Merriam-Webster 는 리버스 엔지니어링을 제품이나 장치를 분해하고 검사하여 제조와 관련된 개념을 발견하는 프로세스로 정의합니다.

이것은 새로운 개념이 아니며, 전쟁 중에 상대방의 기술적 비밀을 밝히기 위해 리버스 엔지니어링이 주로 사용되었던 고대로 거슬러 올라갑니다. 다소 최근의 악명 높은 예는 제2차 세계 대전 중에 연합군이 알아낸 수수께끼 기계입니다 .

 

오늘날 리버스 엔지니어링은 일반적인 디자인 워크플로 의 반대 방향을 취하여 물리적 객체의 형상을 디지털 3D 모델로 변환하는 프로세스와 더 일반적으로 연관됩니다 . 그러나 이러한 “현대적인” 리버스 엔지니어링은 3D 스캐닝과 같은 비교적 새로운 기술을 통해서만 가능합니다.

 

3D 스캐닝 이전의 기존 리버스 엔지니어링에는 시간이 많이 걸리는 수동 작업과 캘리퍼와 같은 도구가 필요했습니다. 이것은 오늘날 시장에서 부품 및 제품의 고품질 표준과 관련 총 비용을 고려하여 리버스 엔지니어링 응용 프로그램의 범위를 심각하게 제한했습니다.

3D 스캐닝은 매우 빠르고 정확한 방식으로 가장 복잡한 부품의 형상도 효율적으로 캡처할 수 있습니다. 대형 도킹 펌프 는 예를 들어 레이저 3D 스캐닝의 도움으로 단 20분 만에 캡처되었습니다.

이 기술은 다음 섹션에서 살펴보겠지만 단순한 벤치마킹 및 부품 재생산 이상의 상황에서 리버스 엔지니어링의 사용을 가능하게 했습니다.

 

3D 스캐닝 및 리버스 엔지니어링의 주요 응용 프로그램

3D 스캐닝을 사용한 리버스 엔지니어링은 제품 개발 및 제조에 많은 가능성을 제공합니다. 전반적으로 리버스 엔지니어링의 다양한 용도는 부품 복제, 기존 부품의 변형 생성 또는 기존 환경이나 개체를 기반으로 완전히 새로운 부품 개발의 세 가지 주요 응용 프로그램으로 나눌 수 있습니다.

1. 부품 재생성 및 복제

3D 스캐너의 가장 일반적인 용도 중 하나는 원래 공급업체에서 사용할 수 없거나 적절한 문서가 없는 손상되거나 마모된 부품을 재생성 하는 것입니다. 이것은 오래된 기계나 구형 차량으로 작업할 때 흔히 발생하는 문제이며 캘리퍼스와 같은 수동 리버스 엔지니어링 도구를 사용하는 것은 항상 어려운 일입니다.

그러나 우수한 3D 스캐너와 적절한 소프트웨어를 사용하면 간단한 작업이 될 수 있습니다. 예를 들어 Katsuya Tanabiki 는 오래된 오토바이 헬멧의 방패 노치를 리버스 엔지니어링하는 과정을 공유했습니다 . 헬멧에는 두 개의 실드 노치가 있었지만 하나는 부러졌고 교체용 노치를 구하기가 너무 어려웠습니다. 이 작은 부분은 고정 모드에서 EinScan Pro 2X 로 3D 스캔 되었고 나중에 3D 인쇄되었습니다.

 

그러나 부품의 실제 제작이 항상 최종 목표는 아닙니다. 특히 항공우주 및 자동차 산업에서는 의도적으로 리버스 엔지니어링을 사용하여 구성 요소를 디지털화하고 레거시 부품의 디지털 인벤토리를 생성합니다. 이러한 디지털화된 구성 요소를 ” 디지털 트윈 “이라고 합니다.

 

여기서 3D 스캐닝은 이러한 부품의 복잡성과 엄격한 치수 요구 사항 및 충족해야 하는 표준을 고려할 때 필수 불가결합니다. 예를 들어 Print3DD로 역설계된 이 작은 터빈을 살펴보겠습니다 . 블레이드의 독특한 형상은 3D 스캐닝 없이는 정확하게 재현하는 것이 불가능합니다.

2. 기존 부품 개선

리버스 엔지니어링의 또 다른 목표는 디지털화된 부품을 사용하여 단순히 복제하는 대신 새롭고 개선된 변형을 만드는 것입니다.

이 방법을 사용하면 부품을 처음부터 새로 만드는 시간과 비용을 크게 줄일 수 있으며 더 큰 어셈블리에 속하는 구성 요소에 완벽하게 맞출 수 있습니다.

대만 회사인 Kiden Design은 3D 스캐닝, CAD 및 3D 프린팅을 사용하여 파이프를 최적화하는 리버스 엔지니어링 프로세스를 설명했습니다. 핸드헬드 모드에서 사용 되는 EinScan Pro HD 3D 스캐너는 나중에 소프트웨어에서 함께 꿰매어진 두 개의 반대쪽에서 파이프의 불규칙한 형상을 캡처했습니다. 얻은 정확한 3D 모델 덕분에 형상을 CAD에서 쉽게 최적화할 수 있었습니다.

 

새로운 버전의 물리적 물체를 만드는 데 사용되는 리버스 엔지니어링의 또 다른 좋은 예는 Voxel 3D의 3D 스캐닝 및 CNC 목각으로 가구 부품을 사용자 정의하는 것입니다 . 이 프로젝트에서는 한 가구의 조각된 장식품을 3D 스캐닝으로 디지털화하고 다른 부분으로 통합했습니다.

 

3.완전히 새로운 부품 만들기

3D 스캐닝의 등장으로 디지털화된 부품을 참조로 활용하여 완전히 새로운 부품을 만드는 리버스 엔지니어링을 위한 또 다른 애플리케이션이 가능해졌습니다.

이 절차는 일반적으로 너무 복잡하거나 불규칙한 인터페이스가 있는 기존 부품에 단단히 끼워야 할 때 사용됩니다.

이를 설명하기 위해 Fuller Moto 자동차 맞춤화 상점의 사용 사례를 살펴보겠습니다. Bryan Fuller와 그의 팀은 EinScan Pro 2X Plus 를 사용하여 1967년형 Lincoln Continental의 전체 발밑 공간을 3D 스캔했습니다. 디지털화된 영역은 새로운 킥 패널을 설계하는 데 참조로 사용되었으며 , Footwell의 정밀한 3D 모델을 통해 새 부품이 맞춤형 차량에 완벽하게 장착될 수 있었습니다.

 

이 특정 기술은 또한 신체 부위가 독특하고 수동 방법을 사용하여 정확하게 복제하기 어렵기 때문에 의료 전문가들에 의해 일반적으로 실행됩니다. 여기에서 3D 스캐닝은 인체 부품 및 표면을 디지털화하는 효율적인 도구임이 다시 한 번 입증되었습니다.

예를 들어 이어몰드는 보청기에서 외이도로 소리를 전달하는 데 도움이 되는 환자별 부품입니다. 처음부터 새 이어몰드를 서비스하거나 생성하는 데 몇 주가 걸릴 수 있으며, 그 동안 환자는 이어몰드 없이 청각 문제를 경험합니다.

그러나 3D 스캐닝 및 3D 프린팅을 사용한 리버스 엔지니어링 방법 덕분에 토론토의 Hearing Beyond Audiology Clinic은 단 하루 만에 임시 이어몰드를 생산할 수 있습니다. 임시 액세서리를 사용하면 이어몰드가 생산되거나 다른 시설에서 서비스를 받기를 기다리는 동안 환자가 청력을 유지할 수 있습니다.

 

3D 스캐닝을 사용한 유사한 리버스 엔지니어링 방법은 안면 보철물 및 맞춤형 보조기 제작에도 활용됩니다 .

좋은 리버스 엔지니어링 작업을 만드는 것은 무엇입니까?

위의 사용 사례는 리버스 엔지니어링에서 3D 스캐닝의 핵심 역할을 명확하게 보여줍니다. 3D 스캐닝으로 캡처한 데이터의 효율성과 정확성이 성공적인 리버스 엔지니어링 프로세스에 중요하다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

그러나 데이터를 처리하고 3D 모델로 작업하는 데 사용되는 소프트웨어 도구는 리버스 엔지니어링에서 원하는 결과를 얻는 데에도 필수적입니다.

좋은 데이터와 적절한 소프트웨어의 중요성을 이해하기 위해 3D 스캐닝을 사용한 리버스 엔지니어링의 주요 단계를 살펴보겠습니다.

1. 데이터 수집

리버스 엔지니어링 프로세스의 첫 번째 단계는 데이터 수집 입니다. 방법에 관계없이 적절한 계획과 준비는 좋은 데이터와 좋지 않은 데이터의 차이를 만들 수 있습니다.

3D 스캐닝을 사용 하면 적절한 구성(휴대용 또는 고정식)과 턴테이블, 고정 장치 및 보정 패널과 같은 액세서리를 포함하여 작업에 맞는 올바른 장치를 선택해야 합니다 . 장치의 올바른 보정 은 품질 데이터를 획득하는 데에도 중요합니다.

디지털화할 지역이나 부품은 일반적으로 일종의 준비가 필요합니다. 좋은 청소 외에도 일부 3D 스캐닝 장치는 반사 표면에 마커 또는 특수 코팅을 사용해야 합니다.

또한 디지털화 프로세스를 시작하기 전에 주변 조건을 고려해야 합니다. 제어된 환경(예: 직사광선이 없는 실내, 깨끗한 탁상 등)은 데이터의 노이즈를 줄이기 위해 항상 선호되지만 항상 가능한 것은 아닙니다.

위의 모든 요소는 적절한 데이터 수집에 기여하며, 이는 다음에 데이터를 얼마나 빠르고 쉽게 처리할 수 있는지 결정합니다.

2. 후처리

리버스 엔지니어링 프로세스의 다음 단계는 수집된 데이터 또는 ” 포인트 클라우드 “의 후처리와 관련됩니다. 여기에서 포인트 클라우드는 EinScan 소프트웨어와 같은 소프트웨어 도구로 처리되어 디지털화된 개체의 3D 메시 표현을 생성합니다.

어쨌든 이 초기 단계의 3D 모델은 일반적으로 원하지 않는 캡처된 데이터 제거, 표면 복구 및 간격 채우기와 같은 약간의 개선이 필요합니다.

여기에서 데이터 수집 단계가 왜 중요한지 이해할 수 있습니다. 데이터 품질이 좋을수록 후처리 및 복구가 덜 필요합니다.

사후 처리 단계는 또한 참조 엔티티가 3D 모델에 할당되는 경우 역설계 프로세스의 다음 단계를 촉진해야 하는 절차입니다.

3.CAD 개발

리버스 엔지니어링 프로세스의 마지막 단계는 물리적 개체의 메시 표현을 견고한 3D 모델로 변환하는 것입니다.

메쉬 모델은 정확할 수 있지만 물리적 손상 수정, 변형 생성 또는 새 부품 설계와 같은 추가 처리가 필요한 대부분의 리버스 엔지니어링 응용 프로그램에는 적합하지 않습니다.

 

이 단계에서는 이전 단계에서 정제된 메쉬 모델이 파라메트릭 CAD 도구를 사용하여 모델을 재생성하기 위한 정확한 참조 모델로 작동합니다.

이론적으로 모든 범용 CAD 프로그램이 이를 처리할 수 있지만 리버스 엔지니어링을 위한 특수 목적 소프트웨어는 프로세스를 훨씬 쉽게 만들고 훨씬 더 나은 결과를 얻을 수 있습니다.

리버스 엔지니어링에 적합한 CAD 소프트웨어는 디지털화된 모델을 파라메트릭 모델과 비교할 수도 있어 사용자가 기하학적 및 치수 차이를 확인할 수 있습니다.

결론

리버스 엔지니어링은 과거에 한 번 사용했던 군사적 응용 프로그램에서 먼 길을 왔습니다. 3D 스캐닝 기술은 리버스 엔지니어링을 위한 산업 응용 범위를 넓혀 기업과 소비자 모두에게 혜택을 줍니다.

그럼에도 불구하고 리버스 엔지니어링에서 좋은 결과를 얻으려면 캡처된 데이터의 품질 이 중요합니다. 3D 스캐닝 장치의 선택과 그 기능은 전체 프로세스의 성공에 중심적인 역할을 합니다.

종종 간과되거나 과소평가되지만 리버스 엔지니어링의 후반 단계에서 사용되는 소프트웨어도 매우 중요합니다. 작업을 위한 특정 기본 제공 도구는 제대로 실행된 리버스 엔지니어링 프로세스에서 큰 차이를 만들 수 있습니다.

휴대용 3D 스캐너는 일반적으로 레이저, 구조광 또는 적외선의 세 가지 범주 중 하나에 속합니다. 그러나 이러한 기술 간의 주요 차이점은 무엇입니까?

소개

휴대용 3D 스캐너는 다양한 응용 분야에 적합합니다. 휴대성과 다목적성으로 인해 이 소형 장치는 차량, 야외 고고학 유적지, 심지어 사람과 같은 다양한 물체를 스캔하는 데 사용할 수 있습니다.

휴대용 스캐너는 잠재적인 용도가 매우 많기 때문에 3D 캡처 및 계측 시장은 이제 구매자를 위한 다양한 옵션으로 가득 차 있습니다. 모델은 보급형부터 전문가용 까지 다양 하며 구매자는 종종 자신의 작업 분야에 맞는 기능을 갖춘 스캐너를 찾을 수 있습니다. 그리고 핸드헬드 측면은 품질에 대한 타협을 의미하지 않습니다. 많은 휴대용 스캐너가 정적 또는 데스크탑에 상응하는 스캐너를 능가할 수 있습니다.

그러나 중요한 것은 모든 휴대용 3D 스캐너가 동일한 방식으로 작동하는 것은 아니라는 것입니다. 실제로 스캐너의 광원 기술은 모델마다 완전히 다를 수 있습니다. 일부 스캐너는 레이저 라인 을 사용하여 3D 데이터를 캡처하고 다른 스캐너는 구조화된 광 프로젝션을 사용하며 소수의 제품은 보이지 않는 적외선 을 사용 하여 특정 스캔 문제를 극복합니다.

이 기사에서는 휴대용 3D 스캐너용 능동 비접촉식 스캐닝 기술의 세 가지 주요 유형 간의 차이점을 살펴보고 각 기술의 가장 중요한 장점, 단점 및 응용 분야에 대해 논의합니다.

휴대용 레이저 3D 스캐너

제품 예: FreeScan UE, FreeScan UE Pro

레이저 3D 스캐닝은 삼각 측량이라는 기술을 사용합니다. 이러한 스캐너는 스캔한 물체에 레이저 광(일반적으로 빨간색 또는 파란색)을 비추어 물체 표면에 레이저 점을 만들고 레이저 방출기에서 고정된 거리에 위치한 카메라 또는 센서는 레이저 위치를 캡처합니다. 점. 카메라, 이미 터 및 레이저 도트는 삼각형을 형성합니다.

스캔한 물체의 표면이 레이저 이미터에서 얼마나 떨어져 있는지에 따라 레이저 점이 카메라 시야의 다른 영역에 나타납니다. 스캐너는 레이저 이미터와 카메라의 상대적인 위치와 각도를 기반으로 이 거리를 계산할 수 있으며 충분한 스캔 데이터가 캡처되면 스캔된 물체의 전체 표면 형상을 결정할 수 있습니다.

핸드헬드 레이저 스캐너의 경우 스캐너는 자체 위치를 설정할 수 있어야 합니다(작업자가 지속적으로 이동하기 때문에). 이는 내부 또는 외부 추적 시스템을 사용하여 달성할 수 있습니다.

Shining 3D의 산업 등급 FreeScan UE Pro 와 같은 레이저 스캐너 는 다양한 환경과 다양한 표면 질감을 가진 물체에 사용할 수 있기 때문에 다른 기술보다 선호되는 경우가 많습니다. 이는 레이저 라인이 구조화된 광 프로젝션보다 더 밝기 때문입니다.

이점:

– 레이저 라인은 구조광보다 밝으므로 실외를 포함하여 밝은 환경에서 레이저 스캐너를 스캔하는 데 더 적합합니다.

– 어둡거나 반사되는 표면을 캡처할 때 구조화된 조명보다 우수합니다.

단점:

– 하이브리드 스캐너가 아니면 일반적으로 색상을 캡처할 수 없습니다.

– 다른 기술보다 비쌉니다.

일반적인 애플리케이션:

– 리버스 엔지니어링

– 산업 유지 보수

– 품질 관리

– 과학적 연구

– 건축, 고고학, 자연과학과 같은 분야의 야외 스캐닝

휴대용 구조광 3D 스캐너

제품 예: EinScan Pro HD, EinScan Pro 2X 2020

구조광 3D 스캐닝은 레이저 스캐닝과 다른 방식으로 작동합니다. 이 스캐닝 기술을 사용하면 장치가 좁은 띠의 빛을 스캔한 물체의 표면에 투사합니다. 이러한 밴드는 일반적으로 평행선 또는 기타 패턴의 집합입니다.

다른 유형의 스캐닝 기술과 마찬가지로 구조광 스캐닝은 광원에서 짧은 거리에 위치한 하나 이상의 카메라를 사용합니다. 카메라의 역할은 투사된 빛 패턴이 스캔된 물체의 표면에 닿을 때 캡처하는 것입니다. 물체 표면의 모양. 스캐너는 일련의 계산을 사용하여 변형된 광선을 사용하여 스캔한 물체의 위치, 크기 및 모양을 계산할 수 있습니다.

구조광 스캐너용 광원은 일반적으로 백색광 또는 청색 LED 조명을 비추는데, 이러한 종류의 조명은 높은 수준의 정확도로 제어할 수 있기 때문입니다. 구조광 스캐너에는 일반적으로 추적 시스템이 없지만 대신 스캐닝 소프트웨어가 서로 다른 스냅샷이 겹치는 위치를 인식하는 데 도움이 되는 스캔된 개체에 마커를 사용합니다.

구조광 휴대용 3D 스캐너는 다재다능하며 Shining 3D의 EinScan Pro HD와 같은 일부 모델은 다양한 가능성을 열어주는 컬러 스캐닝을 제공할 수 있습니다. 그러나 밝은 환경에서는 구조광 스캐너를 사용하지 않는 것이 좋습니다. 다른 광원이 있는 경우 카메라가 빛의 띠를 인식하는 데 어려움을 겪기 때문입니다.

이점:

– 캡처는 다른 스캐닝 기술보다 빠를 수 있습니다.

– 하드웨어는 다른 기술보다 저렴합니다.

– 노이즈를 최소화하여 스캔 정확도를 높입니다.

단점:

– 밝은 환경에서 물체 스캔에 약함

– 반짝이거나 어두운 표면을 캡처하는 데 어려움이 있습니다.

일반적인 애플리케이션:

– 리버스 엔지니어링

– 품질 관리

– 작품 및 조각품 스캔

– 포렌식 분석

– VR/게임용 ​​캡처

– 컬러 개체 스캔

휴대용 적외선 3D 스캐너

제품 예: EinScan H

덜 일반적이지만 3D 스캐너에 여전히 중요한 유형의 광원은 적외선입니다. 육안으로는 보이지 않는 적외선은 가시광선보다 파장이 긴 전자기파의 일종입니다.

적외선 스캐너는 일반적으로 구조광 스캐너와 유사한 방식으로 작동합니다. 그러나 투사된 빛은 육안으로 볼 수 없으며 적외선이 스캔된 물체에 닿을 때 캡처하려면 다른 유형의 카메라를 사용해야 합니다. 일반적으로 가시 광선 스캐닝보다 느리고 정확하지 않지만 적외선 스캐닝은 다른 기술에 비해 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다.

적외선 스캐닝의 가장 일반적인 응용 분야 중 하나는 의료 진단, VR 캡처 및 패션과 같은 분야에서 일반적으로 사용되는 인체 스캐닝입니다. 적외선은 육안으로 볼 수 없기 때문에 눈의 불편함 없이 얼굴을 스캔하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 반짝이는 표면에서 반사를 일으키지 않아 머리카락과 같은 복잡한 질감을 스캔하는 데 적합합니다.

적외선 3D 스캐닝은 레이저 스캐닝 및 구조화된 광 스캐닝보다 틈새 시장에 더 가깝고 시장에 나와 있는 제품이 더 적습니다.

이점:

– 시력을 해칠 수 있는 밝은 빛이 없어 안전하고 편안하게 인체 스캐닝

– 반사 또는 기타 광원의 간섭 없음

– 반짝이거나 어두운 표면 스캔에 능숙

단점:

– 일반 스캐닝의 경우 다른 기술에 비해 정확도가 떨어짐

신청:

– 인체 스캐닝

– 자동차 외부와 같이 반짝이거나 어두운 표면 스캔

휴대용 하이브리드 3D 스캐너

제품 예: EinScan H(구조광 + 적외선), EinScan HX(구조광 + 레이저)

시장에서 가장 강력한 휴대용 3D 스캐너 중 일부는 여러 광원을 하나의 장치에 결합합니다. 이를 통해 사용자는 한 유형의 광원의 단점을 쉽게 완화할 수 있습니다.

하이브리드 스캐너의 예로는 구조광과 적외선 스캐닝 기능을 결합한 Shining 3D의 EinScan H가 있습니다. 하이브리드 스캐너는 사람의 얼굴(눈에 안전한 적외선 스캐닝 모드 사용)과 다양한 기타 물체(구조광 프로젝션을 사용하여 더 나은 해상도로 캡처할 수 있음)를 모두 스캔해야 하는 사용자를 대상으로 합니다.

EinScan HX와 같은 일부 3D 스캐너는 구조광과 레이저 스캐닝을 결합합니다. 레이저 스캐닝 기능이 독립적인 레이저 스캐너(예: FreeScan UE)만큼 포괄적이지는 않지만 하이브리드 설정을 통해 사용자는 색상 표면 캡처와 같은 두 가지 기술의 이점을 구조화된 조명 하드웨어와 결합할 수 있습니다. 레이저 하드웨어로 반짝이는 표면을 캡처합니다.

FreeScan UE와 같은 하이브리드 스캐너의 주요 이점 중 하나는 스캔 모드를 빠르게 전환하여 서로 다른 스캐닝 기술의 데이터를 동일한 포인트 클라우드로 결합하는 기능입니다.

이점:

– 여러 기술의 장점 결합

– 다재다능함

단점:

– 학습 곡선이 더 가파를 수 있음

– 단일 광원을 사용하는 스캐너보다 비용이 더 많이 들 수 있음

신청:

– 다양한 특징과 표면을 가진 물체 스캔

주요 고려 사항

여기에서 설명하는 세 가지 스캐닝 광원은 각각 고유한 장점을 제공하며 각각 전문가 수준의 스캔을 캡처할 수 있습니다.

이를 염두에 두고 휴대용 3D 스캐너를 구입할 때 다양한 기술 중에서 선택하기 어려울 수 있습니다. 전반적으로 레이저 스캐너와 구조광 스캐너의 기능 사이에는 상당한 중복이 있습니다. 둘 다 활성 광원과 카메라를 사용하여 스캔 데이터를 캡처하고 올바른 조건에서 고해상도 스캔을 달성할 수 있습니다. 전체적으로 이러한 기술은 예를 들어 좌표 측정기 및 사진 측량 시스템보다 더 많은 공통점을 가지고 있습니다.

즉, 여기에서 논의된 스캐너 유형 간에는 차이점이 있습니다. 다양한 실내 및 실외 환경에서 휴대용 스캐너를 사용하려는 전문가는 레이저 스캐너를 선호할 수 있는 반면, 통제된 환경에서 작은 물체의 세부 스캔을 원하는 전문가는 구조광 스캐너를 사용하는 것이 더 나을 수 있습니다. 이러한 모델은 또한 레이저 스캐너보다 저렴한 경향이 있습니다. 우리가 언급했듯이 적외선 스캐너는 휴대용 스캐닝 환경에서 더 작은 영역을 차지하지만 확실히 용도도 있습니다.

다양한 작업을 위해 3D 스캐너를 배치하려는 사용자는 물론 하이브리드 스캐너를 선호할 수 있습니다. 하이브리드 스캐너는 서로 다른 기술의 조합으로 인해 가장 광범위한 잠재적 응용 프로그램을 제공하는 경향이 있기 때문입니다.