm nữa, ví dụ: sản phẩm ban đầu trở nên lỗi thời • Tài liệu thiết kế ban đầu sản phẩm bị không tồn • Tạo liệu để tân trang sản xuất phận khơng có liệu CAD liệu trở nên lỗi thời bị • • • • • • • • • • • Kiểm tra / Kiểm soát Chất lượng – So sánh phận chế tạo với mơ tả CAD với mặt hàng tiêu chuẩn Một số tính khơng tốt sản phẩm cần loại bỏ, ví dụ, độ mịn q mức nơi cần cải tiến sản phẩm Tăng cường tính tốt sản phẩm dựa thời gian sử dụng lâu dài Phân tích tính tốt xấu sản phẩm đối thủ cạnh tranh Khám phá đường để cải thiện hiệu suất tính sản phẩm Tạo liệu 3-D từ mơ hình tác phẩm điêu khắc cho hoạt ảnh trò chơi phim Tạo liệu 3-D từ cá nhân, mô hình tác phẩm điêu khắc để tạo, chia tỷ lệ tái tạo tác phẩm nghệ thuật Tài liệu đo đạc kiến trúc xây dựng Phù hợp với quần áo giày dép cho cá nhân xác định nhân trắc học quần thể Tạo liệu để tạo phận giả nha khoa phẫu thuật, phận thể thiết kế mô, để lập kế hoạch phẫu thuật Tài liệu tái tạo trường vụ án Kỹ thuật đảo ngược sử dụng để sản xuất nhiều phận khí, chẳng hạn dấu, vịng chữ O, bu lông đai ốc, miếng đệm phận động cơ, sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp Hiệp hội Kỹ sư Sản xuất (SME) tuyên bố thực hành kỹ thuật đảo ngược “Bắt đầu với sản phẩm quy trình hồn thiện làm việc ngược lại theo kiểu logic để khám phá công nghệ bản” Các nhà sản xuất toàn giới thực hành kỹ thuật đảo ngược trình phát triển sản phẩm họ Các cơng nghệ phân tích mới, chẳng hạn scan laser ba chiều (3D) kính hiển vi độ phân giải cao, làm cho việc thiết kế ngược trở nên dễ dàng hơn, nhiều điều phải học Một số tổ chức chuyên nghiệp cung cấp định nghĩa kỹ thuật đảo ngược từ quan điểm họ Nó kết hợp tiêu chuẩn kỹ thuật sản xuất thiết kế khí thích hợp nhiều ràng buộc sản phẩm thực tế với kiến thức rộng nhiều lĩnh vực như: • Áp dụng kiến thức toán học, kỹ thuật khoa học phân tích giải thích liệu • Sử dụng kỹ thuật, dụng cụ công cụ ứng dụng thiết kế ngược • Tiến hành thí nghiệm kiểm tra thích hợp để thu liệu cần thiết thiết kế ngược • Xác định, xây dựng giải vấn đề liên quan đến thiết kế ngược • Hiểu trách nhiệm pháp lý đạo đức liên quan đến thiết kế ngược • Đánh giá đánh giá tài liệu thúc đẩy việc đạt mục tiêu dự án thiết kế ngược Các chi tiết/ phận sản xuất thông qua kỹ thuật đảo ngược phải tn thủ u cầu tiêu chí chương trình hành Để đạt quy trình thiết kế ngược thành cơng địi hỏi Mặc dù có nguồn gốc từ thời cổ đại lịch sử, tiến gần kỹ thuật đảo ngược nâng công nghệ lên thành phương pháp luận sử dụng nhiều ngành cơng nghiệp, bao gồm hàng không vũ trụ, ô tô, điện tử tiêu dùng, thiết bị y tế, thiết bị thể thao, đồ chơi đồ trang sức Nó áp dụng khoa học pháp y điều tra tai nạn Ngày nay, quy trình cơng nghiệp lắp ráp phức tạp, tự động hóa cao thường dựa liệu CAD Vấn đề mức độ tự động hóa tương tự yêu cầu để đảm bảo chất lượng Ví dụ, nhiệm vụ phức tạp để lắp ráp ô tô đại, bao gồm nhiều phận phải khớp với cuối dây chuyền sản xuất Hiệu suất tối ưu trình đảm bảo hệ thống đảm bảo chất lượng Đặc biệt phải kiểm tra hình dạng hình học phận kim loại để đảm bảo chúng có kích thước xác, khớp với cuối hoạt động ổn định Do đó, phần mềm xây dựng CAD CAM hỗ trợ người thiết kế phát triển phần Trong quy trình tự động hóa cao, phép đo hình học thu chuyển đến máy móc sản xuất vật thể mong muốn Do không chắn mài mịn học, kết khác với danh nghĩa kỹ thuật số Để tự động nắm bắt đánh giá sai lệch này, phận sản xuất phải số hóa Với mục đích này, máy scan 3D áp dụng để tạo mẫu điểm từ bề mặt đối tượng Đặc biệt máy scan cảm biến quang học sử dụng để thu phép đo 3D Kích thước nhỏ cấu tạo đơn giản máy scan quang hoạt động khơng mài mịn cho phép ứng dụng linh hoạt ngày thay hệ thống cảm biến phê duyệt Bên cạnh sản xuất cơng nghiệp, việc số hóa đối tượng giới thực cịn có nhiều lĩnh vực ứng dụng khác Ví dụ, việc bảo tồn di sản văn hóa trao đổi tồn giới phát khảo cổ trở nên khả thi sở mơ hình kỹ thuật số Máy scan 3D chí cịn sử dụng cho trị chơi máy tính phim hoạt hình hoạt hình Trong trường hợp này, việc số hóa tác phẩm điêu khắc mơ hình tay đơn giản hóa q trình sản xuất Trong thực tế, chi phí cho hệ thống đo lường hồn chỉnh thường tiêu chí quan trọng Do đó, nhiều trường hợp giải pháp kỹ thuật tối ưu không sử dụng, dù biết vấn đề phát sinh phải bù đắp công cụ phần mềm nhiều nơi khác Thực tế đòi hỏi phát triển cơng cụ thuật tốn mơ-đun áp dụng cho nhiều nhiệm vụ đo lường khác Do đó, cơng việc xem xét xử lý liệu scan từ nhìn thực tế thảo luận tồn quy trình từ thu thập liệu đến biểu diễn giải thích liệu Lịch sử phát triển (History) Thế giới chứng kiến ba hội tụ kỹ thuật số suốt ba thập kỷ qua Mỗi cơng nghệ phá vỡ rào cản hình thức vật lý kỹ thuật số, sản phẩm thị trường tạo Những năm 1970 mở âm số hóa cách sử dụng xử lý tín hiệu (1D), giúp chuyển đổi tương tự kỹ thuật số trở thành phần ngôn ngữ chung ngành viễn thông Những năm 1980 mang đến phơng chữ hình ảnh số hóa sử dụng xử lý hình ảnh (2D) Sự tiện lợi việc chuyển đổi tài liệu điện tử tài liệu giấy thay đổi ngành xuất cách thức lưu trữ chia sẻ thông tin Sự hội tụ thứ ba, năm 1990, tập trung vào số hóa giới vật lý cách sử dụng xử lý hình học (3D) Sự hội tụ giới vật lý kỹ thuật số hỗ trợ công nghệ kỹ thuật đảo ngược chuyển tiếp thay đổi cách sản phẩm thiết kế, sản xuất tiếp thị Bằng cách tạo kỹ thuật số giới dễ dàng chụp ảnh kỹ thuật số, bước đột phá lớn kỷ XXI ngành sản xuất Kỹ thuật đảo ngược thường sử dụng Chiến tranh giới thứ hai Chiến tranh lạnh Nó thường quân đội sử dụng để chép công nghệ, thiết bị thông tin quốc gia khác phận chúng quân đội quy thu thực địa hoạt động tình báo Trong vài năm gần đây, sức mạnh tính tốn tăng lên, nhiều nhớ máy tính thiết bị scan tiếp xúc không tiếp xúc tốc độ cao, hình học rời rạc ngày trở nên quan trọng thiết kế, sản xuất ô tô đảm bảo chất lượng Trong năm gần đây, tác động kỹ thuật đảo ngược ngành sản xuất tăng lên ngày đóng vai trị quan trọng việc thúc đẩy phát triển công nghiệp cách giới thiệu sản phẩm đắt tiền kích thích cạnh tranh bổ sung Tuy nhiên, vịng đời trung bình phát minh đại ngắn nhiều Để đáp ứng tốc độ tái tạo nhanh chóng máy móc công cụ đại, kỹ thuật đảo ngược cung cấp công cụ công nghệ cao để tăng tốc trình tái tạo cho phát triển cơng nghiệp tương lai Kỹ thuật đảo chiều đóng vai trị quan trọng ngành hàng khơng chủ yếu lý sau: trưởng thành ngành, tiến công nghệ đại nhu cầu thị trường Kỹ thuật đảo Engineering) ngược Kỹ thuật đảo ngược mơ hình CAD đo thu kỹ khơng tiếp xúc lý có Quy trình đảo ngược trình trình thu hình học từ phép thuật scaner tiếp xúc mô hình vật đặc trưng kỹ thuật bày hình (Reverse Hình Quy trình kỹ thuật đảo ngược (RE) Quy trình bao gồm bước sau: Thu thập liệu, xử lý trước (lọc hợp nhiễu), xử lý tam giác (Delaunay), trích xuất tính năng, phân đoạn lắp bề mặt áp dụng công cụ CAD/CAM/CAE Thiết kế ngược với hỗ trợ máy tính Reverse Engineering ban đầu lên câu trả lời để cung cấp phụ tùng thay phận bị hỏng mịn mà khơng có sẵn liệu kỹ thuật Điều xảy phận nhập ban đầu (khơng có vẽ) vẽ bị thất lạc bị Tái cấu thiết kế ngược phận lựa chọn tốn so với việc nhập lại, không để thay mà tạo phụ tùng bổ sung để trì sản phẩm thời gian dài Các mơ hình bề mặt dựa máy tính khơng thể thiếu số lĩnh vực khoa học kỹ thuật Ví dụ, việc thiết kế sản xuất phương tiện, chẳng hạn ô tô máy bay, khơng thể thực khơng có CAD công cụ mô tinh vi dự đốn hành vi sản phẩm Việc thu 10 Hình Hệ thống phân cấp bề mặt Ngoài bề mặt nguyên thủy phi tham số với trình tạo động học đơn giản, chẳng hạn bề mặt scan, bề mặt quay, bề mặt đùn, bề mặt ống, tương thích trực tiếp với mơ hình CAD 6.6 Mơ hình hóa vật rắn (Solid Modeling) Mơ hình rắn sử dụng cho q trình kỹ thuật hình dạng hỗ trợ kỹ thuật đảo ngược cách sử dụng phần mềm mơ hình Auto CAD, CATIA, Pro/E, v.v Có hai cách biểu diễn cho mơ hình rắn biểu diễn ranh giới biểu diễn dựa tính Có số phương pháp đề xuất để tự động xây dựng mơ hình biểu diễn biên từ đám mây điểm lưới tam giác với đường cong biên dạng (Várady2 cộng sự, 1998) Nó tạo cách kết nối điểm với điểm theo cách spline Một số tập trung vào nhận dạng tính sản xuất cho mục đích lập kế hoạch quy trình Tuy nhiên, khơng có phương pháp tự động hóa hồn tồn q trình xây dựng tạo mơ hình solid đầy đủ tham số 6.7 Xuất mơ hình rắn (Solid Model Export) Được xây dựng lại mơ hình 3D kỹ thuật đảo ngược, phần mềm phải xuất gói CAD thơng thường để hỗ trợ khía cạnh kỹ thuật thiết kế Việc trao đổi mơ hình solid thơng thường thơng qua tiêu chuẩn, IGES STEP, STL, khơng đủ thơng tin tham số, ràng 15 buộc phác thảo kích thước, bao gồm đặc trưng solid, tính năng, hồn tồn khơng giống qua trao đổi Mơ hình rắn trực tiếp xuất nhập số phần mềm, chẳng hạn môđun LiveTransfer ™ Rapidform XOR3 với hệ thống CAD/CAE /CAM sử dụng định dạng tiêu chuẩn IGES, STL, VDA STEP Các ứng dụng Kỹ thuật đảo ngược Kỹ thuật đảo ngược cách tiếp cận đa ngành áp dụng cho lĩnh vực cơng nghiệp tồn cầu Các ứng dụng kỹ thuật đảo ngược tạo lại phần phần gốc truy xuất lại kiện xảy Nó sử dụng rộng rãi ngành công nghệ thông tin phần mềm, từ phát triển mã phần mềm đến bảo mật mạng Internet Hàng nghìn phận sáng tạo lại năm cách sử dụng kỹ thuật đảo ngược để đáp ứng nhu cầu hậu trị giá hàng tỷ đô la Việc phát minh công nghệ kỹ thuật số cách mạng hóa So với ngành công nghiệp hàng không ô tô, ứng dụng kỹ thuật đảo ngược số hóa ngành khoa học đời sống thiết bị y tế phải đối mặt với nhiều thách thức tiến với tốc độ vừa phải Tuy nhiên, số mô tả ngắn gọn trình bày với ứng dụng thiết kế ngược sau: 7.1 Trong khí (In Mechanical Industry) Thuật ngữ kỹ thuật thường sử dụng để mơ tả hành động tạo thứ có lợi Kỹ thuật đảo ngược có liên quan đến việc chép thiết kế ban đầu cho mục đích cạnh tranh Tuy nhiên, giới sản xuất ngày nay, khái niệm thiết kế ngược áp dụng hợp pháp để sản xuất sản phẩm biến thể sản phẩm cũ Thuật ngữ đảo ngược xuất phát từ khái niệm trao đổi liệu hai chiều giới kỹ thuật số vật lý Động lực phát triển ban đầu thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD), kỹ thuật (CAE) sản xuất (CAM) tạo sản phẩm máy tính đưa kết giới thực CAD cho xác định phận đơn giản phận phức tạp hoàn toàn từ đặc điểm kích thước Các thành phần CAE, chẳng hạn phần mềm phân tích cấu trúc nhiệt, lấy biểu diễn kỹ thuật số phân tích Phần mềm CAM sử dụng định 16 nghĩa điện tử tạo đường cắt công cụ để sản xuất phần Ngày nay, kỹ thuật đảo ngược áp dụng việc tạo bề mặt phận khí có hình dạng phức tạp cánh tuabin, bánh răng, động ô tô, vỏ, khí, v.v 7.2 Trong hàng không vũ trụ chế tạo, sửa chữa thân tàu thủy (In Aerospace and Ship Hull Craft) Phương pháp kỹ thuật đảo ngược Boeing công ty hàng không vũ trụ khác sử dụng để tạo kho phụ tùng thay kỹ thuật số để chuyển đổi liệu cũ sang môi trường CAD ngày Phương pháp thiết kế ngược chìa khóa cho tương lai ngành sản xuất hàng không vũ trụ công cụ CAD Ngành hàng không vũ trụ đại sử dụng kỹ thuật đảo ngược lý sau (Ping, 2008): • Để tạo phận kế thừa khơng có mơ hình CAD • Để vượt qua trở ngại trao đổi liệu • Để giải vấn đề phát sinh khác biệt mơ hình CAD dụng cụ thực tế phận chế tạo • Để xác nhận chất lượng hiệu suất cách kiểm tra phân tích kỹ thuật có hỗ trợ máy tính Một ứng dụng cơng nghiệp CAD trình bày, liên quan đến việc đo lường điều chỉnh lại hình dạng thân tàu hồn chỉnh phận tàu, nhiệm vụ thường xuyên lặp lại lĩnh vực đóng tàu sửa chữa tàu Để chọn phương pháp đo thích hợp nhất, số khía cạnh điển hình đối tượng đo lường chúng tôi, chẳng hạn kích thước nó, vật cản có khả tiếp cận kém, phải xem xét 7.3 Công nghiệp phần mềm (Software Industry) Kỹ thuật đảo ngược phần mềm liên quan đến việc phân tích hệ thống có Tiêu chuẩn IEEE Bảo trì Phần mềm (IEEE Std 12191993) định nghĩa kỹ thuật đảo ngược “Q trình trích xuất thơng tin hệ thống phần mềm từ mã nguồn” Nói chung, đầu hoạt động thiết kế ngược tổng hợp, thông tin cấp cao cho phép người thiết kế ngược lý luận tốt hệ thống phát triển theo cách hiệu Quá trình thiết kế ngược thường bắt đầu với mức thông tin thấp 17 hơn, chẳng hạn mã nguồn hệ thống, bao gồm môi trường xây dựng hệ thống Khi tiến hành hoạt động thiết kế ngược, người thiết kế ngược tuân theo quy trình định Quy trình làm việc quy trình thiết kế ngược phân tách thành ba nhiệm vụ phụ là: Trích xuất, phân tích trực quan hóa Trên thực tế, quy trình có yếu tố khiến vừa mang tính đặc biệt vừa mang tính sáng tạo 7.4 Trong y khoa Khoa học đời sống (Trong y khoa Khoa học đời sống) Sự độc đáo kỹ thuật thể người đưa kỹ thuật đảo ngược lên vị trí độc ngành khoa học đời sống thiết bị y tế, đặc biệt việc thực phận nhân tạo vào thể người Việc áp dụng hình ảnh scan với phân tích phần tử hữu hạn kỹ thuật đảo ngược giúp kỹ sư mơ hình hóa xác phận tùy chỉnh phù hợp với bệnh nhân Các yêu cầu kỹ thuật đảo ngược khoa học đời sống thiết bị y tế đặc tính sinh lý tế bào sống, quan người liên lạc chúng Các kỹ sư nhà khoa học thường làm việc theo hướng ngược lại trợ giúp hành vi thể quan sát yếu tố sinh học phải làm tảng cho chế tái tạo chức sinh học Trong môi trường thiết kế ngược, kỹ sư trước tiên phải xác định vật liệu sử dụng cho phận đặc điểm thiết bị y tế, sau dạng hình học phận phải số hóa xác quy trình sản xuất phải xác minh Kỹ thuật đảo ngược sử dụng số lĩnh vực y tế: nha khoa, máy trợ thính, đầu gối nhân tạo tim Dựa yêu cầu, quy trình sản xuất tiên tiến có hỗ trợ máy tính tạo khí cụ chỉnh nha tùy chỉnh cho bệnh nhân Sự phát triển ứng dụng kỹ thuật đảo ngược chủ yếu phụ thuộc vào phát triển công nghệ để làm cho thiết bị trợ thính khơng dây nhỏ hơn, tinh vi hiệu với chi phí thấp Các ứng dụng kỹ thuật đảo ngược vào chỉnh hình, chẳng hạn cấy ghép đầu gối, hơng 18 cột sống, khó, phần chuyển động phức tạp đầu gối, hông cột sống Một chức thích hợp cấy sản xuất kỹ thuật đảo ngược yêu cầu chúng phải trì ứng suất thống kê đa trục chế độ tải động khác Nó sử dụng để tái tạo lại kiện trước sau vụ tai nạn ngành hàng không, ô tô ngành vận tải khác Các lĩnh vực khác, chẳng hạn Thiết kế thời trang, cơng nghiệp hóa chất, kiến trúc kỹ thuật dân dụng, phòng trưng bày nghệ thuật, tìm thấy nhiều ứng dụng thiết kế ngược 8.Đánh giá ngắn hệ thống số hóa đại (A Short Review On Modern Digitization System) Các thuật ngữ số hóa scan thường sử dụng để mơ tả quy trình Theo truyền thống, thuật ngữ số hóa dùng để trình lấy điểm rời rạc từ bề mặt cách sử dụng đầu dị kích hoạt cảm ứng kỹ thuật quang học Đám mây điểm kỹ thuật số chụp từ phương pháp số hóa khác Một đánh giá ngắn hệ thống scan mô tả bảng 1: Bảng Ưu nhược điểm hệ thống scan Loại scan Ưu điểm 19 Nhược điểm Máy ảnh CCD Rất nhanh sử dụng đồng thời hai ba camera Với ánh sáng kiểm soát Phương pháp khơng tiếp xúc; scan Vật liệu mềm Trong trường hợp làm sáng đồng trục đặc biệt, scan đường kính nhỏ độ sâu cao trục Z Có thể scan vùng nhỏ, độ xác 1mm2 khoảng vài micromet Trong trường hợp scan phận ướt dính dầu, kết bị biến dạng Tia laze Scan xác nhanh chóng Z axis (0,001mm cao hơn) Phương pháp không tiếp xúc Không thể scan vật liệu phản chiếu Tiếp xúc Rất xác tất trục (phụ thuộc vào thiết bị scan) Scan nhanh phận hình học tiếng Scan xác tiền xu cứu trợ tương tự khả scan thủ công tự động Thiết bị scan tay hữu ích để scan 20 Giá thiết bị cao Độ xác giảm tuyến tính phụ thuộc vào khoảng cách camera Góc scan hình dạng bề mặt phận Bằng cách scan máy ảnh độ sắc nét cao hình ảnh nhìn thấy yêu cầu scan đồng thời chi tiết bề mặt gần xa thể độ lệch tuyến tính kết khoảng cách lấy nét khác Bụi gây lỗi scan Giá thiết bị cao Có thể scan vật liệu mềm scan theo trục X Y có kích thước lên đến 0,035– 0,060 mm Khơng thể scan khu vực có rãnh bề mặt dốc phản xạ bổ sung nhạy cảm với gió lùa bụi khơng khí Khơng thích hợp với vật liệu mềm Không thể scan bề mặt khơng xác định q trình scan diễn chậm khơng xác sản phẩm lớn như: máy bay, tàu thủy, máy móc thiết bị lớn 9.Kỹ thuật đảo ngược ngành công nghiệp đại (Reverse Engineering in Modern Industries) Sự phân biệt nhà sản xuất thiết bị gốc nhà cung cấp bị xóa nhịa năm gần thị trường toàn cầu động cạnh tranh ngày Việc áp dụng kỹ thuật đảo ngược, phận thay động tái sản xuất để sửa chữa thay phận bị hao mịn có tác động kinh tế đáng kể ngành hàng khơng khách hàng Vào năm 1970, để ứng dụng kỹ thuật đảo ngược cho cánh tuabin áp suất cao thách thức nhu cầu giải mã thông tin độc quyền ngành bảo vệ cao Vào năm 2000, cải tiến kỹ thuật thay đổi quy trình thiết kế ngược, thân việc thực hành chấp nhận rộng rãi Việc sản xuất phận thiết kế ngược chất lượng đòi hỏi phải tái tạo tồn q trình thiết kế sản xuất kỹ thuật Để có thơng tin hình học xác cho phận tơ sau thị trường, nhiều công ty sử dụng công nghệ scan kỹ thuật số thiết kế ngược Nó cung cấp nhiều loại phụ tùng ô tô, bao gồm phụ tùng, ván chạy, chắn bùn vỏ bánh xe Các công ty khơng phải lúc tận dụng liệu CAD gốc nhà sản xuất thiết bị, phần phận chế tạo thường khác so với liệu CAD Chính phủ liên bang Hoa Kỳ, phận ô tô thiết kế ngược chứng nhận ngành cơng nghiệp Hiệp hội Phụ tùng Ơ tơ khuyến khích cạnh tranh giá chất lượng thị trường để giảm chi phí khách hàng trì chất lượng phận Một ví dụ kỹ thuật đảo ngược trích dẫn rộng rãi quân đội máy bay ném bom Tupolve Tu-4 (Bull) Liên Xô Trong Chiến tranh giới thứ hai, ba máy bay ném bom siêu pháo đài B29 Mỹ hạ cánh khẩn cấp xuống lãnh thổ Liên Xô sau thực nhiệm vụ tới Nhật Bản Các dự án thiết kế ngược không thành công thời gian dài Ví dụ, Wright Flyer năm 1903 rơi 21 xuống vũng nước sau cố gắng bay vào ngày 15 tháng 12 năm 2003 Nỗ lực bay xấu số gây yếu tố rủi ro khác kỹ thuật đảo ngược Mặc dù, tạo giống hệt phận gốc, khả hoạt động phận thiết kế ngược phụ thuộc vào môi trường hoạt động Một chương trình thiết kế ngược thành cơng địi hỏi ý lớn đến chi tiết thu nhỏ độ xác tất phép đo, ngồi hiểu biết kỹ lưỡng chức phận ban đầu Phần II: Những ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh Ứng dụng kỹ thuật + Trình diễn quảng cáo mơ hình sản phẩm Cơng nghệ tạo mẫu nhanh giúp cho nhà sản xuất khách hàng quan sát nhanh chóng sản phẩm cuối c trình thiết kế Khách hàng có hình ảnh tr ực quan cầm, nắm trực tiếp mẫu sản phẩm thiết kế Hình 2.1 Trình diễn quảng cáo mơ hình sản phẩm + Kiểm tra khả lắp ráp hoạt động sản phẩm Công nghệ tạo mẫu nhanh giúp nhà sản xuất kiểm tra khả lắp ráp sản phẩm hoạt động chi ti ết T tìm ưu khuyết điểm sản phẩm để tiến hành khắc phục trước đưa vào sản xuất thực tế 22 Hình 2.2 Mơ hình lắp ráp động đốt +Thử nghiệm tính Ngày để thử nghiệm tính chất khí động học ôtô, máy bay, tàu thủy thường dùng mơ hình thu nh ỏ ống thổi khí động Trước tiên, mơ hình với kích thước thu nh ỏ tạo cơng nghệ RP Sau mơ hình thử ống thổi khí động Các hệ thống cảm biến gọn xung quanh mơ hình, kết hợp với trợ giúp máy tính cho biết tính chất khí động học sản phẩm Hình 2.3 Thử nghiệm ống thổi khí động Ứng dụng sản xuất giày dép Trong lĩnh vực sản xuất giày dép, mẫu thiết kế thay đổi để phù hợp với người tiêu dùng Công nghệ tạo m ẫu nhanh giúp giảm thời gian đời mẫu thiết kế Tạo mẫu mô hình 3D giúp người thiết kế có th ể đánh giá đặc tính mẫu thiết kế 23 Hình 2.4 Ứng dụng sản xuất giày dép Ứng dụng sản xuất đồ trang sức Ngày nay, nhu cầu sử dụng đồ trang sức ngày tăng, mẫu đồ trang sức ngày tinh xảo, đa dạng phong phú Đi ều địi hỏi người thiết kế phải nhanh chóng tạo mẫu đáp ứng nhu cầu khách hàng Mà việc chế tạo mẫu với vật liệu th ật tốn không kinh tế Công ngh ệ tạo m ẫu nhanh cho phép nhà sản xuất có hình ảnh trực quan nhanh nh ất mẫu thiết kế Hình 2.5: Ứng dụng sản xuất đồ trang sức Ứng dụng tạo khuôn nhanh Với phát triển ngành ngành công nghệ vật liệu tạo nhiều loại vật liệu Dựa sở loại v ật liệu mới, với phát triển công nghệ tạo mẫu nhanh, nhà khoa học ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh để tạo khuôn đúc, đùn ép nhựa Các mẫu khuôn sau ch ế t ạo phương pháp tạo mẫu nhanh qua trình hậu xử lý có 24 thể dùng để chế tạo chi tiết xanh hình màu xám, vị trí hiệu chuẩn chấp nhận từ chối Nếu chấp nhận 14 vị trí cảm biến sẵn sàng để quét Hình 2.6: Quá trình hiệu chuẩn máy quét Tạo mẫu nhanh ứng dụng y học - Ứng dụng phương pháp tạo mẫu nhanh y học m ột lĩnh vực mới.Nhiều ứng dụng trở nên quan trọng hội tụ ba cơng nghệ riêng biệt là: hình ảnh nội soi, đ h ọa điện toán, CAD tạo mẫu nhanh CT (Computer- Assisted Tomography) URI (Magnectic Resonance Imaging) cung cấp hình ảnh để giải tốt cấu trúc bên thể người Ví dụ cấu trúc xương quan Những hình ảnh xử lý cơng cụ phần mềm thích hợp Nó chuyển kết cho trình tạo mẫu nhanh tạo vật thể vật lý, mơ hình gọi mơ hình y học 25 Hình 2.7: Khớp xương tạo công nghệ RP Chương III: Phần kết luận Trong tiểu luận này, Kỹ thuật thiết kế ngược sở số hóa mơ hình vật lý để rút ngắn thời gian mơ hình hóa hình học phần mềm CAD chìa khóa cho việc nâng cao suất thiết kế, phát triển sản phẩm Nó khơng xu hướng chủ đạo giới mà Việt Nam, doanh nghiệp áp dụng năm gần mang lại nhiều kết khả quan Mục tiêu báo cáo để cập nhật kỹ thuật tiên tiến lĩnh vực thiết kế ngược, có đủ kiến thức để làm việc công ty thiết kế kiểu dáng cơng nghiệp, nội thất, khí khn mẫu … Có nhiều lý để thực Thiết kế ngược lĩnh vực khác Thiết kế ngược có nguồn gốc từ việc phân tích phần cứng lợi ích thương mại quân Tuy nhiên, thân quy trình Thiết kế ngược khơng liên quan đến việc tạo thay đổi đối tượng theo cách đó; phân tích để suy tính thiết kế từ sản phẩm để có kiến thức bổ sung quy trình liên quan đến sản xuất ban đầu chúng Trong số trường hợp, mục tiêu quy trình Thiết kế ngược đơn giản tái cấu trúc hệ thống Ngay sản phẩm thiết kế ngược đối thủ cạnh tranh, mục tiêu khơng phải chép chúng, mà thực phân tích đối thủ cạnh tranh Thiết kế ngược sử dụng để tạo sản phẩm tương tác luật pháp Hoa Kỳ Liên minh Châu Âu điều chỉnh quyền hạn, tính hợp pháp việc sử dụng Thiết kế ngược cụ thể cho mục đích tranh cãi sơi tịa án tồn giới hai thập kỷ 26 Thiết kế ngược phần mềm giúp cải thiện hiểu biết mã nguồn để bảo trì cải tiến phần mềm, thơng tin liên quan trích xuất để đưa định phát triển phần mềm biểu diễn đồ họa mã cung cấp quan điểm thay nguồn mã, giúp phát sửa lỗi phần mềm lỗ hổng Thông thường, số phần mềm phát triển, thơng tin thiết kế cải tiến thường bị theo thời gian, thông tin bị thường phục hồi Thiết kế ngược Q trình giúp giảm thời gian cần thiết để hiểu mã nguồn, giảm chi phí chung cho việc phát triển phần mềm Thiết kế ngược giúp phát loại bỏ mã độc hại ghi vào phần mềm với trình phát mã tốt Việc phân tích ngược mã nguồn sử dụng để tìm cách sử dụng thay mã nguồn, chẳng hạn để phát chép trái phép mã nguồn mà khơng sử dụng để tiết lộ cách sản phẩm đối thủ cạnh tranh tạo Quá trình thường sử dụng cho phần mềm phương tiện “bẻ khóa” để loại bỏ bảo vệ chúng, để tạo (có thể cải thiện) chí mục tiêu, thường mục tiêu đối thủ cạnh tranh tin tặc Các nhà phát triển phần mềm độc hại thường sử dụng kỹ thuật Thiết kế ngược để tìm lỗ hổng hệ điều hành (HĐH), để tạo virus máy tính khai thác lỗ hổng hệ thống Thiết kế ngược sử dụng phân tích mật mã theo thứ tự để tìm lỗ hổng mật mã thay thế, thuật tốn khóa đối xứng mật mã khóa công khai *Tài liệu tham khảo + Tiếng Việt 1- Lý Ngọc Quyết (2021) - Đề cương giảng Công nghệ thiết kế ngược tạo mẫu nhanh (Quyển 1,2,3-PDF) + Tiếng Anh 1- Christian Teutsch - Model-based Analysis and Evaluation of Point Sets from Optical 3D Laser Scanners - Shaker Verlag 2007 2- Ian Gibson; David Rosen and Brent Stucker - Additive Manufacturing Technologies 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing - Second Edition - Springer Science+Business Media New York 2010, 2015 3- WEGO WANG (2011) – Reverse Engineering Technology of Reinvention International Standard Book Number-13: 978-1-4398-0631-9 (Ebook-PDF) 4- Remondino Fabio - Institute of Geodesy and Photogrammetry - Swiss Federal Institute of Technology - From point cloud to surface: The modeling 27 and visualization problem - International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Vol XXXIV-5/W10 +Website 1- https://www.3dhubs.com/knowledge-base/introduction-metal-3dprinting/ 2- https://markforged.com/resources/learn/3d-printing-basics 28 29 ... mẫu thiết kế thay đổi để phù hợp với người tiêu dùng Công nghệ tạo m ẫu nhanh giúp giảm thời gian đời mẫu thiết kế Tạo mẫu mơ hình 3D giúp người thiết kế có th ể đánh giá đặc tính mẫu thiết kế. .. đầu ĐỀ TÀI TIỂU LUẬN Khái quát kỹ thuật thiết kế ngược Những ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh Khái quát đề tài: Hiện nay, công nghệ thiết kế ngược tạo mẫu nhanh nghiên cứu áp dụng rộng rãi nhiều... vật liệu tạo nhiều loại vật liệu Dựa sở loại v ật liệu mới, với phát triển công nghệ tạo mẫu nhanh, nhà khoa học ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh để tạo khuôn đúc, đùn ép nhựa Các mẫu khuôn