Geriye Dönük Mühendislik ve RapidForm

Ahmet Çakır Uzay Mühendisi Defne Mühendislik Ltd. Sti

Geriye Dönük Mühendislik Nedir?

Mühendislik, bir ürünün, sistemin veya bir yapının tasarımını, üretimini ve devamlılıgını saglayan bir uzmanlık alanı ve iskoludur. Mühendisligi en genis anlamda iki kola ayırabiliriz; ileriye dönük (düz, forward) mühendislik ve geriye dönük (reverse) mühendislik. ileriye dönük mühendislik, bilinen, klasik anlamdaki mühendislik süreçlerini kapsar. Bu süreç sistemin ya da ürünün soyut anlamda (mantıksal/zihinsel) tasarımı ile baslar, sonra bu tasarım çesitli islemlerle hayata geçirilirilerek son noktaya getirilir. Bu islemler teknik datalar, çizimler, malzeme bilgileri, model üretimi gibi olabilir.Bazı durumlarda yukarıda sayılan süreçlerin bir kısmı eksik olabilir. Örnegin elde ürünün kendisi varken bu üründen yapılacak üretim/çogaltma islemi için gereken teknik çizimi, bilgisayar modeli olmayabilir. Bu gibi durumlarda parçanın kendisinden hareket ederek geriye gitme islemi, süreci geriye yürütme islemi yapılır. Ürünün baslangıç asamasındaki CAD modeli, elde edilebilir. Bu islemlere “geriye dönük mühendislik” denir.

GDM Uygulama Sebepleri

Geriye dönük mühendislige yaygın olarak asagıdaki sebeplerden ötürü ihtiyaç duyulmaktadır:

1. Üreticinin bir parçayı uzun zamandır üretmemesi ve tekrar üretmek istemesi
2. Orjinal dizaynın yetersiz dökümantasyona sahip olması
3. Bir ürünün orjinal üreticisinin artık bulunmaması fakat müsterilerin bu ürüne ihtiyacının olması
4. Ürünün orjinal dökümantasyonunun kaybolması veya hiç varolmamıs olması
5. Ürünün bazı kötü özelliklerinin yeniden tasarlanmasına ihtiyaç duyulması
6. Ürünün uzun süreli kullanımına dayanarak ürüne ait iyi özelliklerin güçlendirilmesi
7. Rakip ürünün iyi ve kötü özelliklerinin analiz edilmesi8.
8. Ürünün performansını ve özelliklerini gelistirmede sonuca götürecek yeni yolların kesfedilmesi
9. Rakip ürünlerin anlasılması ve daha iyi ürünlerin gelistirilmesinde rekabete dayalı kıyaslama metodlarının elde edilmesi
10. Orjinal CAD modelinin degisikliklere ya da güncel üretim yöntemleri için yeterli olmaması
11. Orjinal üretici firmanın ek/yedek parçalar saglamada yetersiz ya da isteksiz olması
12. Orjinal üretici firmanın parça saglamada asırı ücret talep etmesi
13. Modası geçmis parçaların ya da eski üretim islemlerinin bugünkü ve daha ucuz teknolojilerle güncellenmesi

RapidForm ile GDM Uygulaması

Bilindigi gibi RapidForm, 3 boyutlu tarama datası isleme ve geriye dönük mühendislik için standart bir yazılımdır. 9 modülü sayesinde kullanıcıya geriye dönük mühendislik uygulamalarında ihtiyaç duyabilecegi pek çok araç sunmaktadır. Bu modüller Scan, Polygon, Color, Curve, Surface, Feature, Inspection, Exchange ve 3D Imaging modülleridir. Kısaca deginmek gerekirse, Scan Modülü tarama datalarını temizleme, birden fazla nokta bulutunu hizalama, birlestirme ve üçgenlestirme islemlerini, Polygon Modülü, polygon mesh modellerini manipüle etmek ve çesitli proseslere hazırlamak için kullanılabilecek en kapsamlı fonksiyon setini sunar. Hızlı prototipleme, 3D grafikler, ya da NURBS gibi uygulamalar için yüksek kalitede poligon agları yaratmada ihtiyaç duyulan her aracı görsel olarak içermektedir. Color Modülü, 3 boyutlu tarama verileri için en gelismis renk kontrolünü saglamaktadır. Photoshop benzeri renk ve doku düzenleme özelliklerini kullanmak suretiyle kullanıcılar herhangi bir cismin renkli 3 boyutlu modelini yaratabilmektedirler.

Dijital fotograflar veya herhangi iki boyutlu .bmp formatındaki imajlar Rapidform’da bir 3 boyutlu model üzerinde haritaya dökülebilir. Curve Modülü, çesitli yöntemlerle NURBS egrilerinin (splines) poligon agı üzerinde olusturulmasını saglar. RapidForm’daki poligon agı üzerine sıkıca tutturulmus egriler yaratabilme özelligi, bagımsız yüzeyler yapmak için ideal olan özel egri aglarının hızlı tasarımını mümkün kılar, ayrıca ileri tasarım ve modifikasyon islemleri için bu özel egri aglarının CAD ortamına tasınmasına izin verir. Surface Modülü, otomatik yüzey atmanın kolaylıgı ve hız avantajını kullanıcı tarafından belirlenen “patch layout” hassasiyeti ve kontrolü ile birlestirmistir. Kullanıcı tarafından tasarlanan egri agını (network) esas alan yüzey olusturma özelligi sayesinde, temizleme ve CAD sisteminde tekrar çalısma için harcanan zaman önemli ölçüde azalmaktadır.

Feature Modülü, 3D tarama verisi üzerinde analitik yüzeyleri özellik alanlarına uydurmalarına olanak verir. özellik bölgelerini model üzerinde kısımlara ayırabilir, ve farklı yüz kısımlarının geometrilerine göre tarama datasını her kısmına analitik veya bagımsız yüzeyler oturtabilirler. Inspection modülü, iki tarama verisinin karsılastırılması, bir tarama verisi ile CAD datasının karsılastırılması, ve geometrik boyutlandırma, ve tolerans için kapsamlı bir araç grubu sunmaktadır. Detaylı sapma haritaları ve kesit analizleri yapmak mümkün oldugu gibi, ek olarak çesitli geometrik boyutlar ve toleranslar da ölçülebilmektedir. Genel özelliklerine degindigimiz RapidForm yazılımı ile üründen CAD datası olusturmaya kadar uzanan Geriye Dönük Mühendislik sürecini uygulamaya geçerken asagıdaki akıs semasında görülen yollar takip edilmektedir. Bu süreci iki ana kısma ayırmak mümkündür. Bunlardan ilki, Nokta / Poligon _sleme digeri Egri / Yüzey islemedir. Bunlardan ilkini data optimizasyonu, ikincisini ise tasarıma yönelik yardımcı ögelerin elde edildigi süreçler olarak tanımlayabiliriz.

RapidForm’da Geriye Dönük Mühendislik Uygulaması Akıs Seması

RapidForm’da genel olarak tüm tarama dataları için öncelikle yapılması gereken bazı islemler vardır. Nokta / Poligon _sleme blogundaki bu islemler CAD model olusturma süreci için hazırlık islemleri olarak düsünülebilir. Bu bloktan elde edilen datalardan, CAD modelleme için yardımcı Yüzey Egrileri olusturma ve NURBS yüzeyler olusturma islemlerine geçilebilmektedir. Ayrıca bu blokta yapılan islemlerden sonra elde edilecek Sürekli Poligon Agı (*.STL formatı) sayesinde hızlı prototipleme islemine geçilip ürünün ya da parçanın bir numunesi elde edilebilmektedir. İlk öncelik ürünü ya da parçayı dogru sekilde koordinat eksenlerine oturtmaktır. Tasarıma yönelik bu eksene oturtma islemlerinde kalıp çıkma açıları gibi bazı hususlar dikkate alınmalıdır. Bunlar tarama isleminde olusabilecek deliklerin kapatılması, fazlalıkların, tarama hatalarının veya gereksiz yerlerin silinmesi, datanın smooth’lastırılması ve hafifletilmesi gibi hazırlık islemleridir. Buradaki amaç CAD modelin olusturulması için gerekebilecek egri, yüzey ve kesitlerin hassas sekilde elde edilmesini ve dosya ile islem yapma kolaylıgını saglamaktır. Ayrıca kalite kontrol islemlerinde daha dogru ve hassas sonuçların alınması için de gereklidir. Üst, alt, yan ve izometrik görünüslerin saglıklı sekilde elde edilebilmesi için koordinat eksenlerinin ve simetri ekseninin olusturulması gereklidir. Bunun için programda çok fazla seçenek oldugundan aynı parça için farklı yollardan eksene oturtma islemi yapılabilir. Sonuç aynı olmakla birlikte islem süresi farklılık gösterebilir.

Kullanıcılar deneyimleri sayesinde bu islem süresini kısaltabilmekte, diger islemlere daha etkin biçimde geçebilmektedir. Parçanın simetrikligi gözönünde tutulmalı ve simetrik parçalarda simetri ekseninin bulunması kolaylık saglamaktadır. Sonraki delik kapama, tarama hatalarının yok edilmesi, fazlalıkların silinmesi, smooth’lastırma ve hafifletme islemleri data optimizasyon islemleridir. Bunlara ait örnekler asagıdaki resimlerde görülmektedir.Delik kapama öncesi Delik kapama sonrasıSmooth islemi öncesi Smooth islemi sonrası Poligon mesh hafifletmesi öncesi Poligon mesh hafifletmesi sonrası Egri / Yüzey isleme blogu yukarıda bahsedilen ön hazırlık islemlerinden sonra tasarıma yönelik geriye dönük mühendislik islemlerinin uygulandıgı egri ve yüzey olusturma süreçlerini kapsamaktadır. Nokta bulutundan ya da poligon-mesh datasından CAD modelleme yapmada yardımcı yüzey sınır egrileri ve kesit egrileri çıkarma, nokta bulutundan direk freeform yüzey ya da egrilerden yüzey olusturma islemlerinden olusur.Yüzey olusturma islemi, nokta bulutu ya da poligon modelden yüzeyin seklini belirleyen egrilerin hazırlanması ile baslar. Bunun için RapidForm oldukça fazla seçenek sunmaktadır. Form sınırlayan egriler ve kesitler yardımı ile istenen bölgede yüzey olusturmak için gerekli egri agı olusturulur. Form sınırlayan egriler, çesitli opsiyonlar ve programdaki güçlü algoritmalar sayesinde elde edilmektedir. Kesitler hem genel koordinat eksenlerinden hem de yerel koordinat eksenlerinden yararlanarak dogrusal, radyal ve silindirik olarak 3 eksende istenilen sayıda üretilebilir. Ayrıca referans geometrilerden yararlanarak tek tek kesitler almak da mümkündür. Olusturulan bu egriler tegetsellik ve egrisellik sürekliligi kontrolleri ve yumusatma islemi ile optimize edilmekte ve egri optimizasyonu saglanmaktadır. Sonuç olarak NURBS egriler elde edilmis olur. Dolayısı ile bu optimize edilmis egrileri kullanmak daha düzgün yüzeyler olusmasına yardımcı olacaktır. Ayrıca n-boundary, blend, loft, sweep, extrude, revolution, offset, planar, spherical, cylindrical gibi genel yüzey yaratma seçekleri de gereken durumlarda NURBS yüzey yaratmak için kullanılabilir.Sınır egrileri Feature çizgileri agıDogrusal kesit Radyal kesitSilindirik kesitNURBS yüzeyler için diger metod nokta bulutu ya da poligon modelden direk olarak otomatik yüzeyler olusturmaktır. Bunun için egri olusturma islemlerine gerek duyulmadan seçilen bölgede ya da tüm data üzerinde yüzey olusturmak mümkündür.Loop’dan yüzey olusturma Interactive FreeformPal yüzeyleri 1 Pal Yüzeyleri 2Olusturulan yüzey sekillerini U-V yönlerindeki kontrol noktaları sayısından faydalanarak kontrol etmek, deform, trim smooth islemleri ile yüzey sürekliligini yükseltmek mümkün olmaktadır. Son asama olarak bu yüzeylerin orjinal poligon modeli ile olan farklılıkları ve sapmalar belirlenerek degerlendirilir. Modelin kabul edilebilir sınırlar içinde kalması halinde seri üretime baslamak için kalıp çalısmalarına baslanır.