/hexagon/hexagon-mi/mi-site/home/about-us/about-hexagon-manufacturing-intelligence/shaping-smart-change/our-icon

Reverse Engineering

Reverse Engineering ist ein wertvolles Hilfsmittel zur Analyse von Produktfunktionen und Teilkomponenten, für Kostenschätzungen und zum Nachweis potenzieller Patentrechtsverletzungen.

Reverse EngineeringReverse Engineering ist ein Verfahren, bei dem auf der Grundlage eines vorhandenen physischen Objekts ein virtuelles 3D-Modell zur Weiterverarbeitung in CAD-, CAM- oder CAE-Software generiert wird. Dazu wird das Objekt exakt vermessen und anschließend als 3D-Modell rekonstruiert.

Reverse Engineering ist ein wertvolles Hilfsmittel zur Analyse von Produktfunktionen und Teilkomponenten, für Kostenschätzungen und zum Nachweis potenzieller Patentrechtsverletzungen. Darüber hinaus kann Reverse Engineering zur Erstellung einer Produktdokumentation dienen, die entweder verloren gegangen ist oder gar nie existiert hat.

Die Vermessung des physischen Objekts kann mithilfe von 3D-Scanning-Technologien über Koordinatenmessgeräte (KMG) bzw. mobile KMG wie Messarme, aber auch mit Weißlicht-Digitalisierungssystemen erfolgen. Den Messdaten – meist Punktwolken – fehlen topologische Angaben. Deshalb werden sie häufig in ein Polygonnetz in Form einer STL-Datei umgewandelt und anschließend in einem besser verarbeitbaren Format, beispielsweise als NURBS*-Flächen oder CAD-Volumenmodell, modelliert.

* Nicht-uniformes rationales B-Spline (NURBS)

Kleine wie große Unternehmen nutzen Reverse Engineering zur Digitalisierung von Geometrien aus der Realität. Einige Beispiele für Reverse-Engineering-Anwendungen in der Praxis:

Automobilindustrie
  • Digitalisierung handgefertigter Werkzeuge für die Blechverarbeitung
  • Digitalisierung handgefertigter Tonmodelle im Automobildesign
Reverse Engineering












Luft- und Raumfahrt

  • Bereitstellung digitaler Daten realer Komponenten für Montageprozesse
  • Archivierung von veralteten Bauteilen (z. B. ohne CAD-Unterstützung entwickelte Komponenten der Boeing 747)    
  • Generierung des Flugzeugs in voller Größe für die Finite-Elemente-Berechnung (FEM) durch die FAA
Reverse Engineering







Architektur und Kunst

Digitalisierung individueller, händisch erstellter Designs für den Bau.Reverse Engineering












Überlegen Sie sich, was Sie mit welcher Genauigkeit erreichen möchten. Echtes Reverse Engineering ist nicht einfach die Übernahme von Daten aus einem Modell. Auch wenn es scheinbar leichtfällt, die Daten auf den Bildschirm zu bekommen: Der Prozess insgesamt ist wesentlich komplexer..Reverse Engineering

Zur Erstellung eines vollparametrischen Modells wird meist ein leistungsfähiges CAD-Softwarepaket (z. B. Catia, Solidworks usw.) eingesetzt. Bedingt durch die nachstehenden Faktoren treten im Laufe des Reverse-Engineering-Prozesses unvermeidliche Genauigkeitsverluste auf:

Messhardware – alle Messsysteme weisen eine Unsicherheit in der volumetrischen Genauigkeit infolge von Systemrauschen und Messumgebung auf. Zu den Nebenwirkungen können Detailverluste an scharfen Kanten zählen.

Konvertierung der Punktwolke in ein Polygonnetz – Datenglättung und -reduktion sind zu berücksichtigen.

Flächenrückführung (Umwandlung des Polygonnetzes in NURBS-Flächen) – Anpassungsfehler und Kurvenstetigkeit müssen beachtet werden.

Unternehmen, die sich über ihren Reverse-Engineering-Bedarf noch nicht Vollkommen im Klaren sind, berät Hexagon Manufacturing Intelligence gerne. Ebenfalls möglich ist die Übernahme von Reverse-Engineering-Aufgaben durch Hexagon Manufacturing Intelligence, sollte die Anschaffung entsprechender eigener Systeme nicht sinnvoll sein.

Sobald geklärt ist, welche Ziele Sie erreichen möchten und welche Vor- und Nachteile damit verbunden sind, sollten Sie eine genaue Analyse der folgenden Aspekte der Anwendung vornehmen:

Werkstückcharakteristiken

Größe


Kleine Werkstücke weisen oft enge Toleranzen auf, was sie meist von der Erfassung mittels Laserscanning ausschließt. Dies liegt daran, dass das Rauschen (und damit die Messunsicherheit) bei diesem Verfahren meist höher liegen als die zulässige Werkstücktoleranz. Für solche Werkstücke empfehlen sich in der Regel Einzelpunktantastungen oder analoge Scans mit einem KMG und einem geeigneten Taster.

Eine sinnvolle Faustregel besagt, dass ein Messsystem mit einer zehnmal höheren Messgenauigkeit verwendet werden sollte, als sie das endgültige Modell erfordert. Leider bleibt diese Vorgabe meist unerfüllbar.

Die Messung großer Werkstücke mit einem KMG oder einem mobilen Messsystem kann sehr lange dauern oder sogar unmöglich sein, wenn dichte Scandaten benötigt werden. Leap-Frog-Messungen mit einem mobilen Messarm, der während der Messung umpositioniert wird, können zu Toleranzüberschreitungen führen, sofern kein System wie GridLOK zur kontrollierten Erweiterung des Messbereichs verfügbar ist. Ein Leica T-Scan oder ein Weißlicht-Scanner von Cognitens ist möglicherweise die bessere Wahl für Werkstücke, die das Messvolumen eines ROMER Messarms sprengen.
 
Toleranz

Maschinell gefertigte prismatische Elemente wie Ebenen oder Bohrungen sowie Werkstücke, die eine hohe Genauigkeit (weniger als 25 Mikrometer pro Meter) erfordern, sollten mit taktilen Sensoren auf fixen oder mobilen KMG gemessen werden. Der Nachteil der Arbeit mit taktilen Sensoren ist eine höhere Erfassungszeit und ein größeres Risiko einer unbeabsichtigten Bewegung des Werkstücks während der Messung. Verformbare Teile und Werkstücke mit komplexen Konturen sollten nach Möglichkeit immer mit berührungslosen Systemen gemessen werden.

Elemente

Gegossene Löcher oder Kanten sind nur einige der Elemente, die berücksichtigt werden müssen. Durch analoge Antastung können kleine Radien sehr präzise erfasst werden, die Messung dauert jedoch ihre Zeit. Laserscanner können mit dem geringsten einstellbaren Punktabstand feinste Details erfassen, aber winzige Elemente können in der entsprechenden Messunsicherheit untergehen.

Sichtlinie


Taster können auch an Stellen vordringen, die außerhalb der Sichtlinie von Scannern liegen. In engen, schwer zugänglichen Bereichen ist die Einsatzmöglichkeit von Laserscannern aufgrund ihrer Größe und des zu geringen Messabstands begrenzt. Zur Erfassung von Daten müssen die meisten Scanner in einem Winkel von 65 Grad zur Flächennormalen gehalten werden.

Externe Faktoren

Erschütterungen und Umgebungsbedingungen


Während des Messvorgangs ist eine völlige Unbeweglichkeit des Werkstücks in Bezug auf das KMG, den mobilen Messarm, den Scanner oder den Laser Tracker unabdingbar. Die Inspektionsumgebung muss daher absolut stabil sein.

Erforderliche Datendichte


Die Datendichte – und damit die Exaktheit der Messung – ist abhängig vom gewählten Punktabstand (der Auflösung). Diese Aspekte sind oft im Zusammenhang mit Oberflächentoleranzen oder der Winkelabweichung zwischen angrenzenden Punkten relevant. Häufig müssen hochdichte Daten von Elementen wie Bohrungen, Kanten usw. aus Punktwolken extrahiert werden.

Benötigte Messgeschwindigkeit

Bei der Abwägung der Vor- und Nachteile von analogen Scans mit taktilen Sensoren gegenüber Laser- oder Weißlicht-Scannern sollte sowohl die Geschwindigkeit der Datenerfassung als auch der Bearbeitung des Polygonnetzes berücksichtigt werden. In der Regel dauert die Datenerfassung mit taktilen Sensoren länger, dafür nimmt die Verarbeitung der Daten weniger Zeit in Anspruch. Umgekehrt erlauben Laser- oder Weißlicht-Scanner eine rasche Datenerfassung, während sich die Verarbeitungsdauer des Polygonnetzes erhöht.

Überlegungen im Zusammenhang mit der Bedienung

Ergonomie


Die Messung eines großen Werkstücks mit einem Laserscanner kann sehr anstrengend sein, da konstant ein Abstand von ±2,5 Zentimetern eingehalten werden muss, um einen 7,5 Zentimeter breiten Scanbereich zu erfassen. Abhilfe bei diesem Problem schaffen Weißlicht-Scanner wie die Modelle WLS 400A, WLS 400M und WLS qFLASH (früher Cognitens).

Benutzerfreundlichkeit

Die manuelle Messung von Einzelpunkten kann mühsam werden, wenn viele Punkte erfasst werden müssen. Handgeführte Laserscanner generieren uneinheitliche Punktwolken, die den Zeitaufwand für die Bearbeitung des Polygonnetzes und die Erstellung des endgültigen Modells erhöhen.

Die Reverse-Engineering-Software PC-DMIS Reshaper interpretiert die erfassten Messdaten (manchmal bestehend aus vielen Millionen von Punkten) und erzeugt aus den 3D-Punktwolken Polygonnetze. Die Software ist als unabhängiges Einzelprodukt verwendbar, bietet jedoch zuverlässige Schnittstellen zu Drittanbietersoftware wie Polyworks, Geomagic und Rapidform.

Die Generierung des Polygonnetzes in PC-DMIS Reshaper erfolgt in kürzester Zeit, oft binnen Sekunden. Den Schlüssel dazu bilden die innovativen Triangulationsalgorithmen von PC-DMIS Reshaper, die einen rascheren Triangulationsvorgang mit weniger Punkten unterstützen.
 
pc-dmis-reshaper
PC-DMIS Reshaper

Ein einmal erstelltes Polygonnetz kann anschließend folgendermaßen weiterbearbeitet werden:
  • Schließen von Löchern, Glättung oder Verformung
  • Unterteilung in Netzabschnitte
  • Abgleich des Netzes mit einer IGES-Datei für Farbprofildarstellung
  • Export als IGES-Datei
  • Export als STL-Datei für Rapid Prototyping
Sie verdienen höchstmögliche Genauigkeit! Deshalb sollten Sie berücksichtigen, dass die Genauigkeit eines mobilen im Vergleich zu einem fixen KMG geringer ist. Erfüllt ein ROMER Messarm Ihre Anforderungen nicht genau, bietet Hexagon Manufacturing Intelligence viele andere Messsysteme an.
 
Reverse Engineering
Allerdings verfügen die ROMER Messarme über Scanfunktionen, die im Reverse Engineering enorme Vorteile bringen. Sie haben die Wahl zwischen zwei Varianten:
Externer Laserscanner HP-L-20.8 – ein hochpräziser berührungsloser Scanner mit der Fähigkeit, zwischen einer Vielzahl von Farben und Oberflächenbeschaffenheiten zu unterscheiden. Der HP-L-20.8 weist außerdem eine erhöhte Genauigkeit für Anwendungen mit engen Toleranzen auf.

Integrierter RS2 Linienscanner – der standardmäßig im Lieferumfang aller ROMER SI Messsysteme enthaltene RS2 erfasst 50.000 Punkte pro Sekunde und wird noch im Werk in Verbindung mit dem Arm kalibriert.

Die ideale Werkstückgröße für die Erfassung mit ROMER Messarmen ist 30 bis maximal 50 % des Messvolumens. Werkstücke mit ungünstigen Sichtlinien, die für die Messung mit Leica Laser Trackern oder Weißlicht-Scannern weniger geeignet sind, können mit dem ROMER Messarm unter Verwendung eines Tasters gemessen werden. Die Scanningfunktion ist für prismatische und stark konturierte Werkstücke besonders nützlich.

Bei der Messung von Werkstücken, die das Messvolumen des Arms übersteigen, muss auf die Leap-Frog-Methode zurückgegriffen werden. Dabei kalibriert sich der Arm auf der Grundlage dreier beliebiger Punkte auf dem zu messenden Werkstück selbstständig. Durch die Bewegung des Arms um das Werkstück herum vergrößern sich die Messabweichungen und verringern in der Folge die Messgenauigkeit insgesamt. Die beiden patentierten Systeme von ROMER zur Erweiterung des Messbereichs, GridLok und TooLOK, verhindern solche Folgefehler bei Leap-Frog-Messungen.

Eine andere wichtige Eigenschaft der ROMER Messarme ist ihr ergonomisches Design. Durch das Zero-G Gegengewicht und die patentierten SpinGrips schwebt der Messarm in der Hand des Bedieners geradezu. Dadurch werden Hand und Arm des Bedieners entlastet, was Genauigkeit und Wiederholbarkeit erhöht und Ermüdungen vorbeugt.

Kontakt

Hexagon Manufacturing Intelligence 
Brown Boveri Strasse 8 
2351 Wiener Neudorf 
Österreich

Tel.: +43 2236 860 070
Fax: +43 2236 860 070-11
 

Verkauf Kundendienst