[tintuc]Như nhà văn Jonhnathan Lethem từng nói, khi dân tình gọi thứ gì là độc đáo khả năng 9/10 là họ không biết danh mục tham khảo hay nguồn tư liệu liên quan.

Kỹ thuật thiết kế ngược - Reverse Engineering (RE) là thuật ngữ được sử dụng phổ biến trong thời gian gần đây. Tuy nhiên việc sử dụng RE trong phát triển sản phẩm đã được bắt đầu từ vài thập kỷ trước. RE được khái niệm là quá trình nhân bản một vật thể, một bộ phận hoặc một sản phẩm hoàn chỉnh có sẵn mà không có sự trợ giúp của bản vẽ, tài liệu hay mô hình máy tính.


Quá trình này trái ngược với quá trình truyền thống bấy lâu nay kiểu “thiết kế thuận” (Forward Engineering) - đi từ ý tưởng đến sản phẩm (thiết kế ngược thì đi từ việc phân tích một bộ phận trong trình thuận - ngược này được tổng hợp theo lộ trình như sau:


Thiết kế thuận: nhu cầu - ý tưởng thiết kế - tạo mẫu thử và kiểm tra - sản phẩm.


Thiết kế ngược: sản phẩm - đo và kiểm tra - tái thiết kế - tạo mẫu thử và kiểm tra - sản phẩm


Thiết kế ngược là quy trình thiết kế lại mẫu - mô hình vật lý cho trước thông qua số hóa bề mặt mẫu bằng thiết bị đo tọa độ, và xây dựng mô hình thiết kế từ dữ liệu số hóa. Ưu điểm của phương pháp thiết kế ngược là cho phép thiết kế nhanh và chính xác mẫu thiết kế có độ phức tạp hình học cao, hoặc mẫu dạng bề mặt tự do (không xác định được quy luật tạo hình).
Ví dụ: Cánh lá máy nén, hình dạng vỏ ô tô, thiết bị khí động


Về bản chất thiết kế ngược liên quan đến việc quét hình (scanning), số hóa (digitizing) vật thể thành dạng điểm, đường và bề mặt 3D.


2. Ưu điểm của thiết kế ngược trong sản xuất.


Phương pháp thiết kế ngược cũng có ưu điểm đối với mẫu thiết kế dạng bề mặt có quy luật tạo hình nhưng không xác định được thông số thiết kế. Chẳng hạn các mẫu bề mặt xoắn như cánh tuabin, bề mặt thủy động học, khí động học.

Kỹ thuật thiết kế ngược theo hướng tự động hóa thường được chia làm 3 giai đoạn là: lấy mẫu (số hóa bề mặt) bằng thiết bị đo quét tọa độ, xử lý dữ liệu và xây dựng mô hình thiết kế trên phần mềm CAD, ứng dụng.


Giai đoạn 1: Lấy mẫu số hóa bề mặt


Đây là giai đoạn số hóa bề mặt mẫu bằng các loại thiết bị đo quét tọa độ. Các loại thiết bị đo quét tọa độ được lựa chọn tùy theo hình dạng của chi tiết, yêu cầu độ chính xác, vật liệu chi tiết, kích thước chi tiết... Hai loại thiết bị đo quét tọa độ phổ biến nhất hiện nay là thiết bị đo không tiếp xúc và thiết bị đo tiếp xúc.


Điển hình của 2 loại máy này là máy quét laser và máy đo tọa độ (Coordinate Measuring Machine - CMM). Trong giai đoạn này thiết bị đo tọa độ sẽ thu nhận dữ liệu hình học của đối tượng ở dạng tọa độ của các điểm (x, y, z), sau đó sẽ tập hợp các điểm trên bề mặt đối tượng được mô tả như “đám mây điểm”.


Giai đoạn 2: Xử lí dữ liệu trên phần mềm


Tiếp theo là giai đoạn xử lý dữ liệu và xây dựng mô hình, giai đoạn này sử dụng 2 phần mềm là phần mềm tạo lưới (có khả năng tự động phủ lưới qua tất cả các điểm dữ liệu) và phần mềm mô hình hóa 3D (có khả năng mô hình hóa các đường cong, mặt cong NURBS, xây dựng mô hình thiết kế CAD từ mô hình lưới điểm thông qua sự tương tác của người sử dụng với giao diện của phần mềm).

Giai đoạn 3: Ứng dụng.


Sau cùng là giai đoạn ứng dụng, mô hình thiết kế có thể được tinh chỉnh, tối ưu bằng các phương pháp phân tích CAE, hay chuyển sang công đoạn thiết kế khuôn cho sản phẩm và cuối cùng là xuất dữ liệu thiết kế dưới dạng bản vẽ kỹ thuật.


Có thể sử dụng trực tiếp dữ liệu thiết kế cho công đoạn sản xuất bằng cách chuyển mô hình CAD sang phần mềm CAM để lập trình gia công CNC, hay chuyển sang dữ liệu STL cho quá trình tạo mẫu nhanh.


Ngoài việc phục vụ thiết kế chế tạo, quy trình thiết kế ngược còn được sử dụng để kiểm tra, đánh giá độ chính xác giữa sản phẩm gia công so với nguyên mẫu.


Công cụ hỗ trợ cho thiết kế ngược


Công nghệ Scan 3D và Geomagic Design X cung cấp cho người sản xuất có thể triễn khai tự do và mềm dẻo thiết kế tham số hóa từ môi tường part, bao gồm khối hình trụ và nhiều bề mặt tự do. Mô hình CAD được tạo trong Geomagic Design X được tham số hóa hoàn toàn, vì vậy người thiết kế có thể hiệu chỉnh trong môi trường part để trở thành mô hình hoàn hảo nhất (Đúng với yêu cầu).

Một số khả năng thiết kế ngược nổi bật của phần mềm
Nhiều công cụ thông minh để giải quyết các tham số hóa thiết kế từ dữ liệu Scan 3D
Thiết kế lại với sai số độ lệnh được người dùng xác đinh
Đồng nhất thông minh và ràng buộc dữ liệu Scan 3D theo hệ tọa độ thiết kế
Giảm thời gian thiết kế bằng cách sử dụng dữ liệu Scan 3D như nền tảng, cơ sở thiết kế
Sử dụng dữ liệu đầu ra với lịch sử mô hình còn nguyên vẹn
Quả lý lịch sử mô hình và tham số
Chức năng lưới, bề mặt tự do và tham số hóa hợp nhất nhiều mô hình
Tạo dựng mô hình khối solid và surface theo chuẩn với các công cụ extrude, round, revolve, sweep và loft
Cập nhật mô hình CAD theo những thay đổi
Tương thích liền mạch cới các hệ thống CAD khác


Thông qua phần mềm này người thiết kế có thể xây dựng lại mô hình hoàn chỉnh mà không cần phải sử thực hiện một quy trình CAD như đối với các phần mềm khác. Những sản phẩm, chi tiết trong tự nhiên - cơ thể con người hay bất kỳ đâu có hình dạng phức tạp việc mô hình hóa lại trên phần mềm là rất khó khăn, công cụ Geomagic Design X giải quyết nhẹ nhàng bằng cách quét dữ liệu 3D.

Cụ thể hơn về phần mềm và cách sử dụng của nó các bạn hãy chờ ở những mục tiếp sau.[/tintuc]