2017年7月24日星期一

逆向工程設計


  逆向工程設計是相對於正向工程而言的。一般的產品設逆向工程計是根據產品的用途和功能,先有構想,再通過計算機輔助設計成圖紙,通過加工制造而最後成型定產的。而通常我們所說的逆向工程是根據現有的產品。並把現有的產品實物通過鐳射掃描和點采集等手段,獲取產品的三維數據和空間幾何形狀,把獲取的數據通過計算機專業設計軟件設計成圖紙,用於生產制造的過程。也有的通過制造模型的方法,而作為逆向的樣板,也屬於逆向工程設計的範圍。逆向工程設計不是簡單的復制和模仿。而是運用相關手段對產品進行分析再設計等創新處理。從而使產品表現出更加優良的性能。縮短新產品的開發周期,提高設計開發效率。
  逆向工程是在計算機輔助設計中完成的,所以必須用到計算機專業設計軟件。目前使用較廣泛的逆向工程軟件有:
  PRO/Engineer操作軟件是美國參數技術(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數化著稱,是參數化技術的最早應用者,在目前的三維造型軟件領域中占有著重要地位,Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領域的新標准而得到業界的認可和推廣。是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一,特別是在國內產品設計領域占據重要位置。
  user guide簡稱UG。這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統,它功能強大,可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基於工作站,但隨著PC硬件的發展和個人用戶的迅速增長,在PC上的應用取得了迅猛的增長,目前已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。
  CATIA是法國達索的產品開發旗艦解決方案。作為PLM協同解決方案的一個重要組成部分,它可以幫助制造廠商設計他們未來的產品,並支持從項目前階段、具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業設計流程。廣泛應用於航空航天,汽車工業,造船工業,廠房設計和加工裝配等領域。

  SolidWorks軟件是世界上第一個基於Windows開發的三維CAD系統。涉及航空航天、機車、食品、機械、國防、交通、模具、電子通訊、醫療器械、娛樂工業、日用品/消費品領域。

打樣的對比


  圖像再現性能
  彩色圖像再現性樣品能包括圖像(包括線條文字)的階調範圍(亦稱反差)、實地或飽和色的密度或色度、灰平衡、層次曲線的還原性(包括亮調、中間調、暗調層次再現和網點擴大率再現以及細膩的質感等。
  無論哪種彩色管理軟件,通過測量需模擬印刷的標准文件色塊和所配打印機的標准文件色塊,分別得到ICC格式的數據,經彩色管理系統軟件計算,建立打樣過程所需的特性校准文件Profile。這樣,所有需打樣的頁面圖像文件(包括PS、TIFF格式文件RIP後的數據),只要送至數碼打樣系統,就能輸出與後續印刷相匹配的打RP樣樣張。無論印刷用什麼樣的紙張(如銅版紙、膠版紙或者新聞紙,甚至塑料、卡紙等承印物)、什麼系列的油墨,數碼打樣系統均可模擬。如果說目前各種不同數碼打樣系統在打樣質量上還有微小差別的話,這主要反映了它們所配套的彩色管理軟件的性能差別。
  傳統打樣技術,由於打樣機在速度、壓力、壓印方式等方面均與實際印刷不同,因此傳統打樣很難模擬實際印刷,印刷也很難追上傳統打樣的效果,而數碼打樣的樣張在實際使用中,印刷機操作人員普遍感到較易模擬,這是由於數碼打樣與印刷在整個色空間中的色差要小於傳統打樣與印刷之間的色差。
  分辨率
  由於數碼打樣系統通常采用噴墨打印或鐳射打印技術,一般輸出的是調頻網點或連續色調結構,因此只要有600dpi以上的輸出分辨率,其打樣的樣張即可達到調幅網點150lpi的效果。現在大多數彩色打印機均可達到這樣的圖像分辨率。
  新一代數碼打樣系統的RIP可以輸出與實際印刷效果一致的調幅網點,因此要求打印機有更高的分辨率。目前,EPSON噴墨打印3D列印機輸出分辨率最高可達2880dpi,HP噴墨打印機最高可達2400dpi,輸出與實際分辨率效果一致的調幅網點圖像,是沒有問題的。當然從實際網點結構來看,樣張上的網點邊緣沒有實際印刷網點清晰,只不過用網眼看不見這種微細差別,人們需要的是整個圖像的視覺分辨率與印刷相同即可。
  傳統打樣有可能由於套印不准而造成圖像清晰度下降,而數碼打樣不存在套印不准的問題。
  穩定性與一致性
  毫無疑問,由於數碼打樣系統是由數碼頁面文件直接送至打樣系統,在輸出樣張之前,全部由數碼信號控制和傳輸,因此無論何時輸出,哪怕時間相隔數周、數月甚至數年,同一電子文件輸出的效果是完全一致。當然這種穩定性的前提是彩色打印機硬件性能,如噴墨的墨滴大小、墨水和承印我一能等保持一致。
  對於傳統膠印打樣技術,除了紙張、油墨、PS版應該保持穩定(實際上是很困難的)以及機械打樣設備的狀態(如版台“壓力”、紙台“壓力”、橡皮布和襯墊的高度、水輥和墨輥的壓力等)應保持正常外,傳統打樣的效果還受環境條件(溫度、濕度)、墨理。量及其均勻性、水墨平衡等諸多因素的影響,打樣過程中相連樣張的實地密度無法保持一致,更不用說還取決於操作人員的水平等為因素了。
  相對於傳統打樣,數碼打樣幾乎不受環境、設備、工藝等方面的影響,更不受操作人員的影響,其穩定性、一致性十分理想,因此數碼打樣系統作為網絡打樣設備來使用,即人人可以使用數碼打樣系統輸出樣張。
  輸出速度
  很長時間以來,數碼打樣系統的輸出速度一直是該技術能否普及推廣的瓶頸。直到市場上出現大幅面、高分辨率噴墨打印機後,輸出一張大對開(102cm×78cm)720dpi樣張的時間,需要40分鐘以上,這還不包括RIP解釋的時間。現在同樣幅面、相同分辨率的樣張的輸出時間,有多種機型可在5分鐘之內完成,這樣的樣張輸出速度,遠遠快於傳統打樣的時間(一般單色打樣機完成四色大幅面打樣的時間需2小時左右)。之所以數碼打樣速度顯著加快,主要取決於多噴嘴噴墨打樣技術的開發和快速RIP打樣以及服務器,有的打樣服務器可以同時控制4台數碼打樣機。
  打樣幅面

  過去,一般高性能數碼打樣系統多為A3(八開)幅面。隨著噴墨打印機打樣硬件分辨率和速度的逐步提高、墨盒容量的加大、不停機更換墨盒技術的應用,大幅面輸出的噴墨打印機層出不窮,目前已有輸出幅寬達1。5米以上的數碼打樣系統,各種幅面的機型完全可以模擬逆向工程各種印刷機幅的效果。

打樣


  在印刷生產過程中,用照相方法或電打樣子分色機所制得並作了適當修整的底片,在印刷前印成校樣或用其他方法顯示制版效果的工藝。目的是確認印刷生產過程中的設置RP、處理和操作是否正3D列印確,為客戶提供最終印刷品的樣品,並不要求在視覺效果和質量上與最終印刷品完全一樣。打樣大體可以分為三樣品種方法,即打樣機打樣、(色粉)簡易打樣、數字打樣。
  最傳統的也是最可靠的一種打樣方法。它使用與正式印刷機相似的設備、印版、紙張和油墨,但打樣機一般都是單色或雙色機(一次運行只能得到一種或兩種顏色),自動化程度不高,需要很高的操作技能和經驗,而且必須事先制作印版,因此打樣機打樣效率低、需要恆溫恆濕環境控制、成本較高。這種打樣方法在中國、日本等國家應用廣泛。
  一種利用光化學反應獲得影像和彩色的打樣技術,主要有疊層膠片打樣和色粉打樣兩種。這兩種方法的共同特點是將分色網點膠片(如黃版)與附著在膠片或紙張底基上的感光高分子塗層疊合(采用抽真空的方法),通過分色加網膠片一側用紫外光源進行曝光,使曝光部分成為不可溶或失去黏著性,然後經過溶液顯影或色粉顯影,即可得到彩色影像。所不同的是,前者使用分別攜帶有黃、品紅、青、黑顏料的感光高分子塗層的四張膠片,將曝光、溶液顯影處理後的膠片疊合在一起即可得到一張透射型彩色樣張;後者使用一張與實際印刷品相同的紙張,將無色黏性高分子塗層(類似於不干膠)附著在上面(采用專用的覆膜機),經過曝光、色粉顯影處理,重復四次,即可得到一張反射型彩色樣張。色粉打樣起始於20世紀70年代中期,在歐、美等國家應用廣泛,但由於成像過程與實際印刷過程相差甚遠,很難做到樣張與印刷品完全一致。
  不同於上述兩種方法,既不需要中介的分色網點膠片,也不需要印版。將數字印前系統(計算機)中生成的數字彩色圖像(又稱數字頁面或數字膠片)直接轉換成彩色樣張,即從計算機直接出樣張。數字打樣分為軟打樣和硬打樣。軟打樣是將數字頁面直接在彩色顯示器(如計算機顯示屏)上進行顯示,它能夠做到與計算機處理實時顯示,具有速度快、成本低的優點,但因為是加色法顯色原理,而且材質和觀察條件也與實際印刷品相差較遠,如今出現利用液晶顯示屏的軟打樣,已有改進。硬打樣如同計算機彩色噴繪一樣,直接將數字頁面轉換成彩色硬拷貝(采用噴墨打印、染料升華、熱蠟轉移、彩色靜電照相等成像技術)。由於計算機圖像處理和模擬、控制技術的進步,盡管紙張和呈色劑都與實際印刷不完全一樣,但數字硬打樣已經可以做到與實際印刷品效果逆向工程非常接近,高質量的產品(如染料熱升華)可達到95%以上的完全一致。

  數字打樣是20世紀90年代初期才興起的打樣方法,但其快速、高效和直接數字轉換的特點與印刷技術數字化和網絡化的發展完全吻合,21世紀初已成為主要的打樣方法之一。

3D列印拋光機,給創意做個“拉皮兒”

  自從有了3D列印機,很多立體的3D列印設想便可以順暢地從腦子裡溜出來了。可是當你把玩它的時候,驚喜之余會不會有一絲絲遺憾?
  乍一看,它的形狀確實與你的構想如出一轍。仔細瞅瞅又會發現,它的表面布滿或粗或細的“皺紋”,而且沒有光澤。沒辦法,3D列印機是分層打印,紋理恐怕難以避免。
  那就靠後RP期加工吧。如果要給自己的創意成果做個“拉皮兒”,你會想到什麼工具?小刀,銼子,還是膩子?不不不,這些都不需要,你只要把它放進Polysher 3D列印拋光機,再往裡面倒點酒精就可以了。
  Polysher 3D列印拋打樣光機長得就像一台家用加濕器。其實它的功能和加濕器還真有點類似。只不過,加濕器是把水霧化並噴出來,而Polysher是把樣品濃度為75%以上的醫用酒精霧化並留在密封的腔體裡。而且,Polysher霧化的程度要比加濕器高得多。
  拋光的過程很簡單。Polysher 3D列印拋光機的腔體內部有個圓形的托盤,在底座按下相關按鈕,讓托盤緩緩升起,就可以把3D列印出來的小玩意放在托盤上。托盤降落下來後,打開霧化功能,托盤開始慢慢旋轉,酒精噴霧徐徐吐出,它就開始享受“美容”服務了。

  “拋光的原理是讓酒精和3D列印耗材發生化學反應。”威控睿博產品經理於良介紹逆向工程,Polysher之所以可以使用廉價的醫用酒精對3D打印物品進行拋光,秘密還在於3D列印的耗材之中。