REVERSE ENGINEERINGprof.ing. Ana Olivia Cofaru Colegiul Tehnic Petru Maior-Bucureti

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 un nou dispozitiv sau sistem similar, care nu copiaz nimic din cel original.

Originea reverse engineering-ului provine din industria japonez , care folosea acest proces pentru creterea produciei n condiiile unei concurene mari a produselor i evitnd astfel efortul ntmpinat la designul original.Reverse engineering-ul , folosit la nceput de toi cei care au pierdut proiectul de concepie original, a devenit azi o tiin inginereasc.

Succesul japonezilor n ceea ce privete noile produse a condus de la nceput la considerarea reverse engineering-ului ca i proces de design.

Multe colegii americane au cursuri despre "ingineria invers" (reverse engineering) bazate pe redesign, n loc de design-ul original.

Procesul de redesign a fost iniiat prin obsevarea i testarea produsului. Ulterior produsul a fost dezasamblat i fiecare component a fost analizat n funcie de forma sa, rolul funcional , tolerane de asamblare i proces de fabricare.

n anii care au urmat, att europenii ct i americanii, au realizat instrumente puternice care conduc la reducerea ciclului de obinere al produselor.

De regul, cele mai multe procese de reverse engineering pot fi folosite fr realizarea propriu-zis a unui prototip.

Elementele au permis dezvoltarea acestui proces sunt :

- realizarea unei maini de msurare tridimensional pentru palparea suprafeei care trebuie copiat, nsoit permanent de un software de prelucrare a informaiilor / datelor . Aceste informaii sunt de altfel date digitale care vor fi semnale de intrare pentru prelucrarea n softuri de tipul CAD (Computer Aided Design-Utilizarea calculatorului pentru proiectarea integral a produselor i obinerea direct a programelor de conducere necesare sistemului de fabricaie) CAM (Computer Aided Manufacturing-Utilizarea calculatorului ca echipament de conducere a diverselor maini i utilaje)- obinerea unor rezultate spectaculoase i extrem de performante prin utilizarea tehnicii grafice computerizate de tip buffer-intermediarul dintre XYZ machine i soft CAD cu posibilitatea simulrii i animrii componentelor care fac obiectul cercetrii / produciei.E.J Birne, n anul 1992 a pus bazele Fundaiei Conceptuale a Soft-urilor pentru Re-Engineering i a definit direciile care complementeaz ingineria tradiionala (direct).

Nevoia de Reverse EngineeringDei pare oarecum sfidtoare, aceasta idee de a studia, demonta , msura i culege toate informaiile despre un produs deja existent, criticat de multi specialiti i apreciat ca un furt de inteligen, reprezint numai o viziune cu totul subiectiv i restrns din toate punctele de vedere.

Nu se are n vedere i avantajul pe care productorii de bunuri comerciale l au n procesul de remodelare i studiere a produsului n toate variantele acceptate de piaa tot mai mult interesat de mrfuri cu caliti noi i parametri indiscutabili superiori la preuri din ce n ce mai mici.

Sunt avantaje indiscutabile pentru obiectele sau strile materiei fr o geometrie definit (plante , corpul uman, creaiile naturale....) n studiul i modelarea 3D . nceputurile modelrii geometrice din anii `60 i `70 odat cu implementarea soft-urilor CAD nu prevedeau asemenea opiuni sau posibiliti, dar odat cu dezvoltarea sistemelor de prelucrare a informaiei / datelor precum i dezvoltarea tehnologic a electronicii de vrf au permis n final abordarea problemei din cu totul alte puncte de vedere.

Spre exemplu, orice desen tehnologic ar exista, tot nu se va conforma ntrutotul produsului final dorit de ctre productor, vor exista neconcordane , erori de fabricaie .a.m.d. datorit unor cauze mai mult sau mai puin legate de soft-ul de design utilizat, de posibilitile acestuia, de pregtirea designer-ului, etc.

Sau, abordnd problema din alt unghi de vedere, se poate vedea ct de uor se poate regndi i fabrica un produs care nu mai are documentaia original, fie c e distrus, incomplet, necorespunztoare noilor cerine tehnologice , etc.

Sau, ct de eficient ar fi ca pentru un designer s existe posibilitatea de a crea el nsui ceea ce numai natura poate oferi, prin biodiversitatea ei desvrit, pentru care nici un software nu ar avea o soluie eficient.

Ca i definire a celor dou concepte , ingineria direct i ingineria reversibil sau invers se poate spune ca deopotriv sunt implicate n designul, fabricarea, construcia i intreinerea produselor sistemelor i structurilor.

Ingineria direct este de fapt procesul tradiional de dezvoltare de la abstraciunile de nivel nalt i designul logic, la implementarea fizic a unui sistem, iar procesul de reproducere a unui component existent, subansamblu sau produs, fr ajutorul desenelor, documentaiei sau a unui model computerizat se definete ca Reverse Engineering.Reverse engineering este foarte comun n diverse domenii precum ingineria de software, construciilor de maini, produse de consum, microprocesoare, chimic, electronic, design mecanic etc.

Nevoia de a utiliza un soft CAD n situaiile de free forme poate deveni uneori imposibil deoarece nu exist certitudinea ca modelul creat este ntradevr 100% cel dorit de ctre designer.

Un alt motiv care impune reverse engineering-ul este de a comprima timpul necesar dezvoltrii produsului, necesar supravieuirii productorului pe o pia din ce n ce mai agresiv i competitiv, iar fr dezvoltarea acestuia eecul este din start previzibil.

n mai toate cazurile reverse engineering are eficien numai i numai cnd produsele dorite necesit investiii mari sau vor fi reproduse n cantiti mari, avnd n vedere costul ntregului proces.Utilizarea tehnicii reverse engineering permite ca un produs 3D sau un model s poat fi rapid transformate ntr-o form digital, apoi remodelate i pregtite pentru prototipare rapid sau chiar fabricare rapid.

Spre exemplu , pentru o pies oarecare, se execut o scanare 3D pe anumite traiecte i coordonate impuse de procesul de prelucrare a informaiilor. Aceste date 3D sub forma unui nor de puncte sunt apoi transmise prin instrumentele de achiziie a informaiilor ntr-un sistem organizat, ordonat, corespunztor poziiei geometrice reale a suprafeei scanate , fa de un punct de referin stabilit anterior.

Datele sunt prelucrate matematic , geometric, logic, natural i convenional. Aceast multitudine de puncte va crea o imagine virtual de suprafee determinate, cu ct mai multe, cu att corespondena dintre real i virtual va fi mai mare , dar i o acuratee mai bun a imaginii finale a produsului.

Factorii care influeneaz tehnica Reverse Engineering

Alegerea mainii tridimensionale de msurat (MMT) trebuie s se fac n funcie de produs. n acord cu aplicaiile cerute, exist maini de msurat 3D prin palpare punct cu punct sau maini de msurare 3D prin scanare.

Primul caz (palpare punct cu punct) reprezint metoda de contact direct cu produsul.

Scanarea se execut cu fascicul laser metoda indirect, prin iradiere nedistructiv.

Scanare sau digitizare?

De obicei aceti termeni exprim acelai proces , dar termenul de digitizare este folosit ndeosebi pentru primul caz (palparea punct cu punct a reperelor discrete de pe suprafaa analizat).

Tehnologia neinvaziv & nedistructiv prin iradiere cu fascicul laser, capteaz punct cu punct reflexiile defazate ale semnalelor modulate n frecven.

Este un proces mult mai rapid, eficient, se poate desfura practic pe orice configuraie geometric a conturului de analizat i , spre deosebire de metoda palprii punct cu punct, colecteaz sute de mii, milioane de repere, foarte avantajos din punct de vedere al acurateii i rugozitii.

Scanarea se poate efectua n diferite profiluri, direcii, unghiuri i adncimi, iar ceea ce este foarte important, n final se poate efectua o combinaie de scanri ntr-un tot unitar, de o mare rezoluie i finee, fiind cea mai recomandat aplicaie din domeniul reverse engineering.Odat ce obiectul exist n baza de date, se poate apela uor la aceleai caracteristici, chiar se pot mbunti prin corelarea cu alte informaii nou primite / achiziionate ntr-o multitudine de fiiere care completeaz complexitatea procesului. Aceste fiiere CAD conin informaiile curente despre :

- datele geometrice virtuale n orice format accesibil;

- conturarea suprafeelor, modificrilor aduse i analiza lor;

- analiza geometric pentru evaluarea integritii formei.

Procedeu i explicaii detaliate:

1. scanare obiect;

2. divizare pe regiuni a modelului scanat;

3. extrudarea virtual a regiunilor;

4. suprapunerea suprafeelor pe reeaua de puncte scanate;

5. prelucrare n volum a suprafeelor;

6. umplere design cu parametri scanai;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 uneori imposibila deoarece nu exista certitudinea ca modelul creat este intradevar 100% cel dorit de catre designer.

Un alt motiv care impune RE este de a comprima timpul necesar dezvoltarii produsului, necesar supravietuirii producatorului pe o piata din ce in ce mai agresiva si competitiva, 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 / subansamble raman 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 de schimb;

Fabricantii care ofera echipamentul original nu doresc sau cer preturi exagerate pentru piese de baza;

Imbunatatirea materialelor uzate moral sau procesele de fabricatie invechite cu tehnologii curente si mai putin costisitoare.

In mai toate cazurile RE are eficienta numai si numai cand produsele dorite necesita investitii 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 traiecte si coordonate impuse de procesul de prelucrare a informatiilor. Aceste date 3D sub forma unui nor de puncte sunt apoi transmise prin instrumentele de schizitie a informatiilor intr-un sistem organizat, ordonat, corespunzator pozitiei geometrice reale a suprafetei scanate , fata de un punct de referinta stabilit anterior.

Datele sunt prelucrate matematic , geometric, logic, natural si conventional (NURBS data acquisition system) si transferate softului CAD sau CAD / CAM / CAE. Dimensiunile (cotele X,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 si ulterior particulare, corespunzatoare unor zone / suprafete / volume ale obiectului virtual care va fi redat de catre soft. Aceasta multitudine de puncte va crea o imagine virtuala de suprafete determinate, cu cat mai multe, cu atat corespondenta dintre real si virtual va fi mai mare , dar si o acuratete mai buna a imaginii finale a produsului.

O schema de principiu a RE ar arata astfel:

Concluzie :

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

Concluzii

Ameliorarea continu a produselor i creterea performanelor acestora simultan cu reducerea ciclului i costurilor de fabricaie au impus n ultimii ani printre altele i tehnica reverse engineering.

n mod special n procesele de fabricaie prin injecie a produselor din materiale plastice i a sculelor aferente (matria), se impune tot mai mult optimizarea concepiei astfel ca timpul necesar fabricaiei s fie ct mai scurt prin asimilarea conceptului dezvoltrii rapide a unui produs.

Un deziderat major este acela ca tehnica reverse engineering s ofere suficient satisfacie din punct de vedere a performanei tehnice, dar s fie i suficient de accesibil din punct de vedere al costurilor.

Bibliografie

1. http://ro.wikipedia.org/wiki/Inginerie_invers%C4%832. Sorin George Tcaciuc - Conceptul i Tehnica de Reverse-Engineering, facultate.regielive.ro/cursuri/mecanica/conceptul_si_tehnica_de_reverse_engineering-52386.html+inginerie+inversa&cd=2&hl=ro&ct=clnk&gl=ro&source=www.google.ro3. Tbcaru V. Sisteme de fabricaie robotizate programare i simulare, Editura Evrika, 2002

Cod NC

Date scanate

OBIECT

CMM

Scanare

Fisier IGES

Model solid

Fisier STL

Prototipare rapida prin frezare

Prototipare rapida

Verificare cu CMM