Что такое обратное проектирование
Реверс инжиниринг
Реверс инжиниринг
Проводим обратное проектирование – разработку 3D моделей и чертежей по имеющимся деталям и готовым изделиям.
Реверсивный инжиниринг – это процесс копирования изделия по готовому образцу. Подразумевает воссоздание конструкторской документации, по которой в дальнейшем можно изготовить аналогичное изделие.
Заказывая услугу Реверс инжиниринг c образца в нашей компании, вы можете быть уверены в высоком качестве выполняемых работ!
Процесс дублирования существующего компонента, узла или продукта без помощи чертежей, документации или компьютерной модели известен как обратный инжиниринг.
Обратный инжиниринг можно рассматривать как процесс анализа системы с целью:
— Определить компоненты системы и их взаимосвязи
— Создать представления системы в другой форме или на более высоком уровне абстракции
— Создать физическое представление этой системы
Реверс-инжиниринг очень распространен в таких разнообразных областях, как разработка программного обеспечения, развлечения, автомобилестроение, потребительские товары, микрочипы, химикаты, электроника и механические конструкции. Например, когда на рынок выходит новая машина, конкурирующие производители могут купить одну машину и разобрать ее, чтобы узнать, как она была построена и как она работает. Химическая компания может использовать реверс-инжиниринг, чтобы отменить патент на производственный процесс конкурента. В гражданском строительстве проекты мостов и зданий скопированы с прошлых успехов, поэтому вероятность катастрофического отказа будет меньше. В разработке программного обеспечения хороший исходный код часто является вариацией другого хорошего исходного кода.
В некоторых ситуациях дизайнеры придают форму своим идеям, используя глину, гипс, дерево или поролон, но для изготовления детали необходима модель CAD. Поскольку продукты становятся более органичными по форме, проектирование в САПР может быть сложным или невозможным. Нет никаких гарантий, что модель САПР будет приемлемо близка к моделируемой модели. Обратный инжиниринг обеспечивает решение этой проблемы, потому что физическая модель является источником информации для модели CAD. Это также называется процессом обработки деталей в CAD.
Еще одна причина для обратного проектирования заключается в сокращении времени разработки продукта. В условиях жесткой конкуренции на мировом рынке производители постоянно ищут новые способы сокращения сроков вывода на рынок нового продукта. Быстрое развитие продукта (RPD) относится к недавно разработанным технологиям и методикам, которые помогают производителям и дизайнерам удовлетворить требования сокращения времени разработки продукта. Например, компании, занимающиеся литьем под давлением, должны значительно сократить время наработки инструмента и штампов. Используя реверс-инжиниринг, трехмерный продукт или модель можно быстро захватить в цифровом виде, смоделировать и экспортировать для быстрого создания прототипов / инструментов или быстрого изготовления.
Ниже приведены причины для реинжиниринга детали или продукта:
-Оригинальный производитель продукта больше не производит продукт
-Существует неадекватная документация на оригинальный дизайн
-Первоначальный производитель больше не существует, но клиенту нужен продукт
-Оригинальная проектная документация была утеряна или никогда не существовала
-Некоторые плохие особенности продукта должны быть разработаны. Например, чрезмерный износ может указывать, где продукт должен быть улучшен
-Усилить хорошие характеристики продукта на основе длительного использования продукта
-Анализировать хорошие и плохие характеристики продукта конкурентов.
-Изучить новые возможности для улучшения производительности продукта и функций
-Чтобы получить конкурентные методы сравнительного анализа, чтобы понять продукты конкурентов и разработать лучшие продукты
-Исходной модели САПР недостаточно для поддержки модификаций или существующих методов производства
-Оригинальный поставщик не может или не желает предоставлять дополнительные детали
-Производители оригинального оборудования либо не хотят, либо не могут поставлять запасные части, либо требуют завышенных затрат на запасные части.
-Обновлять устаревшие материалы или устаревшие производственные процессы с помощью более современных и менее дорогих технологий.
Обратный инжиниринг позволяет дублировать существующую деталь, фиксируя физические размеры, характеристики и свойства компонента. Перед попыткой обратного инжиниринга следует провести хорошо спланированный анализ жизненного цикла и анализ затрат / выгод, чтобы обосновать проекты обратного инжиниринга. Обратный инжиниринг, как правило, экономически эффективен только в том случае, если элементы, подлежащие обратному проектированию, отражают большие инвестиции или будут воспроизводиться в больших количествах. Обратное проектирование детали может быть предпринято даже в том случае, если оно неэффективно с точки зрения затрат, если оно абсолютно необходимо и является критически важным для системы.
Обратное проектирование механических деталей включает получение трехмерных данных о положении в облаке точек с использованием лазерных сканеров или компьютерной томографии (КТ). Представление геометрии детали в виде точек поверхности является первым шагом в создании параметрических участков поверхности. Хорошая полимеша создается из облака точек с использованием программного обеспечения для обратного проектирования. Очищенные полимеры, кривые NURBS (неоднородный рациональный B-сплайн) или поверхности NURBS экспортируются в пакеты САПР для дальнейшего уточнения, анализа и создания траекторий режущих инструментов для CAM. Наконец, CAM производит физическую часть.
Можно сказать, что обратный инжиниринг начинается с продукта и проходит через процесс проектирования в обратном направлении, чтобы прийти к утверждению определения продукта. При этом он раскрывает как можно больше информации о дизайнерских идеях, которые были использованы для производства конкретного продукта.
Реверс: что такое реверсивный инжиниринг, этапы обратного инжиниринга
Реверсивный инжиниринг, реинжиниринг, обратная инженерия, реверс-инжиниринг, обратная разработка, обратное проектирование, обратный инжиниринг или просто реверс — это все описани я одного процесса.
Реверс — это изучение готового устройства или программного обеспечения, чтобы понять суть его работы и принцип его строения. Цели для реверсивного инжиниринга могут быть разные : начиная от желания внести доработки и корректировки в рабочую программу или устройство и заканчивая созданием собственной аналогичной программы или устройства.
Реверс — это не только программистское мероприятие
Сферы жизнедеятельности, которые применяли или применяют реверс:
Машиностроение и автомобилестроение. В этих отраслях всегда одни производители «копировали» что-то от других. Причем «копировали» как отдельные части, так и целые устройства.
Реверс в программном обеспечении
Ни для кого не секрет, что информационные технологии очень быстро развиваются вокруг нас. Пересчитать все доступные программы и приложения просто нереально. Все программы делятся на 2 большие категории:
С закрытым исходным кодом. Это программы, у которых исходный код закрыт и недоступен общественности. Обычно исходный код закрывают, чтобы защитить программу от копирования и модификаций. Такие программы бывают бесплатными, но чаще всего это платные программы, принадлежащие какой-то компании.
Важный момент. Даже самые продвинутые реверс-инструменты полностью не восстанавливают исходный код программы, они лишь создают его приближенную копию.
Реверсивной инженерии свойственны несколько методик. Например:
Заключение
Реверс — это процесс, который родился из-за человеческой лени или жадности. В быту, когда людям лень придумывать что-то свое, они «копируют» продукты других людей, слегка их изменяя, и выставляют за собственную разработку. В программировании несколько другие цели, но они все равно носят негативный характер.
Мы будем очень благодарны
если под понравившемся материалом Вы нажмёте одну из кнопок социальных сетей и поделитесь с друзьями.
Реверс-инжиниринг. История. Моя
На этот раз статья будет не технической (хотя в ней и будут попадаться какие-то технические термины/моменты), а скорее автобиографической, если так можно выразиться. Эта статья о том, как я докатился до такой жизни пришёл в реверс-инжиниринг, что читал, чем интересовался, где применял, и т.д. И, я почему-то уверен, что моя история будет иметь множество отличий от твоей. Поехали.
Начало
А начиналось всё ещё в далёком детстве. Думаю, как и многим парням (а может и девушкам), мне всегда было интересно знать, как же всё устроено, почему работает, почему не работает, и т.д.
Сначала я начал разбирать все машинки на батарейках, которые у меня были (даже те, что были у брата). Конечно, не всегда удавалось собрать, но, интерес был превыше. Потом нашёл какой-то старый радиоприёмник-магнитофон у отца в кладовке, и разобрал его тоже. Ещё были тамагочи. Но там я вообще ничего не мог понять: микросхема, «капля» и экран. Хотя да, экран я разбирал на слои.
Конечно же, за всё несобранное я получал по шапке.
Sega Mega Drive
Отец купил мне её на день рождения: обычная пиратка, ибо лицензионных тогда не было, плюс картридж » Contra: Hard Corps «. Уверен, момент покупки приставки для многих детей 90-х не забыт до сих пор (ромхакеры и ретрогеймеры — привет!), а именно для меня он стал ещё и ключевым в будущем. Но обо всём по-порядку.
11-й класс
(прим. автора: тот самый компьютер, только куда позднее)
Осенью 2005-го года мне купили компьютер. С первых дней я начал играть в игры. Учёба в школе просела, но держалась на нормальном для гимназии уровне. А спустя полгода играть надоело. Тогда и свершился переломный момент!
Негеймер
Именно тогда, в 2006 году, как мне кажется, начался варезный бум. Куча сайтов с кряками, кейгенами, патчами. Каждый старался перепаковать инсталлятор так (привет сборкам Винды), чтобы скачавшему ничего лишнего делать не нужно было: установилось и работает, правда иногда добавляя что-то от себя.
Переводчик
cracklab.ru
Скачал для экспериментов себе парочку «крэкмисов» (программы, специально написанные для того, чтобы их реверсили, обучаясь при этом взлому и защите ). Попробовал — очень понравилось! Всё получилось с первого раза, чему я был несказанно рад.
В итоге, простые защиты снимались на раз-два с помощью патчинга (от слова patch — заплатка), а вот с теми, что посложнее (я решил попробовать эротические шашки и поддавки) как-то уже стало тяжело, и я остановился, решив вернуться к переводам.
Ромхакинг
Иногда играя в Сегу, мне попадались картриджи на русском языке, на титульных экранах игр которых были такие надписи как «Группа перевода SHEDEVR «, «Перевод NEW-GAME.RU «. Разработчики ли это, или же какие-то сторонние организации я не знал, но у них явно был доступ к каким-то манускриптам, древним текстам шумеров, в которых рассказывалось, как переводить игры на русский язык. И мне захотелось овладеть этими знаниями.
Так я открыл для себя форум «Шедевра«.
У них были статьи, были программы — всё необходимое для того, чтобы сделать твою любимую игру ещё и «твоей любимой игрой на русском языке«. Правда, статьи были только для NES (Nintendo Entertainment System, или по-народному: Денди, Сюбор). Но всё равно круто! И я погрузился в новые и увлекательные для себя темы: Ромхакинг и эмуляция ретро-консолей на ПК.
Если вкратце, то ромхакинг — это любое изменение образа или файла игры, с какой либо целью: перевод, исправление кода, графики.
Это был очень занимательный процесс: сидишь, перерисовываешь квадратики игрового шрифта пиксель за пикселем, переводишь и вставляешь с помощью программы для перевода PokePerevod текст, и смотришь что получилось. Правда, никакого тебе ассемблера, только хардкор! Но это уже было планкой, через которую очень немногие могли перепрыгнуть (судя по количество активных на форуме Шедевра).
Я учитель
Сделав какие-то переводы «в стол», а какие-то и в народ, я вернулся к исполняемым файлам Windows. Ещё немного поднаторев в ассемблере, я понял, что «секретных» знаний во мне теперь чересчур много, и мне есть что рассказать из своего опыта, есть чем поделиться, и что ещё не было описано в имеющихся статьях. Хотелось передавать знания таким же новичкам, каким я был сам (видимо, сказывается то, что мама — учитель).
Взяв первую попавшуюся программу, которая требовала лицензию (а практически все статьи, обучающие крякингу, так и начинались), я решил исследовать её, параллельно рассказывая что я делаю. Тогда не будет казаться, что программа взята специально старой версии, давно изученная, поломанная, а получится наоборот такой себе свежий и актуальный урок, со скриншотами и практически без абсолютных адресов, чтобы хоть как-то сохранить актуальность статьи на момент чтения кем-либо в будущем.
Получив положительные отзывы, я писал ещё и ещё, понимая, что спрос есть.
Инструменты
А в универах учат реверсу?
Если в двух словах, то в Беларуси с этим туго, и, насколько я знаю, в России и Украине тоже. Почему? Да потому что специалисты этой профессии обычно нужны в одной с половиной организации, и, обычно, полтора человека. Собственно, и преподавателей не так много.
Да, ассемблеру, конечно, учат, даже в некоторых колледжах. Только студент, глядя на написанный ассемблерный листинг, вряд ли даже может осознать, что эти все регистры, операнды, опкоды хоть как-то связаны с информационной защитой, эксплоитами, кряками, кейгенами, патчами, малварью, антивирусами, прошивками и т.д.
Например, в Беларуси я знаю только два-три места, куда требуются реверс-инженеры. В России, конечно, ситуация получше, но, специалистов также немного.
Первая работа
В одну из этих фирм я и решил пойти работать вирусным аналитиком, понимая, что, собственно, больше и некуда.
Реверсишь малварь, клепаешь сигнатуры, изучаешь принципы работы вредоносного ПО, пишешь расшифровщики для ransomware (если получается), попутно улучшаешь ядро.
В принципе, работа неплохая, но, лишь спустя время я осознал, что всяко ближе не наблюдать за тем, как малварь использует какие-то уязвимости, а самому их находить, быть первым в этом, помогая защищать информационный мир отправленными разработчикам отчётами.
Другой ассемблер
Однажды я узнал, что кроме ассемблерного кода Intel (16-, 32-, 64-битного) бывает и другой, по-началу кажущийся совершенно непохожим на тот, что ты знаешь. Это произошло в тот момент, когда я добрался до перевода своей любимой игры — » Thunder Force III «, в которую брат играл лучше меня.
Ресурсы в ней оказались сжатыми каким-то неизвестным упаковщиком, т.к. я не смог найти шрифт ни одним тайловым редактором (именно в таких программах чаще всего и перерисовывают игровые буковки, что выводятся на экран).
P.S. Thunder Force III я так и не перевёл, но написал редактор уровней к ней.
Sony Playstation
Обратное мышление и первый кейген
Знаете, что тогда стало для меня настоящим испытанием? Имея на руках лишь ассемблерный листинг кода, который распаковывает что-либо, написать к нему упаковщик. Здесь потребовалось выработать обратное мышление, которое практически не требовалось во время патчинга «крэкмисов«, и излечивания программ от жадности.
Я пытался идти от обратного, понимая, что должно быть на выходе, на входе, и какие байты сжатых данных за что отвечают, чтобы сделать такие же.
Написав ещё множество утилит для кучи игр по распаковке и упаковке данных, я осознал, что готов написать свой первый кейген, т.к. уже научился мыслить от обратного.
Не помню, что это была за программа, но кейген удался, и из имени пользователя я смог получать всегда правильный серийный номер. О чём также поведал в статье.
Статья о кейгене
А вот писать статью о кейгене было тяжело. Тяжелее написания кейгена. Т.к. в статье передать принцип обратного мышления довольно таки сложно. Как и всё, что приходит с опытом.
Крякерские команды
Поначалу, если ты, как и я, пришёл в реверс самоучкой, ты реверсишь один, для себя (либо в народ, это как пойдёт). И тебя это устраивает. Но, потом ты натыкаешься на какой-нибудь релиз крякерской команды (это те, что выкладывают взломанный софт с кряками и кейгенами), и решаешь присоединиться к ним. Там и силы свои можно будет сравнить с другими людьми, и заодно набраться от них опыта.
Собравшись с духом, пишешь письмо, с просьбой присоединиться. Высылают задание в виде кейгенми. Решаешь его, после чего тебе дают доступ в чатик команды.
На самом деле, не все из них реверсеры. Кто-то художник, кто-то умеет доставать платный софт, у кого-то вычислительные мощности (возможность факторизовать любой публичный ключ RSA-512 за два дня, на 2013-й год, если это требовалось для снятия лицензионной защиты). В общем, преимущества налицо. Но софт для релиза всё равно выбираешь сам, чаще всего. И денег за релизы не получаешь. Правда.
Проблемы с законом?
Да, за распространение кряков и кейгенов всё таки есть вероятность загреметь (особенно если программа популярная и стоит много денег). В любой момент может произойти контрольная закупка: тебе напишет дядя, который хочет «взломать Adobe / 1C Бухгалтерия сколька будит стоеть» (реальная история). Но ребята хотят выживать, особенно если работы нет, а «навык«-то применять хочется, не важно пока куда. И начинают идти на крайности.
… барыжат ломаным софтом, взламывают программы за деньги.
И, в тот момент, когда появляется желание жить честно, крякер идёт устраиваться на работу, там откапывают его прошлое, и — «Извините, но Ваше прошлое сыграло не в Вашу пользу!«. Хотя, с моей позиции, человека с таким опытом стоит брать с руками и ногами, ведь, во первых, вы даёте человеку возможность исправиться, и, во вторых, направляете его знания в правильное русло. Среди моих знакомых действительно есть примеры успешного трудоустройства в антивирусную область, где товарищ на собесе сказал, что взламывал программы на заказ.
Честно заработанный лицензионный ключ
Да, и такое бывает. Даже у крякера. Были где-то статейки о том, как выпросить у разработчика ключ. И я так пробовал делать. Не помогало.
Тогда я перевёл программу на белорусский язык, и отправил автору языковой файл. За что получил в ответ лицензионный ключ на своё имя! Мой первый лицензионный ключ.
Что дальше?
Наигравшись в пирата, постепенно приходишь к тому, что работа у тебя есть, зарплата стабильная, дело любимое делаешь, а значит пора завязывать с нехорошими вещами.
Ещё бывают реверс-инженеры хардварщики (те, что железо реверсят), но о них я знаю мало. Хотя, тема очень даже интересная. Я же больше по программной части.
Нирвана
Выбор 3D-сканера для реверс-инжиниринга
Здравствуйте! С вами Top 3D Shop и в очередном обзоре мы рассказываем о реверс-инжиниринге, особенностях выбора 3D-сканеров для него и примерах их использования.
Узнайте больше из этой статьи.
Содержание
Что такое реверс-инжиниринг или обратное проектирование изделий
Реверс-инжиниринг, он же обратный инжиниринг или обратное проектирование – процесс создания проекта деталей или изделий, для которых нет чертежей или документации. Создав с помощью 3D-сканирования цифровую модель CAD, эти детали можно изменить и оптимизировать, чтобы продлить их срок службы или добавить новые функции. Этот метод используется во многих отраслях промышленности, включая производство военной техники или космических аппаратов.
Обратный инжиниринг привлекает все больше внимания, из-за растущей популярности 3D-печати. Это связано с тем, что воспроизведение объекта или дизайна с помощью цифрового моделирования и 3D-печати более доступно рядовым пользователям, по сравнению с другими производственными процессами.
Компания ICON использует различные 3D-сканеры для реверс-инжиниринга деталей старинных автомобилей.
Процесс реверс-инжиниринга состоит из трех задач: получения достаточно точного цифрового слепка детали, перевода полученного изображения в твердотельную 3D-модель в специализированном программном продукте и последующей программной обработки полученной модели для устранения артефактов, преобразования формата и модификации, для создания проекта изделия, годного для запуска в производство.
Поэтому необходим правильный выбор 3D-сканера для получения первичных данных, наиболее соответствующих имеющейся задаче. Например, совершенно бессмысленно сканировать ювелирное украшение времяпролетным сканером для крупных объектов, и наоборот, очень высокая точность настольного или ручного сканера избыточна при 3D-сканировании, например, морского судна.
Компания NeoMetrix technologies использует 3D-сканер Creaform HandySCAN 700 для реверс-инжиниринга и метрологического контроля различных объектов.
Этапы реверс-инжиниринга
1. Подготовьте объект к сканированию, при необходимости нанесите маркеры. Обратите внимание, что даже слегка глянцевые поверхности затрудняют работу 3D-сканеров, а отражающие и прозрачные поверхности вообще почти невозможно сканировать без матового покрытия, поэтому распылите на объект временный матовый порошок для повышения точности сканирования.
2. Используйте 3D-сканер для захвата важных участков детали. Вам может потребоваться несколько раз сориентировать и повторно сканировать ваш объект, если он имеет отверстия или глубокие пазы.
3. Скорректируйте и оптимизируйте полученную полигональную сетку. Некоторые сканеры создают файлы очень большого размера, из-за чего могут возникнуть трудности с последующей обработкой или печатью. Удалите артефакты, проверьте сшивание поверхностей.
4. Импортируйте сетку в программное обеспечение CAD, оснащенное инструментами обратного проектирования.
5. Переведите полигональные поверхности в твердотельные. Подробнее о создании и обработке 3D-моделей читайте в нашей статье “Как создать модель для 3D-печати”.
6. При необходимости, добавьте в полученную 3D-модель новые объекты или удалите лишние.
7. Используйте 3D-принтеры или станки с ЧПУ для создания новой детали в соответствии с вновь созданной моделью.
Реверс-инжиниринг автомобильных деталей в компании Creaform с использованием 3D-сканера Creaform и ПО VXmodel и Autodesk Inventor.
Примеры использования
Реверс-инжиниринг импеллера
Производителю оборудования потребовалось оптимизировать производство продукта и устранить отклонения, возникающие при изготовлении. Традиционными средствами оказалось невозможно получить точные данные о детали, имеющей отверстия, мертвые углы и геометрически сложные поверхности. Импеллер имеет узкие зазоры между лопатками, что препятствует измерению с помощью зонда, поэтому было решено использовать лазерное 3D-сканирование и обработку результатов методами реверс-инжиниринга для сравнения с исходной цифровой моделью.
Для 3D-сканирования был использован высокоточный 3D-сканер ScanTech PRINCE с режимами красного и синего лазерного сканирования. Устройство имеет разрешение 0,020 мм, может быстро переключаться между режимами, способно сканировать глубокие отверстия с помощью одной красной лазерной линии, нечувствительно к внешнему освещению и способно захватывать мельчайшие детали.
При помощи 3D-сканера была получена полная детальная модель корпуса импеллера с лопатками.
Для анализа была создана полная цифровая модель.
Создание тележки для аудиоколонки методом реверс-инжиниринга
Для участия в спортивно-танцевальном мероприятии под названием «Colorguard» капитану потребовалось сделать что-то для команды. Она решила создать тележку на роликах для тяжелой колонки, которую девушки используют для воспроизведения музыки во время тренировок и выступлений. Колонка должна была легко сниматься с тележки при необходимости. Кроме того, необходимо было восстановить одну из ручек на ней, которая была сломана.
У колонки есть три одинаковые ручки, которые крепятся винтами. Чтобы создать новую ручку взамен сломанной, для сканирования одной из оставшихся ручек был использован 3D-сканер EinScan-SP. Так как ручка была очень темной, ее припудрили тонким слоем детской присыпки, чтобы сканер смог правильно распознать поверхность. EinScan-SP имеет функцию автоматического сшивания изображений, при повороте объекта на поворотном столе и в разных положениях объекта. Программа выбирает некоторые точки из нескольких сканированных изображений и совмещает их друг с другом. Это позволяет пользователям сканировать не только стороны, но также верх и низ объекта.
Для очистки полученного изображения от артефактов и коррекции имевшихся на ручке повреждений был использован инструмент “Deform: Smooth” в бесплатной утилите Autodesk Meshmixer. С помощью инструментов “Edit: Erase and Fill” с модели был удален имевшийся логотип производителя и добавлен логотип мероприятия. Meshmixer также был использован для того, чтобы убедиться, что отверстия для винтов имеют цилиндрическую форму. Обработка полученного STL-файла в программе Meshlab упростила модель и уменьшила размер файла с 26 до 2,4 Mb.
Для печати ручки использовался 3D-принтер Afinia H+1 с экструдером TPU и гибкая нить Cheetah от NinjaTek. Для большей жесткости использовалось заполнение на 80%. Полученная ручка оказалась одновременно прочной и приятной на ощупь.
После осмотра было решено использовать отверстия для крепления колонки в качестве точек крепления к тележке. Можно было бы потратить много времени на замеры штангенциркулем, но в этом случае эффективнее было использовать портативный 3D-сканер Shining 3D EinScan Pro 2X PLUS. Для лучшего захвата поверхностей использовались маркеры.
Хотя EinScan Pro 2X PLUS поставляется с программным обеспечением Solid Edge – полным пакетом САПР с возможностями реверс-инжиниринга, в этом случае использовался Autodesk Fusion 360, так как пользователю с ним было привычнее работать.
Полученная 3D-модель оказалась слишком велика для печати целиком, поэтому она была разбита на две части. Печатали черным PLA.
Траектория печати была оптимизирована таким образом, чтобы повысить прочность цилиндра и стенок модели.
Ручка тележки сделана из ABS-пластика, сваренного ацетоном, а плита основания из куска ДСП.
Использование реверс-инжиниринга в восстановлении пресс-формы
Gestamp – международная компания, занимающаяся проектированием, разработкой и изготовлением методом горячей штамповки металлических автомобильных деталей для крупнейших автопроизводителей. В современном производстве часто складывается ситуация, когда в изготовленный по CAD-модели штамп непосредственно на производстве вносятся изменения, которые забывают отразить в документации/исходной модели. В результате, при замене штампа вследствие его износа или повреждения, инженерам приходится заново вносить в него недокументированные изменения, что приводит к ошибкам и росту брака.
Эту ситуацию можно исправить с использованием реверс-инжиниринга. После того, как штамп установлен и настроен, он сканируется и все внесенные изменения фиксируются в цифровой модели. Полученный файл, полностью соответствующий отсканированной поверхности, включая малейшие детали, используется для реверс-инжиниринга штампа. Изменения, выявленные с помощью этого метода, включаются в исходную трехмерную модель штампа.
Специалисты Gestamp работают с 3D-сканерами Creaform HandySCAN 3D, высоко оценивая их точность, удобство и совместимость с программным обеспечением для реверс-инжиниринга.
Дизайн обуви с применением реверс-инжиниринга
Специалисты компании RangeVision исследовали вопрос ускорения реверс-инжиниринга объектов с большим количеством поверхностей, изменяющих свою кривизну в соответствии с математическими законами. В качестве опытной поверхности с такими свойствами они использовали подошву спортивной обуви.
Реверс-инжиниринг подошвы выполнялся в программе Geomagic Studio с использованием метода NURBS. В первую очередь были удалены артефакты и цифровой шум, создана система координат, обрезаны лишние детали, а границы сглажены.
После применения метода NURBS к полученной поверхности была создана окончательная 3D-модель. Обратный инжиниринг с использованием NURBS занял 4 часа. Полностью вся задача была выполнена в течение одного рабочего дня.
Сканирование различных объектов, DE-Engineering
Компания DE-Engineering выполняет заказы по высокоточной трехмерной оцифровке и реверс-инжинирингу различных объектов, от самолетов до ювелирных изделий. Основатель компании Дмитрий Эпштейн ведет на YouTube видеоблог, в котором публикует наиболее интересные работы. DE-Engineering использует 3D-сканеры RangeVision семейства PRO и Gom Atos.
3D-сканирование крупных объектов, таких как корпус вертолета или самолета, имеет некоторые особенности: для экономии времени маркеры наклеиваются на полосы малярного скотча, а само сканирование проводится с нескольких точек, чтобы облегчить сшивание модели с помощью ПО.
Для бронирования двух автомобилей Citroen Jumpy специалисты DE-Engineering провели трехмерное сканирование кузова и создали точную модель, в соответствии с которой были изготовлены металлические пластины. Высокая точность реверс-инжиниринга позволила установить броню без какой-либо дополнительной подгонки. Весь процесс занял семь дней: два дня на сканирование и пять на обработку результата.
В DE-Engineering стараются использовать обработку облака точек вместо полигонов, что удобнее с точки зрения упрощения модели. Это позволяет максимально увеличить детализацию объекта в местах со сложной геометрией и уменьшить на простых участках. Обработка производится с помощью ПО CATIA. Для сканирования ювелирных изделий используются сменные объективы.
3D-сканирование в реверс-инжиниринге детали сложной формы, Top 3D Shop
Клиент обратился в компанию Top 3D Shop с просьбой восстановить сломанную пластиковую деталь сложной формы.
Деталь была создана путем трехмерного сканирования сканером RangeVision Pro, реверс-инжиниринга и 3D-печати.
Шаг 1. Длина детали – около 30 см, поэтому применять ручные сканеры средней точности и решения для съемки больших объектов было нецелесообразно. Также не подошли настольные сканеры с мультиосевым столом, т.к. объект по длине не помещался в полуоткрытую камеру сканера. Оставалось использовать только стационарные оптические сканеры или высокоточные ручные.
Шаг 2. Объект имеет геометрию средней сложности. Для хорошего сканирования подобных деталей нужна точность сканера 40-60 мкм и выше.
На изображениях: твердотельные модели объекта с проведенными по ним работами для восстановления целостности объекта
Шаг 3. Чем выше точность 3D-сканера и чем больше у него возможностей, тем он дороже. Бюджет заказчика не позволил использовать сканеры GOM, Solutionix или Scantech, поэтому для сканирования в Top 3D Shop использовали 3D-сканер RangeVision Pro, который хорошо сканирует подобные небольшие объекты с точностью до 40 мкм. На основе данных, полученных при 3D-сканировании, был выполнен реверс-инжиниринг и подготовка детали к печати.
Как выбрать сканер для реверс-инжиниринга — инфографика
Прежде всего, необходимо определиться с размерами сканируемых объектов – это влияет на выбор технологии сканирования и тип сканера (стационарный настольный, ручной или напольный/наземный):
Для объектов размерами больше 10 м по любой из осей координат не подойдут 3D-сканеры с привычными технологиями лазерной триангуляции или структурированного света. Сканирование таких объектов даже ручным сканером займет немало времени, а из-за растущей погрешности снижается точность сбора данных, эта проблема частично решается фотограмметрией. Поэтому для очень крупных объектов (самолеты, корабли, здания) эффективнее всего использовать времяпролетные сканеры.
Для объектов больше 50 см но меньше 3 м эффективнее всего использовать ручные сканеры, оптические или лазерные.
Для объектов от 10 до 50 см лучше всего подходят стационарные (настольные или напольные на треноге) 3D-сканеры, как лазерные, так и оптические. Оптические настольные и напольные сканеры дешевле и доступнее лазерных. Для задач, требующих высокой скорости сканирования, можно использовать некоторые ручные лазерные сканеры.
Для мелких объектов лучше всего подойдут настольные высокоточные оптические сканеры. Сканеры такого типа можно разделить на 2 группы: стоматологические и универсальные.
Стоматологические имеют очень высокую точность, высокое разрешение и поворотные столы с возможностью крепления окклюдатора и подставок для слепков.
Универсальные обычно оборудованы мультиосевым поворотным столом, либо сам сканер закреплен на осях с несколькими степенями свободы. Такая конструкция позволяет автономно отсканировать большую часть поверхности объекта. У таких сканеров хорошая глубина сканирования, чтобы правильно передавать углубления.
Для объектов размерами 10-50 см лучше подойдут лазерные ручные сканеры, если соблюдается хотя бы одно из условий:
3D-сканирование планируется использовать очень часто;
объект сканирования невозможно транспортировать в студию, например — это несъемная деталь массивного механизма, или транспортировка невозможна по другим причинам;
если нет достаточно места для размещения стационарного сканера;
поверхность объекта сложна для сканирования оптикой – черная или сильно бликующая.
Определившись с размерами сканируемых объектов, важно понять, какая требуется точность сканирования, погрешность измерений, и необходим ли метрологический сканер.
Реверс-инжиниринг запасных частей автомобилей в Jay Leno’s Garage с помощью лазерного 3D-сканера Faro Quantum ScanArm HD и 3D-принтера Stratasys Dimension 1200es.
Программное обеспечение для моделирования и реверс-инжиниринга
ПО для создания полигональной модели
Для создания облака точек и полигональных моделей в большинстве случаев служит ПО используемого 3D-сканера. Некоторые программные продукты для 3D-сканирования и реверс-инжиниринга также имеют возможность прямой работы с наиболее популярными моделями сканеров.
ПО для преобразования полигональной модели в твердотельную
Geomagic Essentials
Geomagic Essentials – программное обеспечение, извлекающее все необходимые элементы отсканированной детали для прямого использования в имеющемся пакете CAD. Данный софт предназначен для работы со сканами сделанными Shining 3D EinScan Pro 2x, это совместный продукт 3D Systems и Shining 3D, выполняющий автоматическую обработку и передачу получаемых данных в среду CAD. Приложение можно использовать как для метрологического контроля, так и для реверс-инжиниринга деталей и узлов. Фирменные алгоритмы выравнивания и восстановления сетки, широкие возможности подгонки элементов, умение создавать поперечные сечения и высокая производительность при работе с большими объемами данных позволяют значительно сократить время работы специалистов.
Использование Geomagic Essentials для реверс-инжиниринга лопастей вентилятора пользователем Gregory George.
Geomagic Design X
Geomagic Design X – универсальное профессиональное программное обеспечение для обратного инжиниринга, сочетающее функции традиционного CAD с обработкой данных 3D-сканирования. Design X позволяет создавать функциональные редактируемые твердотельные модели, совместимые с существующим программным обеспечением CAD. Фирменные алгоритмы точной подгонки поверхности к 3D-сканам, редактирования сетки и обработки облака точек дают возможность проектирования компонентов, идеально интегрирующихся с существующими деталями. Простые в использовании инструменты для ремонта сетки обеспечивают быстрое заполнение отверстий, сглаживание, оптимизацию и сравнение с исходной моделью.
Реверс-инжиниринг компрессора с использованием 3D-сканирования и ПО Geomagic Design X в компании Artec 3D.
Autodesk Meshmixer
Autodesk Meshmixer полностью бесплатен и хорошо известен среди специалистов по 3D-печати. Meshmixer больше предназначен для работы с полигональными сетками, чем для параметрического моделирования, и имеет большой набор инструментов для этого. Функции автоматического анализа и коррекции очень удобны для обработки результатов 3D-сканирования. Программа также способна выполнять подготовку модели для 3D-печати, в том числе рассчитывать поддержки. Meshmixer прост и удобен в использовании, имеет множество обучающих материалов, доступных в Интернете.
Первое из серии видео компании AutoDesk, демонстрирующих возможности программы Meshmixer.
ПО для работы с твердотельными моделями
SolidWorks
SOLIDWORKS – программный продукт для трехмерного проектирования и реверс-инжиниринга. Помимо традиционных для CAD/CAM функций, в ПО имеются специализированные инструменты для проектирования деталей из листового металла, сварных узлов и пресс-форм. Огромная библиотека компонентов и деталей, улучшенная реалистичная визуализация, возможности проверки чертежей и анализа конструкций делают SOLIDWORKS одним из самых мощных программных продуктов для инженерной работы с 3D-объектами.
Первое из серии обучающих видео ПО SolidWorks: реверс-инжиниринг и обработка результатов 3D-сканирования.
Solid Edge
Solid Edge – простой в освоении и использовании пакет инструментов, охватывающий все этапы разработки продукта: проектирование и рендеринг CAD, моделирование, реверс-инжиниринг, управление данными и многое другое. Siemens также предоставляет учебные ресурсы, доступ в сообщество пользователей и консультантов Solid Edge, постоянные обновления ПО. При выполнении ряда условий, Solid Edge Premium можно использовать бесплатно в течение одного года.
Демонстрация возможностей ПО Solid Edge 2021 от компании Siemens Software.
Autodesk FUSION 360
Программа Autodesk Fusion 360 и все ее модули бесплатны для студентов, преподавателей, любителей и представителей малого бизнеса. ПО предназначено в основном для работы с твердотельными объектами и оснащается функциональными плагинами.
Реверс-инжиниринг пластикового корпуса с помощью 3D-сканера HDI и ПО Autodesk Fusion360 в компании Dream3D.
Правовые вопросы реверс-инжиниринга
Темная сторона реверс-инжиниринга – подделка и кража интеллектуальной собственности. Растущая доступность технологии может дать необоснованное преимущество недобросовестным производителям в условиях, когда законодательство отстает от требований современности. Фактически это означает, что прототипы, на создание которых у разработчиков ушло много времени и средств, могут быть безнаказанно подделаны с использованием технологий 3D-сканирования и печати.
Легкость, с которой можно копировать дизайн изделий, вынуждает крупные компании экспериментировать со способами защиты своих интеллектуальных прав, например — путем создания в продуктах дефектов, проявляющихся только при неавторизованном производстве, или внедрением аутентификационных штрих-кодов непосредственно в выпускаемые продукты.
Полное 3D-сканирование и реверс-инжиниринг кузова автомобиля с помощью 3D-сканера Creaform Go!SCAN SPARK.
Заключение
Будущее реверс-инжиниринга — в еще большей автоматизации процессов. Разработчики все активнее используют возможности искусственного интеллекта и облачных технологий в процессах сканирования и постобработки, чтобы позволить не имеющим опыта клиентам самостоятельно выполнять работу. Это может быть полезно специалистам в самых разных областях: от врачей, сканирующих части тела, до рабочих на строительных площадках. 3D-сканеры все больше проникают на потребительский рынок и, возможно, в конечном итоге станут такими же привычными, как камеры на смартфонах (к слову, некоторые смартфоны уже оснащаются времяпролетным сенсором).
Вы можете воспользоваться услугами 3D-сканирования, 3D-моделирования и изготовления деталей на нашей технической базе.