بیا تو پروژه

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                صفحه

مقدمه. 1

فصل اول: دیجیتایزینگ

1-1- روشهای اندازه برداری هندسی در مهندسی معکوس (دیجیتایزینگ) 3

1-1-1- روشTriangulation.. 8

1-1-2- روشهایRanging. 12

1-1-3- روشInterferometery.. 13

1-1-4- روش Structure Light. 15

1-1-5- روش Image Analysis. 16

1-1-6- Active stereo (Stereo Imaging). 16

1-1-7- Active depth from focus operates[ The 3D Image - Depth Maps  ]. 18

1-2- روشهای غیر تماسی – مغناطیسی.. 20

1-3- عمده کاربردهای CT و میکروCT.. 30

1-4- روشهای غیر تماسی – اکوستیک.... 32

1-5- روشهای تماسی.. 33

1-6- اندازه گيري با دستگاههاي ( Coordinate Measuring Maching) CMM... 34

1-7- مشکلات عملی در فرایند گرفتن داده ها (دیجیتایزینگ): 35

1-8- مروری  خلاصه برمزایا و محدودیتهای روشهای متعدد دیجیتایزینگ کردن قطعات... 37

1-9- مهمترین فاکتورهای موثر در انتخاب یک اسکنر: 41

1-10- نتیجه گیری از فصل.. 43

فصل دوم: اصول و روشهاي مدلسازی3 بعدی

مقدمه. 45

2-1- مشخصات کلی یک شکل.. 47

2-2- تکنیکهای مدلسازی سه بعدی و مزایا و محدودیت های این نوع مدلها 50

2-2-1- مدلسازی سیمی ( wire frame modeling ) 51

2-2-2- مدلسازی سطحی (modeling Surface) 51

2-2-3- مدلسازی توپر (modeling Solid) 51

2-2-3-1- سیستم های مدلسازی توپر. 53

2-2-3-2-پایه های ریاضی اجسام توپر. 54

2-2-3-3- ویژگیهای ریاضی تعریف یک مدل توپر. 56

2-3- یک قالب( رویکرد) ارائه مدلسازی چیست... 57

2-4- خصوصیات یک قالب های ارائه (Representations schemes) مدلسازی چیست... 58

2-4-1- دامنه(حیطه Domain) 58

2-4-2- اعتبار(Validity) 58

2-4-3-گویایی و کامل بودن. 58

2-4-4- منحصر بفرد بودن. 58

2-5-1- ساختار هندسی توپر ( Constructive  Solid Geometry or CSG ) 61

2-5-2- ارائه مرز بندی (B-rep  Boundary representation or  (. 64

2-6- متدولوژي هاي سطح سازي جهت ايجاد مدلهاي B-rep.. 67

2-6-1- بخش بندی و فیت کردن سطوح ساده  و free form در اجسام ایجاد شده بروش B-rep: 71

2-7- سیستم های مبادله داده ها 81

2-8- ارزیابی فرمت های مبادله داده ها 83

2-8-1- فرمت های مهم در مبادله داده. 84

2-8-2- فرمت IGES.. 84

2-8-3- فرمت STEP.. 85

2-8-4- ساختار STEP.. 86

فصل سوم: نمونه سازي سريع

3-1- تاریخچه. 90

3-2- روند توسعه فرايندهاي نمونه سازی سریع درتوليد. 92

3-3- سه فاز توسعه كه منجر به نمونه سازي سريع گرديد. 93

3-3-1- فاز اول: نمونه سازي دستي.. 94

3-3-2- فاز دوم:  نمونه سازي مجازي يا نرم. 94

3-3-3- فاز سوم:  نمونه سازي سريع. 95

3-4- جایگاه فرايندهاي نمونه سازی سریع درتوليد. 95

3-5- اصول فرآیندهای نمونه سازي سريع. 97

3-5-3-پردازش فايل STL و آماده سازي اطلاعات براي ساخت... 98

3-5-4- ساخت نمونه. 98

3-5-5- فرايندهاي ثانويه( تمام كاري، تميز كاري و آماده سازي) 99

3-6- اجزاي اصلي فرايندهاي نمونه سازي سريع. 99

3-6-1- داده هاي  ورودي.. 99

3-6-2- نوع فرايند. 100

3-6-3- مواد مصرفي.. 100

3-6-4-كاربرد ها 100

3-7- انواع فرايندهاي نمونه سازي سريع. 101

3-7-1- سيستم هاي نمونه سازي سريع اساسا مايعي.. 102

3-7-2- سيستم هاي نمونه سازي سريع  اساسا  جامد. 102

3-7-3- سيستم هاي نمونه سازي سريع  اساسا پودري.. 102

3-8- انواع نمونه هاي توليدي در فرايند هاي نمونه سازي سريع. 103

3-8-1- مزاياي استفاده از روشهاي نمونه سازي سريع. 106

3-8-2- فوائد مستقيم.. 106

3-8-3- فوائد جهت طراحان توليد. 108

3-8-4- فوائد ابزارسازي(Tooling) و ساخت مهندسي.. 108

3-8-5- فوائدغير مستقيم.. 109

3-8-6- فوائد واستفاده ها در بازاريابي.. 109

3-8-7- فوائد جهت مشتريان. 109

3-9- دلايل استفاده از روشهاي نمونه سازي سريع. 110

3-10- ابزار سازی سریع  (Rapid Tooling) 111

3-10-1- فرایند های ساخت مستقیم.. 111

3-10-2- فرایندهای ثانویه یا غیر مستقیم.. 112

3-11- ابزار سازی سریع به روش :  RTV... 114

3-12- روشهاي ايجاد  يك فايل STL( برحسب نوع داده هاي اندازه برداري شده از روشهاي ديجيتايزينگ متعدد) 116

3-12-1- ایجاد یک فایل  STL  از مدلهای توپر و سطحی.. 116

3-12-1-1- سيستم هاي CAD در نمونه سازي سريع. 117

3-12-2- ایجاد یک فایل  STL  از دادهای ابر نقاط (Cloud points) اسکنرها 118

3-12-2-1- ايجاد يك مدل STL مستقيما بوسيله عمليات ايجاد مش بندي.. 119

3-12-2-2- مدل سازي سطحي قطعه بطور دستي( Classica Surfacing or CS) و سپس توپر كردن آن و نهايتاً ايجاد فايل STL.. 120

3-12-2-3- مدل سازي سطحي قطعه بطوراتوماتيك( Rapid Surfacing or RS ) و سپس توپر كردن آن و نهايتا ايجاد فايل STL.. 122

3-12-3- ایجاد یک فایل STL از دادهای (تصاوير) CT-scan یا MRI. 123

3-13- فرایند برش زنی (Slicing) 129

3-14- رزولوشن برش (Slice Resolution) 129

3-15- بردارها (Vectors) 130

3-16- فرمت هاي مبادله داده هاي دستگاه هاي نمونه سازي سريع. 131

3-16-1- فرمت STL) Standard Triangle Language، (StereoLithography.. 131

3-17- داده هاي برش 2 بعدي.. 132

3-17-1- فرمت SLC 133

3-17-2- فرمت CLI 133

3-17-3- فرمت CT.. 134

3-17-4- فرمت VRML 134

3-17-5- ساير فرمت هاي ديگر مبادله داده ها 135

3-17-6- فرمت ذخيره سازي.. 136

3-8- خطاهاي معمول در فايل هاي STL.. 139

3-9- رزولوشن  يا درجه وضوح يك فايل STL.. 144

3-10- ديدگاه هاي مختلف در خصوص نحوه ويرايش فايلهاي STL.. 144

3-11- ويرايش فايل هاي STL.. 145

3-11-1- الگوريتم هاعمومي.. 145

3-11-2- الگوريتم هاي خاص.... 146

منابع و مأخذ. 147

 

مقدمه

فرایند توسعه محصولات یک شرکت، کانون اهمیت و توجه آن شرکت  می باشد. برای اکثر کمپانی های مانند: اتومبیل سازی، هوافضا، تولیدات مصرفی و صنایع تبلیغاتی... افزایش موفقیت بمعنی بهینه کردن طراحی تولیدات ‌شان و توسعه فرایندهای برای رسیدن به 2زمینه بسط وگسترش محصولات و بهره‌وری(کارائی) و کاهش درهزینه و زمان عرضه به بازار می باشد.  امروزه کمپانیهای بزرگ به منظور ماندن در عرصه رقابت نیازمند توسعه استفاده از تکنولوژی های جدید هستند تا بتوانند تولیدات خود را به بهترین شیوه عرضه و بفروش برسانند.  در این راستا کمپانی ها با بهره گیری از روشهای نوین ساخت و تولید در صدد معرفی محصولات جدیدترمي باشند.

استفاده از این روشها با اختراع کامپیوتر ازاواسط نیمه دوم از قرن بیستم شروع  و با توسعه سخت افزارها  و نرم افزارهای کاراتر دنبال گردید.  استفاده از کامپیوتر در ابتدا جهت استفاده در سیستم های کنترل عددی NC، خطوط نیمه اتومات  و...شروع  و به مرور به عنوان یک ابزار کارا درزمینه فرایندهای ساخت و تولید نقش موثر خود را نمایان ساخت.  دراین راستای ابداع سخت افزارهای جدید و نرم افزارهای با قابلیت های بالاتر نیز توسعه پیدا کردند، نرم افزار های ابتدایی CAD/CAM  قابلیت های بسیار ضعیفی در ارائه یک محیط گرافیکی، نمایش سه بعدی اجسام (قطعات ) و قابلیت های میان یابی ضعیفی در CAM و استراتژیهای ماشینکاری  داشتند که به مرور امروزه در دیگر زمینه های مهندسی نیز همچونCAE  و RP و...  رسوخ  و بیش از بیش به بهبود روند تولید کمک کرد.  

با ورود پروسه تولید به استفاده از کامپیوتر در صنایع مختلف و کامپیوتریزه شدن خطوط تولید، تدوین این پروسه به یک شکل منسجم و برنامه ریزی شده جهت سرعت بخشی بیشتر در امر تولید، اهمیت پیدا کرد. این فرایند از طراحی و مدل سازی 3 بعدی قطعات صنعتی شروع می گردد -  تا نیل به هدف راه طولانی در پیش است – چه سازندگان(شركتهاي طراحي اصلي) و چه افرادی که در زمینه های مهندسی معکوس کار می کنند لازم شد تا مراحل  این پروسه را تدوین نمایند ( سازندگان جهت تولید قطعات و کالاهای جدیدتر نیازمند استفاده از روشهایی که بتوانند مدلهای گلی و گچی طراحی اولیه را مدلسازی نمایند و افرادی که در زمینه مهندسی معکوس فعالیت می کنند جهت ایجاد کپی های مشابه از تولیدات سازندگان اصلی بودند ).  پس از ایجاد مدل کامل قطعات با فرایندهای شبیه سازی ساخت CAM و آنالیزهای (FEA  و CFD...)  قبل از تولید واقعی مشاهده و ارزیابی شده در نهایت به منظور مقایسه نتایج عملی و تئوری با استفاده از روشهای نمونه سازی سریع  (RP. و RT.  (یک یا چند نمونه اولیه را تهیه و سپس با مقایسه و بهینه سازی نهایی نتایج، پروسه را تدوین می نمایند.

در این پایان نامه برانیم تا با مروری جزئی تک تک مراحل این پروسه و مشکلات  تئوری وعملی که در این پروسه با آن درگیرهستیم را بر روی چند نمونه از قطعات خودرو- که با استفاده از فناوری  Rapid prototyping ساخته خواهد شد - را بررسی  و ارزیابی نماییم.  محور اصلی که در این پروژه دنبال می- گردد مقایسه3 روش داده‌برداری ( CMM، Cloud points ،  CT-scan ) جهت ایجاد مدل 3 بعدی  کامپیوتری نمونه‌ها و ارزیابی پارامترهای تاثیر گذار در کیفیت مدلهای بدست آمده می باشد. چون مدل صحیح نقش اساسی را در روشهای مهندسی معکوس ایفا می کند. با توجه به اینکه این پروسه درگیر روش های مهندسی معکوس جهت برنامه ریزی فرایند تولید می باشد ما نیز با بررسی مراحل کلی که در این سیر درگیر آن هستیم می پردازیم.   

در فصل اول به بررسی روشهایی می پردازیم که با استفاده از آن بتوانیم يك جسم فيزيكي، را اسكن نماییم.  بی شک ابزار يا سخت افزار اولیه اسکن کردن نقش اساسي و پايه را در مهندسي معكوس دارد. مشكلات عملي درگير با فرايند اسكن كردن و معيارها و ملاكهاي انتخاب يك اسكنر از ديگر مباحثي است كه دراين فصل مورد ارزيابي قرار داديم.

در فصل دوم به بررسی اصول و روشهایی که جهت مدل سازی و بویژه مدل سازی توپر در صنعت استفاده می گردد،  پرداخته‌ايم و دور نمایی کلی از شیوه(قالبهاي)‌ایجاد مدلهاي توپر(‌CSG‌،‌B-rep‌،‌Cell-decomposition ،...) را بيان مي نمائيم همچنين به بررسي مختصري راجع به ارزیابی فرمت های هم در فرایند مدل سازی 3 بعدی    مي پردازيم.

فصل سوم به ارزیابی روشهای کلی نمونه سازی سریع و مزایا ومحدوديتهاي اين روشها و جایگاه استفاده از روشهای نمونه سازی سریع  می پردازیم.  انواع روشهاي ايجاد مدلهاSTL را تبیین تا بتوان آنها را در زمینه های   Rapid prototyping  استفاده نمود، ارزیابی فرمت های هم در فرایند RP بخصوص STL فایل که در فرایند RP.  نقش موثری دارد، عیوبی که در ساختار این فرمت پیش می آید، روشهای بر طرف کردن آنها و... ارائه می گردد.