Narzędzia, przyrządy i maszyny do obróbki plastycznej Oryginalny artykuł naukowy Metal forming tools, devices and machines Original Scientific Article
Wykorzystanie inżynierii odwrotnej do kontroli zmian
wymiarowych w cyklu eksploatacyjnym części maszyn
Application of reverse engineering for controlling dimensional
changes during machine parts’ operating cycle
(1) Jarosław Lulkiewicz*, (2) Michał Chruściński, (3) Szymon Szkudelski, (4) Stanisław Ziółkiewicz
Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland Informacje o artykule
Zgłoszenie: 19.04.2017 Recenzja: 4.07.2017 Akceptacja: 29.09.2017
Wkład autorów
(1) Opracowanie artykułu oraz metodyki badawczej, udział w badaniach, analiza wyni-ków pomiaru
(2) Opracowanie artykułu oraz wyników pomiarów, udział w badaniach
(3) Opracowanie wyników pomiarów
(4) Nadzór nad realizacją pracy
Article info
Received: 19.04.2017 Reviewed: 4.07.2017 Accepted: 29.09.2017
Authors’ contribution
(1) Article preparation, methodo-logy, participation in research, analysis of measurements results
(2) Article preparation, results of measurements, participa-tion in research
Streszczenie
Inżynieria odwrotna (z ang. reverse engineering) zajmuje się badaniem obiektów już istniejących – czy to wytworzonych przez człowieka, czy też powstałych w sposób na-turalny – po to, aby odkryć reguły determinujące ich nadane lub naturalne funkcje, działania lub przyjęte założenia konstrukcyjne. Z głównych zastosowań inżynierii odwrotnej można wytypować trzy istotne dla przemysłu: ocena zużycia części, ocena poprawności zaprojektowania procesu technologicznego oraz odtworzenie dokumen-tacji technicznej istniejącej części. W artykule przedstawiono zastosowanie inżynierii odwrotnej do wykonania aktualizacji dokumentacji konstrukcyjnej elementu tłocz-nika wielotaktowego. Obiektem badanym była płyta podstawowa przyrządu wielo-taktowego o wymiarach 630x400 mm. Przyrząd podczas eksploatacji wykazywał na-turalne zużycie, w wyniku którego legalizowano położenia i wielkości otworów usta-lających. Przesunięcia ich położenia o 0,01–0,02 mm za każdą naprawą oraz kołko-wanie po ustaleniu i skręceniu elementów doprowadziły do sytuacji, że istniejąca dokumentacja stała się nieaktualna. Precyzja wykonania znajdujących się na niej wy-cięć kształtowych, jak i ich położenia, wymagała zastosowania systemu pomiarowego zapewniającego największy dopuszczalny błąd pomiaru na poziomie 10% pola tole-rancji. Takie wymagania były konieczne dla zapewnienia współdziałania odtworzonej płyty z pozostałymi w przyrządzie. Dla poprawnego zrealizowania zadania badawczego opracowano metodykę oraz wytypowano urządzenie pomiarowe spełniające określone wcześniej wymagania. Dodatkowo przeprowadzono ocenę elementów geometrycznych znajdujących się na przedmiocie badanym, które mogły posłużyć do określenia po-czątku układu współrzędnych, czyli docelowo bazy wymiarowej dla obróbki mechanicznej. Słowa kluczowe: inżynieria odwrotna, aktualizacja dokumentacji, tłocznik wielotaktowy,
współrzędnościowa maszyna pomiarowa, tworzenie dokumentacji
Abstract
Reverse engineering is concerned with the study of existing objects, whether manmade or natural, in order to discover the rules determining their endowed or natural func-tions, operation or adopted design assumptions. The main applications of reverse engi-neering include three of significance to industry: assessment of part wear, assessment of the design of a technological process, and reproduction of technical documentation of an existing part. This article presents an application of reverse engineering for updating the design documentation of a part of a multi-stage die. The studied object was the base plate of a multi-stage die, with dimensions 630x400 mm. During operation, the tool exhibited natural wear, as a result of which the positions and sizes of pinholes were verified. A 0.01-0.02 mm shift in their position after every repair as well as pinning after positioning and fastening of elements led to the situation where existing docu-mentation was no longer accurate. The precision of making the shaped recesses on the plate and of their positions required the application of a measuring system ensuring maxi-
(3) Results of measurements (4) Supervision of work
performance
mum error of measurement at the level of 10% of the tolerance field. Such requirements were necessary for ensuring inter-operation of the reproduced plate with other parts in the die. To correctly perform the research task, methodology was developed, and a mea-suring device meeting the aforementioned requirements was selected. In addition, geo-metrical elements on the studied object that could serve to determine the origin of the coordinate system or the target dimensional base for machining were evaluated.
Keywords: reverse engineering, design documentation update, updating, multi-stage die, coordinate measuring machine, production of technical documentation
1. WSTĘP
Inżynieria odwrotna (z ang. reverse engi-neering) zajmuje się badaniem obiektów już istniejących – czy to wytworzonych przez czło-wieka, czy też powstałych w sposób naturalny – po to, aby odkryć reguły determinujące ich nadane lub naturalne funkcje, działanie i przy-jęte założenia konstrukcyjne. Tradycyjna inży-nieria rozumiana była dotychczas jako proces prowadzący od założenia teoretycznego do re-alizacji w postaci obiektu rzeczywistego. Inży-nieria odwrotna działa dokładnie odwrotnie – na podstawie istniejącego obiektu stara się od-tworzyć jego koncepcję. [1] Z głównych zasto-sowań inżynierii odwrotnej można wyróżnić trzy istotne dla przemysłu działania: ocenę zużycia części, ocenę poprawności zaprojektowanego pro-cesu technologicznego oraz odtwarzanie doku-mentacji technicznej istniejącej części.
1.1. Ocena zużycia części
Inżynieria odwrotna pozwala w dokładny sposób oceniać stopień zużycia czy niedokład-ności wykonania danej części. Przed zamonto-waniem w maszynie element jest mierzony po-przez skanowanie, w wyniku którego powstaje wirtualny model bazowy. Po przepracowaniu określonej ilości cykli, gdy zauważalne są pierw-sze ślady zużycia, część poddawana jest ponow-nie digitalizacji, dzięki której powstaje chmura punktów pomiarowych, poligonizowanych na model powierzchniowy zbudowany z siatki trój-kątów. Następnie – wykorzystując funkcje prog-ramu takie, jak: best fit, local best fit – wykonuje się połączenie modeli według baz lub według najkorzystniejszego ułożenia względem siebie, czyli najbardziej równomiernego rozłożenia róż-nic wymiarowych (proces wyrównywania danych pomiarowych). Wyniki przedstawione są w po-
1. INTRODUCTION
Reverse engineering is concerned with the study of existing objects, whether manmade or natural, in order to discover the rules determin-ing their endowed or natural functions, operation or adopted design assumptions. Until now, tradi-tional engineering has been understood as a pro-cess leading from a theoretical assumption to execution of a real object. Reverse engineering is the exact opposite – an existing object is used as the basis for reproducing its concept. [1] Three applications significant to industry can be distin-guished among the main applications of reverse engineering: evaluation of part wear, evaluation of the design of a technological process and re-production of the technical documentation of an existing part.
1.1. Evaluation of part wear
Reverse engineering makes it possible to pre-cisely assess the degree of wear or manufactur-ing inaccuracy of a given part. Before bemanufactur-ing in-stalled in a machine, a part is measured by scan-ning, which yields a virtual base model. After working for a specific number of cycles, when the first traces of wear are noticeable, the part is di-gitized once again to generate a cloud of mea-suring points, polygonized into a surface model built of a triangular mesh. Next, by using soft-ware functions like: best fit, local best fit, models are merged according to bases or according to the best fit between one another, meaning the most even distribution of dimensional differences (process of equalizing measuring data). Results are presented in the form of a color map super-imposed onto the part, which enables quick iden-
staci mapy barwnej nałożonej na część, co umoż-liwia szybką identyfikację stref zużycia. Przy-kładami takiego zastosowani inżynierii odwrot-nej mogą być:
− kontrola jakości odkuwek i matryc [2], − szybka ocena dokładności geometrycznej
od-lewów [3],
− ocena wykonania i zużycia mniej dokładnych lub wielkogabarytowych kół zębatych [4].
1.2. Ocena poprawności zaprojektowanego pro-cesu technologicznego
Inżynieria odwrotna wykorzystywana jest do analizy całego procesu technologicznego wy-twarzania części. Sprawdzeniu poprzez pomiary poddaje się poszczególne etapy obróbki elementu tak, aby wychwycić proces wnoszący największy lub niedopuszczalny błąd wykonania, w wyniku którego element zostaje uznany za wybrakowany. Dzięki temu stosunkowo szybko można odna-leźć operację, którą należy zmodyfikować. Po-miary przeprowadza się po każdej operacji i po-równuje do modelu nominalnego, jaki powinno się otrzymać. Na podstawie wygenerowanej mapy barwnej odchyłek sprawdza się zakres tolerancji wykonania. Przeprowadza się również analizę stanowiska pracy jako całości celem wyelimino-wania błędów, np. montażowych lub wytwór-czych, wynikających z błędnie zaprojektowanego nieergonomicznego stanowiska. Zdigitalizowa-nie skanerem umożliwia przeZdigitalizowa-niesieZdigitalizowa-nie rzeczy-wistych obiektów do programów projektowych typu CAD, w których przeprowadza się analizę mocnych i słabych stron stanowiska i na jej podstawie wprowadza się zmiany. Przyczyniają się one do obniżenia liczby braków, poprawy wydajności i jakości pracy, co przekłada się na wymierne korzyści finansowe. Przykładem za-stosowania może być optymalizacja modelu sta-nowiska pracy [5].
1.3. Odtwarzanie dokumentacji technicznej ist-niejącej części
Wykorzystując współczesne systemy pomia-rowe takie, jak: współrzędnościowa maszyna pomiarowa, skaner optyczny i inne, umożliwia-jące bezpośredni transfer danych do programów
tification of wear zones. Examples of such an application of reverse engineering include: − quality control of forgings and dies [2], − rapid assessment of castings’ geometrical
accu-racy [3],
− evaluation of manufacturing and wear of less accurate or large-size toothed wheels [4]. 1.2. Evaluation of the design of a technological
process
Reverse engineering is employed for analysis of the entire technological process of parts ma-nufacturing. Individual stages of part processing are checked via measurements so as to capture the process that introduces the largest error or an intolerable error in manufacturing, leading to rejection of a part. Thanks to this, the opera-tion that must be modified can be found relati-vely quickly. Measurements are taken after every operation and compared to the nominal model that should be obtained. Based on a generated color map of deviations, the range of manufac-turing tolerances is checked. Analysis of the work-station as a whole is also conducted in order to eliminate errors, e.g. installation or manufactu-ring errors, arising from an improperly designed or non-ergonomic workstation. Digitization via scanner makes it possible to transfer real objects into CAD design software, which is then used to analyze the strong and weak points of a work-station, and changes are introduced on this basis. These changes contribute to reducing the num-ber of rejects and improving work efficiency and quality, which translate to quantifiable finan-cial benefits. Optimization of a workstation mo-del is an example of this application [5].
1.3. Reproduction of the technical documenta-tion of an existing part
By employing modern measuring systems like: coordinate measuring machine, optical scan-ner and others, enabling direct transfer of data to
typu CAD, stało się możliwym szybkie tworze-nie dokumentacji nawet skomplikowanych części maszyn, elementów obudowy o skomplikowa-nych kształtach geometryczskomplikowa-nych czy rekons-trukcji rzeźb. W zależności od kształtu elementu i dokładności, z jaką musi zostać on odtworzony będzie dokonywany wybór systemu pomiaro-wego. Dla części o skomplikowanym kształcie geometrycznym wykorzystany będzie skaner mo-gący zebrać nawet kilka milionów punktów pomiarowych, tym samym zapewniający pełne odwzorowanie kształtu. W przypadku precy-zyjnych elementów części maszyn, gdzie zakres tolerancji wymiarów kształtu i położenia wy-nosi nawet 0,01 mm, konieczne jest zastosowa-nie wysokiej klasy urządzenia pomiarowego. Przykładami zastosowania mogą być:
− odtwarzanie geometrii układu wlotowego samo-lotu odrzutowego (skomplikowanej do zamo-delowania w przestrzeni trójwymiarowej) [6], − wykonanie protezy fragmentu czaszki
dopaso-wanej indywidualnie pod danego pacjenta [7], − odtworzenie rzeźby na podstawie skanu
rzeź-by już istniejącej [8].
Celem badań było opracowanie dokumen-tacji wykonawczej płyty podstawowe tłocznika wielotaktowego z wykorzystaniem inżynierii od-wrotnej.
2. METODYKA BADAWCZA
Zadaniem badawczym było wykorzystanie inżynierii odwrotnej do aktualizacji dokumen-tacji technicznej dla płyty podstawowej. Sche-mat realizacji zadania przedstawiono na rys. 1.
CAD software, it has become possible to quickly create documentation for even complicated ma-chine parts, housing elements with complicated geometrical shapes or even sculpture reproduc-tions. The measuring system is selected depend-ing on the shape of the element and the accu-racy with which it must be reproduced. For parts with a complicated geometrical shape, a scanner that can collect even several million measuring points will be used, thus ensuring full reproduc-tion of shape. In the case of precise machine parts, where the tolerance range of shape dimen-sions and positions can be as small as 0.01 mm, it is necessary to apply a high-class measuring device. Examples of this application include: − reproduction of the geometry of the intake
system of a jet aircraft (complicated to model in 3D space) [6],
− manufacturing of a prosthesis of part of the skull individually adapted to a given patient [7]; − reproduction of a sculpture on the basis of a
scan of an existing sculpture [8].
The goal of studies was to prepare detailed de-sign documentation for the base plate of a multi-stage die by means of reverse engineering.
2. RESEARCH METHODOLOGY
The research task was to apply reverse en-gineering to update technical documentation for the base plate. A flowchart of the task is presen-ted in fig. 1.
Rys. 1. Schemat przeprowadzenia badań Fig. 1. Flowchart of the research task
Procedura opracowania aktualnej dokumen-tacji płyty podstawowej zakłada jej demontaż z przyrządu wielotaktowego, a następnie prze-prowadzenie pomiarów na współrzędnościowej maszynie pomiarowej. Za pomocą funkcji miaru figur geometrycznych, krzywych oraz po-wierzchni została stworzona mapa położenia elementów geometrycznych umieszczonych na płycie. Tak utworzony model został zaimporto-wany do programu typu CAD. Następnie wy-konano dokumentację konstrukcyjną, na pod-stawie której wykonano płytę w metalu. Ostat-nim etapem badań była kontrola pomiarowa przedmiotu w oparciu o zaktualizowaną doku-mentację konstrukcyjną. W przypadku braku zgodności wymiarowej z dokumentacją wyrób powinien zostać przekazany do poprawek. Nato-miast jeśli jest zgodny, montowany jest w przy-rządzie, po czym sprawdzana zostaje poprawność funkcjonowania płyty.
3. OBIEKT BADAŃ
Obiektem badanym była płyta podstawowa przyrządu wielotaktowego o wymiarach 630x400 mm. Przyrząd podczas eksploatacji wykazywał naturalne zużycie, w wyniku którego legalizo-wano położenia i wielkości otworów ustalają-cych (przesunięcia ich położenia o 0,01–0,02 mm za każdą naprawą) oraz kołkowanie po ustale-niu i skręceustale-niu elementów, co doprowadziło do sytuacji, że istniejąca dokumentacja stała się nieaktualna. Precyzja wykonania znajdujących się na płycie wycięć kształtowych, jak i ich po-łożenia (tolerancja ±0,01 mm), wymagała wyko-nania pomiarów przedmiotu przyrządem lub maszyną o największym dopuszczalnym błędzie pomiaru wynoszącym 10% pola tolerancji. W przypadku, gdy zasada ta trudna jest do spełnienia można przyjąć większy próg wartości <30%. Takie zastrzeżenie jest konieczne dla za-pewnienia współdziałania odtworzonej płyty z pozostałymi elementami w przyrządzie. Obiekt badań – płytę podstawową tłocznika wielotak-towego przedstawiono na rys. 2.
The procedure of preparing current docu-mentation for the base plate calls for its disassem-bly from the multi-stage die followed by mea-surements on a coordinate measuring machine. By means of the function of measuring geomet-rical figures, curves and surfaces, a map of the positions of geometrical features on the plate was generated. This model was then imported into CAD software. Next, detailed design documen-tation was prepared and served as the basis for manufacturing a metal plate. The final stage of research was measurement control of the object based on the updated detailed design documen-tation. In the event of a lack of dimensional con-sistency with the documentation, the product should be sent back for corrections. But if it is compliant, it is installed in the die, after which the correctness of the plate’s operation is verified.
3. OBJECT OF STUDY
The studied object was the base plate of a multi-stage die, with dimensions 630x400 mm. During operation, the die exhibited natural wear, and because of this, the positions and sizes of pin-holes were verified (0.01–0.02 mm shift in their position after every repair), and pinning was per-formed after positioning and fastening of ele-ments, which led to the situation where the exis-ting documentation became inaccurate. The pre-cision of making shaped recesses on the plate and of their positions (tolerance ±0.01 mm), required measurements of the object with a device or ma-chine with maximum permissible error of mea-surement amounting to 10% of the tolerance field. In the case where it is difficult to follow this rule, a greater threshold <30% can be ac-cepted. However, this rule is necessary for en-suring inter-operation of the reproduced plate with other parts in the die. The object of study – base plate of multi-stage die – is presented in Fig. 2.
Rys. 2. Płyta podstawowa Fig. 2. Base plate
4. URZĄDZENIE POMIAROWE WYKORZYS-TANE DO BADAŃ
Współrzędnościowa maszyna pomiarowa umożliwia przeprowadzenie pomiarów przestrzen-nie skomplikowanych elementów geometrycz-nych, które można sprowadzić do typowych fi-gur geometrycznych. Możliwość pomiaru w trzech osiach, różnorodność wielkości i długości sond stykowych oraz bezstykowych umożliwia pomiar przedmiotów trudno mierzalnych podstawowymi przyrządami pomiarowymi. Instytut Obróbki Plastycznej w ramach infrastruktury pomiaro-wej posiada współrzędnościową maszynę po-miarową firmy Wenzel. Jest to model LH 108 o zakresie pomiarowym 1000x1200x800 mm (rys. 3). Zastosowane wysokiej klasy przetwor-niki i serwonapędy powodują, że maksymalny dopuszczalny błąd pomiaru długości MPEL
wy-nosi 1,7+(L/350) µm. Dla przedmiotu badań (L=630 mm) wynosi 3,5 µm. Współrzędnościowa maszyna pomiarowa wyposażona jest w oprog-ramowanie Metrosoft Quartis służące do jej ob-sługi. Poza funkcjami związanymi z przeprowa-dzaniem pomiaru oraz obróbką otrzymanych wyników umożliwia wyeksportowanie zmierzo-nych elementów geometryczzmierzo-nych w postaci gra-fiki wektorowej w formacie *.iges (Initial Graphics Exchange Specification). Format ten obsługiwany jest przez większość programów służących do przestrzennego i płaskiego modelowania typu CAD. Do opracowania dokumentacji technicz-nej z zaimportowanych danych pomiarowych wykorzystano oprogramowanie inżynierskie Autocad 2009 Mechanical.
4. MEASURING DEVICE USED FOR TESTS
The coordinate measuring machine makes it possible to conduct measurements of spatially complicated geometrical elements, which can be simplified to typical geometrical figures. The possibility of measurement on three axes and the diversity of size and length of contacting and contactless styluses enables measurement of ob-jects that are difficult to measure with basic measuring instruments. As part of its measur-ing infrastructure, the Metal Formmeasur-ing Institute has a coordinate measuring machine from the Wenzel company. This is an LH 108 model with a measuring range of 1000x1200x800 mm (Fig. 3). The high-class transducers and servo-motors app-lied in this machine afford a maximum per-missible error of length measurement MPEL of
1.7+(L/350) µm. For the tested object (L=630 mm), this error is 3.5 µm. The coordinate mea-suring machine is equipped with Metrosoft Quartis software, which is used to operate it. Besides func-tions related to measurement and processing of obtained results, this software also makes it pos-sible to export measured geometrical elements in the *.iges (Initial Graphics Exchange Specification) vector graphics format. This format is supported by the majority of CAD software for 3D and 2D modeling. Autocad 2009 Mechanical engineering software was used to prepare technical documen-tation using the imported measuring data.
Rys. 3. Współrzędnościowa maszyna pomiarowa Wenzel LH 108 Fig. 3. Wenzel LH 108 coordinate measuring machine
5. WYNIKI BADAŃ I ICH ANALIZA
Istotnym aspektem pomiaru obiektu badań na współrzędnościowej maszynie pomiarowej było wytypowanie elementów geometrycznych dla przedmiotu, które posłużą do zbudowania układu współrzędnych. Początek tego układu stanowi bazę wymiarową w dokumentacji kons-trukcyjnej. Ocenie poddano bazowania w opar-ciu o różne elementy:
− powierzchnie boczne płyty, − otwory pod tuleje ślizgowe.
Tworzenie bazy wymiarowej w oparciu o płaszczyzny zbudowane na bokach płyty pod-stawowej wykazywało zróżnicowane wyniki. Zmieniały się one w zależności od miejsc zbie-rania punktów pod budowę płaszczyzny. Oz-nacza to, że frezowanie równoległe boków płyty wykonane było w szerszym zakresie tolerancji. Powyższy aspekt uniemożliwiał zbudowanie uk-ładu równoległego do boków płyty, co skutko-wało zmianami położenia współrzędnych między poszczególnymi elementami geometrycznymi na płycie, w zakresie od 0,005 do 0,03 mm.
Natomiast otwory pod tuleje ślizgowe wy-konywane są w tolerancji H5. Podczas eksplo-atacji oraz montażu i demontażu tłocznika ule-gają one odkształceniom w zakresie sprężystym, które są najmniejsze w porównaniu do pozos-tałych obciążonych elementów przyrządu. Wy-soka klasa tolerancji wykonania otworów prze-łożyła się na stabilność lokalizowania układu współrzędnych. Pomimo zróżnicowanego poło-żenia zbieranych punktów (wysokość i rozsta-
5. RESEARCH RESULTS AND ANALYSIS A significant aspect of measuring the object of study on the coordinate measuring machine was the selection of geometrical elements for the object, which will serve to build the coordinate system. The origin of this system constitutes the dimensional base in the design documentation. Various elements were evaluated for use as the basis:
− side surfaces of the plate, − holes for sliding sleeves.
The dimensional base consisting of the pla-nes constructed on the sides of the base plate pre-sented varying results. They changed depending on the point collection sites for construction of the plane. This means that parallel milling of the plate’s sides was performed with a wider to-lerance range. This made it impossible to build a system parallel to the plate’s sides, resulting in changes of coordinate positions between indivi-dual geometrical features on the plate within the range from 0.005 to 0.03 mm.
However, holes for sliding sleeves are made with H5 tolerance. During operation, installa-tion and disassembly of the die, they are med within the elastic range, and these defor-mations are the lowest in comparison to other loaded elements of the tool. The high tolerance class of the holes translated to stability of loca-lizing the coordinate system. Despite the varied positions of collected points (height and distri-bution circumference), the same location of the
wienie na okręgu) uzyskiwano tę samą lokalizację początku układu współrzędnych. Wykonanie otworów kształtowych i ustalających względem tak przyjętego początku układu współrzędnych zapewni współosiowość otworów ustalających płyty podstawowej względem otworów na po-zostałych płytach przyrządu wielotaktowego.
Wynikiem przeprowadzonych pomiarów w oparciu o otwory jest zbiór elementów geo-metrycznych zrzutowanych na płaszczyznę z wy-miarami i określonymi położeniami względem zbudowanego początku układu współrzędnych, zapisanych w postaci raportu. Dodatkowo prog-ram Metrosoft Quartis posiada opcję eksportu zmierzonych elementów geometrycznych w for-macie *.iges. Umożliwiło to zaimportowanie da-nych do programu Autocad 2009 Mechanical i wykonanie pełnej dokumentacji konstrukcyjnej obiektu badawczego. Na rys. 4 przedstawiono zrzut ekranu z programu Metrosoft Quartis pod-czas wykonywania pomiarów płyty na którym widać pomierzone cechy geometryczne płyty oraz zbudowany układ współrzędnych.
coordinate system’s origin was obtained. Making shaped holes and pinholes relative to such an origin will ensure co-axiality of the base plate’s pinholes relative to holes on other plates of the multi-stage die.
The result of measurements based on holes is a set of geometrical elements projected onto the plane, with dimensions and positions defined re-lative to the constructed origin of the coordinate system, saved in the form of a report. In addition, Metrosoft Quartis software includes the option of exporting measured geometrical features in *.iges format. This made is possible to import data to Autocad 2009 Mechanical software and generate complete design documentation of the object of study. Fig. 4 presents a screenshot of Metrosoft Quartis software during measurements of the plate, which shows measured geometrical features on the plate and the constructed coor-dinate system.
Rys. 4. Zrzut ekranu z programu Metrosoft Quartis podczas wykonywania pomiarów Fig. 4. Screenshot of Metrosoft Quartis software during measurements
Na podstawie opracowanej dokumentacji konstrukcyjnej wykonano płytę podstawową w metalu. Następnie przeprowadzono kontrolę pomiarową dla wykonanej płyty. Wyniki po-miarów nie wykazały przekroczenia zdefiniowa-nych wielkości pól tolerancji wymiaru i kształtu. Tak przygotowany detal zostanie zamontowany w układzie całego tłocznika (rys. 5) i przetesto-wany w zestawieniu z pozostałymi narzędziami.
A metal base plate was manufactured on the basis of the prepared design documentation. Next, measuring control of the manufactured plate was performed. Measurement results did not show exceedances of defined tolerance field values for dimensions and shapes. The detail prepared in this manner will be installed in the multi-stage die (Fig. 5) and tested in conjunc-tion with other tools.
Rys. 5. Tłocznik wielotaktowy Fig. 5. Multi-stage die
6. PODSUMOWANIE
W pracy przedstawiono możliwości wyko-rzystania inżynierii odwrotnej do zweryfikowania i zaktualizowania dokumentacji technicznej płyty podstawowej w tłoczniku wielotaktowym. W wy-niku przeprowadzonych badań i analiz z wyko-rzystaniem maszyny współrzędnościowej oraz oprogramowania Metrosoft Quartis opracowano poprawną dokumentację wyrobu. Na tej pod-stawie wykonano płytę w metalu, która w dal-szej kolejności zostanie poddana testom jej współ-działania z innymi elementami tłocznika. Zak-ładany cel został osiągnięty dzięki prawidłowo opracowanej metodyce badawczej oraz poprzez właściwy dobór elementów określających poło-żenie układu współrzędnych oraz systemu po-miarowego. Oznacza to, że możliwe jest aktuali-zowanie lub całkowite odtwarzanie dokumen-tacji konstrukcyjnej podobnych elementów ma-szyn i urządzeń według powyższego schematu badawczego.
PODZIĘKOWANIA
Badania sfinansowano w ramach realizacji pracy statutowej: „Wykorzystanie inżynierii odwrotnej w projektowaniu oraz kontroli zmian wymia-rowych w cyklu życia części maszyn”. Nr pracy: BO .901.0052.
6. CONCLUSIONS
This article presents the possibilities of uti-lizing reverse engineering to verify and update the technical documentation of a base plate in a multi-stage die. As a result of conducted tests and analyses using a coordinate measuring ma-chine and Metrosoft Quartis software, correct product documentation was prepared. On this basis, a metal plate was manufactured and will be subjected to further tests of its inter-operation with other parts of the multi-stage die. The assumed goal was achieved thanks to properly developed research methodology and through the proper selection of elements defining the po-sition of the coordinate system and measuring system. This means that it is possible to update or completely reproduce the design documenta-tion of similar machine parts and devices accor-ding to the research scheme presented above.
ACKNOWLEDGEMENTS
The research was financed within the scope of the statutory work: “Utilisation of reverse engi-neering in designing and dimensional changes control in the life cycle of machine parts”. Work no.: BO .901.0052.
LITERATURA
[1] Rapid Prototyping & Reverse Engineering. 2009. Raport 3DCAD.pl. Dostęp online:
http://en.calameo.com/read/0000480449feab92ed4b2 [2] Wykorzystanie systemu skanowania 3D Atos Triple Scan w kontroli jakości, archiwizacji i regeneracji odkuwek i matryc. Broszura informacyjna firmy ITA Sp. z o. o.
[3] Gessner A. 2012. „Minimalizacja naddatków obrób-kowych w korpusach żeliwnych”. Modelowanie Inżynierskie 13 (44): 75–82.
[4] Zgórniak P., W. Stachurski. 2014. „Wykorzystanie Laserowego Skanera 3D oraz współrzędnościowej maszyny pomiarowej do budowy i oceny modelu koła zębatego”. Mechanik 87 (8-9): 438-450. [5] Będkowski B., J. Madej. 2011. „Optymalizacja
Mo-delu Stanowiska Pracy z Wykorzystaniem Inżynierii Odwrotnej”. Acta Mechanica et Automatica 5 (3): 10–15. [6] Kachel S., A. Kozakiewicz, T. Łącki, A. Olejnik. 2011. „Zastosowanie inżynierii odwrotnej do procesu odtwarzania geometrii układu wlotowego silnika RD-33 w samolocie MIG-29”. Prace Instytutu Lotnictwa 4: 6–84.
[7] Karbowski K. 2008. Podstawy Rekonstrukcji Ele-mentów Maszyn i Innych Obiektów w Procesach Wytwarzania. Monografia 367. Kraków: Politechnika Krakowska.
[8] Dzienis P., A. Łukaszewicz. 2011. „Przygotowanie danych CAD w procesie inżynierii odwrotnej w rzeźbiarstwie”. Postępy Nauki i Techniki 7: 133–140.
REFERENCES
[1] Rapid Prototyping & Reverse Engineering. 2009. Raport 3DCAD.pl. Online access:
http://en.calameo.com/read/0000480449feab92ed4b2 [2] Wykorzystanie systemu skanowania 3D Atos Triple Scan w kontroli jakości, archiwizacji i regeneracji odkuwek i matryc. Information booklet of ITA Sp. z o.o. company.
[3] Gessner A. 2012. “Minimalization of machining allowances for cast iron bodies”. Modelowanie Inżynierskie 13 (44): 75–82.
[4] Zgórniak P., W. Stachurski. 2014. “Wykorzystanie Laserowego Skanera 3D oraz współrzędnościowej maszyny pomiarowej do budowy i oceny modelu koła zębatego”. Mechanik 87 (8-9): 438-450. [5] Będkowski B., J. Madej. 2011. “The optimization of
the workplace with the use of Reverse Engineering (RE)”. Acta Mechanica et Automatica 5 (3): 10–15. [6] Kachel S., A. Kozakiewicz, T. Łącki, A. Olejnik. 2011. “Zastosowanie inżynierii odwrotnej do procesu odtwarzania geometrii układu wlotowego silnika RD-33 w samolocie MIG-29”. Prace Instytutu Lotnictwa 4: 6–84.
[7] Karbowski K. 2008. Podstawy Rekonstrukcji Ele-mentów Maszyn i Innych Obiektów w Procesach Wytwarzania. Monografia 367. Kraków: Politechnika Krakowska.
[8] Dzienis P., A. Łukaszewicz. 2011. “Preparation of CAD data in the process of reverse engineering in sculpture”. Postępy Nauki i Techniki 7: 133–140.
