Conceptul Si Tehnica de Reverse-Engineering

8/9/2019 Conceptul Si Tehnica de Reverse-Engineering

1/12

CUPRINS

Nr.Crt. Detalii Pagina

A Fisa lucrarii 1

B Cuprinsul lucrarii 2

1 Principiul Reverse Engineering 3

2 Nevoia de Reverse Engineering 6

3 Factorii care influenteaza tehnica Reverse Engineering 9

4 Aplicatiile RE 11

5 Concluzii 13

1


2/12

[ 1 ]Principiul Reverse Engineering

Definitie :

Ingineria invers (n englez reverse engineering ) este procesul de descoperire a principiilor de funcionare a unui dispozitiv sau sistem prin analiza structurii, funciei i operaiilor acestuia. De obicei, ingineria invers implic dezasamblarea sau descompunerea sistemului sau dispozitivului respectiv i analizarea n detaliu a funcionrii sale, cu scopul de a realiza unnou dispozitiv sau sistem similar, care nu copiaz nimic din cel original.

Originea reverse engineering-ului provine din industria japoneza , care folosea acestproces pentru cresterea productiei in conditiile unei concurente mari a produselor si evitandastfel efortul intampinat la designul original.

Reverse Engineering-ul , folosit la inceput de toti cei care au pierdut proiectul deconceptie original, a devenit azi o stiinta inginereasca.

Succesul japonezilor in ceea ce priveste noile produse a condus de la inceput la

considerarea reverse engineering-ului ca si proces de design.Multe colegii americane au cursuri despre "ingineria inversa" (reverse engineering)

bazate pe redesign, in loc de design-ul original.

Procesul de redesign fost initiat prin obsevarea si testarea produsului. Ulterior produsul a fost dezasamblat si fiecare componenta a fost analizata in functie de forma sarolul functional , tolerante de asamblare si proces de fabricare.

In anii care au urmat, atat europenii cat si americanii, au realizat instrumenteputernice care conduc la reducerea ciclului de obtinere al produselor.

De regula, cele mai multe procese de RE pot fi folosite fara realizarea propriu-zisa aunui prototip.

Solutia :- realizarea unei masini de masurare tridimensionala pentru palparea suprafetei care

trebuie copiata ,insotita permanent de un software de prelucrare a informatiilor / datelor . Acesteinformatii sunt de altfel date digitale care vor fi semnale de intrare pentru prelucrarea in softuride tipul CAD CAM.

- obtinerea unor rezultate spectaculoase si extrem de performante prin utilizareatehnicii grafice computerizate de tip buffer-intermediarul dintre XYZ machine si soft CADcu posibilitatea simularii si animarii componentelor care fac obiectul cercetarii / productiei

2
http://ro.wikipedia.org/wiki/Limba_englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Limba_englez%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Limba_englez%C4%83


3/12

E.J Birne, in anul 1992 a pus bazele Fundatiei Conceptuale a Soft-urilor pentru Re-Engineering si a definit directiile care complementeaza ingineria traditionala (directa), conformdiagramei de mai jos :

De altfel prin cele doua metode de inginerie se poate observa gradul de abstractizarea problematicii realizarii conceptelor de analiza, design si modalitatea realizarii produsului :

3


4/12

Model de realizare a unui produs cu o masina de masurat coordonate

Aparatura :(CMM) from FARO Technologies Inc.- asigura acuratetea desenelor tehnologice in formatul dorit de catre utilizator :

2D: .slddrw, AutoCad.dwg, dxf or .jpg, .pdf, .tif...3D: .sldprt, .iges, parasolid, ProE.prt, STEP, ACIS

Pasul nr.1 se alege componenta care urmeaza sa fie analizata / prelucrata;

Pasul nr.2 se executa masuratorile.................

Pasul nr.3 se creaza desenul complet folosind ultima versiune a soft-ului Solidworksiar forma finala a desenului tehnologic se alage in formatul dorit (2D sau 3D)

4
http://www.faro.com/http://www.faro.com/http://www.faro.com/http://www.faro.com/


5/12

Astfel , pot fi definite 3 etape in procesul RE :

-etapa 1. folosirea unui dispozitiv sau tehnica pentru introducerea elementelor degeometrie a obiectelor (de obicei sub forma punctelor X,Y si Z ale obiectului relativ cu sistemullocal de coordonate)

-etapa 2. folosirea unui program computerizat pentru a citi aceste date si pentruconvertirea lor intr-o forma folositoare;

-etapa 3. transferarea rezultatelor din softwarele de modelare sau aplicatie 3D,astfel incat actiunea dorita de geometrie sa fie indeplinita. Uneori etapele 2 si 3 pot fi comune.

[ 2 ]Nevoia de Reverse Engineering

Desi pare oarecum sfidatoare, aceasta idee de a studia, demonta , masura si culegetoate informatiile despre un produs deja existent criticat de multi specialisti un furt deinteligenta, reprezinta numai o viziune cu totul subiectiva si restransa din toate punctele devedere.

Nu se are in vedere si avantajul pe care producatorii de bunuri comerciale il au inprocesul de remodelare si studiere a produsului in toate variantele acceptate de piata tot maimult interesata de marfuri cu calitati noi si parametri indiscutabili superiori la preturi din ce in cemai mici.

Sunt avantaje indiscutabile pentru obiectele sau starile materiei fara o geometriedefinita (plante , corpul uman, creatiile naturale....) in studiul si modelarea 3D . Inceputurilemodelarii geometrice din anii `60 si `70 odata cu implementarea soft-urilor CAD nu prevedeauasemenea optiuni sau posibilitati, dar odata cu dezvoltarea sistemelor de prelucrare ainformatiei / datelor precum si dezvoltarea tehnologica a electronicii de varf au permis in finalabordarea problemei din cu totul alte puncte de vedere.

Spre exemplu, orice desen tehnologic ar exista, tot nu se va conforma intrutotulprodusului final dorit de catre producator, vor exista neconcordante , erori de fabricatie..s.a.m.d.datorita unor cauze mai mult sau mai putin legate de soft-ul de design utilizat, de posibilitatileacestuia, de pregatirea designer-ului, etc.

Sau, abordand problema din alt unghi de vedere, se poate vedea cat de usor sepoate regandi si fabrica un produs care nu mai are documentatia originala, fie ca e distrusa,incompleta, necorespunzatoare noilor cerinte tehnologice , etc.

Sau, cat de eficient ar fi ca pentru un designer sa existe posibilitatea de a crea elinsusi ceea ce numai natura poate oferi, prin biodiversitatea ei desavarsita, pentru care nici unsoftware nu ar avea o solutie eficienta.

Ca si definire a celor doua concepte , ingineria directa si ingineria reversibila sauinversa se poate spune ca deopotriva sunt implicate in designul, fabricarea, constructia siintretinerea produselor sistemelor si structurilor.

Ingineria directa este de fapt procesul traditional de dezvoltare de laabstractiunile de nivel inalt si designul logic, la implementarea fizica a unui sistem, iar :

procesul de reproducere a unui component existent, subansamblu sau produs, faraajutorul desenelor, documentatiei sau a unui model computerizat se defineste ca ReverseEngineering.

5


6/12

RE este foarte comun in diverse domenii precum ingineria de software, constructiilor de masini, produse de consum, microprocesoare, chimica, electronica, design mecanic etc........

Nevoia de a utiliza un soft CAD in situatiile de free forme poate deveni uneoriimposibila deoarece nu exista certitudinea ca modelul creat este intradevar 100% cel dorit decatre designer.

Un alt motiv care impune RE este de a comprima timpul necesar dezvoltariiprodusului, necesar supravietuirii producatorului pe o piata din ce in ce mai agresiva sicompetitiva, iar fara dezvoltarea acestuia esecul este din start previzibil.

Care ar fi de altfel motivatia pentru impunerea RE ?

Desigur :

Producatorul original al unui produs nu mai produce acel produs, iar piata il doreste;Nu exista documentatia adecvata a desenului original;

Producatorul original nu mai exista, dar cerintele clientilor pentru produs / subansambleraman valabile;Designul original si documentatia s-au pierdut ori nu a existat niciodata;Cateva caracteristici negative ale produsului trebuiesc eliminate;Uzura excesiva poate indica locul unde un produs poate fi imbunatatit;Imbunatatirea calitatilor unui produs utilizat pe termen lung;Analiza caracteristicilor pozitive si negative ale produsului;Explorarea unor metode noi de imbunatatire a performantelor;Modelul CAD original nu este suficient pentru a sustine metodele curente de fabricatie;Dezvoltarea unor produse cu calitati mai bune;

Furnizorul original nu mai este capabil sau nu doreste sa ofere piese si subansamble deschimb;Fabricantii care ofera echipamentul original nu doresc sau cer preturi exagerate pentrupiese de baza;Imbunatatirea materialelor uzate moral sau procesele de fabricatie invechite cu tehnologiicurente si mai putin costisitoare.

In mai toate cazurile RE are eficienta numai si numai cand produsele dorite necesitainvestitii mari sau vor fi reproduse in cantitati mari, avand in vedere costul intregului proces.

Cum se realizeaza RE ?

Spre exemplu , pentru o piesa oarecare, se executa o scanare 3D pe anumite traiectesi coordonate impuse de procesul de prelucrare a informatiilor. Aceste date 3D sub forma unuinor de puncte sunt apoi transmise prin instrumentele de schizitie a informatiilor intr-un sistemorganizat, ordonat, corespunzator pozitiei geometrice reale a suprafetei scanate , fata de unpunct de referinta stabilit anterior.

Datele sunt prelucrate matematic , geometric, logic, natural si conventional (NURBSdata acquisition system) si transferate softului CAD sau CAD / CAM / CAE. Dimensiunile (coteleX,Y si Z) punctelor determinate sunt reperele atat exterioare cat si interioare ale produsului /obiectului care sunt prelucrate (unite, conturate...) sub forma unor ecuatii de stare generala siulterior particulare, corespunzatoare unor zone / suprafete / volume ale obiectului virtual care vafi redat de catre soft. Aceasta multitudine de puncte va crea o imagine virtuala de suprafete

6


7/12

determinate, cu cat mai multe, cu atat corespondenta dintre real si virtual va fi mai mare , dar sio acuratete mai buna a imaginii finale a produsului.

O schema de principiu a RE ar arata astfel:

Concluzie :

7

Cod NC

Date scanate

OBIECT

CMM Scanare

Fisier IGES

Model solid

Fisier STL

Prototipare rapida prinfrezare Prototipare rapida

Verificare cu CMM


8/12

Se poate spune ca RE incepe cu produsul si lucreaza in cursul procesului de designin directia opusa pentru a ajunge la o stare de produs finit.

[ 3 ]Factorii care influenteaza tehnica Reverse Engineering

Alegerea masinii tridimensionale de masurat (MMT) trebuie sa se faca in functie deprodus. In acord cu aplicatiile cerute, exista masini de masurat 3D prin palpare punct cu punct sau masini de masurare 3D prin scanare.

Primul caz (palpare punct cu punct) reprezinta metoda de contact direct cu produsulScanarea se executa cu fascicul laser metoda indirecta, prin iradiere nedistructiva

Exista diferente intre scanare si digitizare ?

De obicei acesti termeni exprima acelasi proces , dar termenul de digitizare estefolosit indeosebi pentru primul caz (palparea punct cu punct a reperelor discrete de pesuprafata analizata).

Tehnologia neinvaziva & nedistructiva prin iradiere cu fascicul laser, capteaza punctcu punct reflexiile defazate ale semnalelor modulate in frecventa.

Este un proces mult mai rapid, eficient, se poate desfasura practic pe oriceconfiguratie geometrica a conturului de analizat si , spre deosebire de metoda palparii punct cupunct, colecteaza sute de mii, milioane de repere, foarte avantajos din punct de vedere alacuratetii si rugozitatii .

Scanarea se poate efectua in diferite profiluri, directii, unghiuri si adancimi, iar ceeace este foarte important, in final se poate efectua o combinatie de scanari intr-un tot unitar, de omare rezolutie si finete, fiind cea mai recomandata aplicatie din domeniul RE.

Odata ce obiectul exista in baza de date, se poate apela usor la aceleasicaracteristici, chiar se pot imbunatati prin corelarea cu alte informatii nou primite / achizitionateintr-o multitudine de fisiere care completeaza complexitatea procesului (IGES, VDA-FS, ISO G-code, DXF,...)

Aceste fisiere CAD contin informatiile curente despre :

- datele geometrice virtuale in orice format accesibil;- conturarea suprafetelor, modificarilor aduse si analiza lor;- analiza geometrica pentru evaluarea integritatii formei.

In aceeasi masura softul va accelera timpul de ciclu in RE prin :

- cresterea calitatii suprafetelor prin crearea de curbe netede si continue;- eliminarea timpului necesar pentru pregatirea documentatiei;- eliminarea prototipurilor;- cresterea calitatii produsului prin analiza sculei.

Procesul de producere si verificare a productiei este un timp consumat care costa.Prin intermediul soft-urilor utilizatorii pot alinia precis datele scanate cu modelul geometric CAD

8


9/12

pentru a evalua diferenta dintre cele doua. Noile meniuri din soft-urile Rapid Prototyping permitrealizarea rapida a prototipurilor sculelor necesare productiei.

Exemplu de Reverse Engineering care utilizeaza metoda scanarii

Produsul comercial reclama scanner / pret / caracteristici :

Procedeu & explicatii detaliate :

1. scanare obiect2. divizare pe regiuni a modelului scanat3. extrudarea virtuala a regiunilor 4. suprapunerea suprafetelor pe reteaua de puncte scanate5. prelucrare in volum a suprafetelor 6. umplere design cu parametri scanati

Procesare XOR (alta aplicatie)

9

1 2 3

4 5 6


10/12

[ 4 ]Aplicatiile RE

Varietatea utilizarii RE :o Proiectare adaptarea unei structuri la o suprafata de contact pentru acomprima ciclul de finalizare;o Dezvoltare prototipare rapida si testarea prototipului, pentru evaluarieconomice, ale fluxului sau alta natura;o Fabricarea de scule reducerea timpului necesar prelucrarii siimbunatatirea preciziei acestora;o Reparatii crearea pieselor noi din originale vechi, fracturate sauuzate;o Fabricatie dezvoltarea pieselor de echipament sau structuri unice;

Metoda RE :

10

Model Scanare / digitizare Achizitionare date

Nor de puncteCAD-modelCAE / CAM

procesare matrita


11/12


12/12

[ 5 ]Concluzii

Ameliorarea continua a produselor si cresterea performantelor acestora simultan cureducerea ciclului si costurilor de fabricatie au impus in ultimii ani printre altele si tehnica RE.

In mod special in procesele de fabricatie prin injectie a produselor din materialeplastice si a sculelor aferente (matrita), se impune tot mai mult optimizarea conceptiei astfel catimpul necesar fabricatiei sa fie cat mai scurt prin asimilarea conceptului dezvoltarii rapide aunui produs . In acest domeniu , tot mai des produsele devin organice ca forma (free forme) , iar proiectarea CAD-CAM devine dificila.

Utilizarea tehnicii RE permite ca un produs 3D sau un model sa poata fi rapidtransformate intr-o forma digitala, apoi remodelate si pregatite pentru prototipare rapida sauchiar fabricare rapida.

Un deziderat major este acela ca aceasta tehnica a RE sa ofere suficienta satisfactiedin punct de vedere a performantei tehnice, dar si suficient de accesibila din punct de vedere acosturilor.

RE este de obicei eficienta din punctul de vedere al costului doar daca produseledestinate RE necesita o investitie ridicata, sau vor fi reproduse in cantitati mari ( cazul injectariiin matrita). RE unei piese poate fi incercat, chiar daca nu este eficient din punct de vedere alcostului, in cazul in care piesa este absolut necesara si rolul ei este critic intr-un sistem.

12

Documents

Conceptul Si Tehnica de Reverse-Engineering