Příspěvek představuje Reverse Engineering používaný ve firmě Škoda Power. Uvádí případy, ve kterých je tato metoda získávání dat vhodná a popisuje hardwarové a softwarové vybavení používané ve firmě Škoda Power k těmto účelům. Na příkladu z praxe ukazuje, jaké výstupy lze z procesu Reverse Engineering získat.
Reverse Engineering je standardní metoda pro získávání dat hojně využívaná zejména v automobilovém průmyslu. Zde se tato metodika využívá například pro tvorbu prototypů nebo automatizovanou kontrolu kvality a je dále přenášena do dalších strojírenských odvětví. V energetice se Reverse Engineering uplatňuje především v rámci oprav parních turbín s příslušenstvím a pro diagnostiku. Je to nástroj, kterým lze získat konstrukční dokumentaci k součástem, u kterých již není z různých důvodů dostupná nebo je nevěrohodná. Věrohodnost dokumentace se snižuje s časovým odstupem od data výroby a každou provedenou úpravou.
Základním principem procesu Reverse Engineering je získání konstrukčních dat z již vyrobeného dílu. V praxi to znamená provést 3D skenování klíčových součástí turbíny a získat tak potřebná vstupní data ve formě „mraku bodů", která je možné dále zpracovat pomocí příslušného hardwarového a softwarového vybavení. Dalším krokem je převod naskenovaných dat na polygonální model v počítači a provedení optimalizace sítě. Takto získaný model již můžeme použít pro generování řezů součástí a pro provedení výpočtů metodou konečných prvků. Polygonální model dále slouží jako podklad pro tvorbu počítačového 3D modelu. Nedílnou součástí procesu je i studium dostupné, byť třeba neúplné dokumentace k rekonstruovaným součástem, záznamů z proběhlých inspekcí nebo oprav a zkušeností z jejich provozu.
Reverse Engineering ve Škoda Power
V oblasti 3D digitalizace se společnost Škoda Power rozhodla jít cestou optického měření (fotogrammetrie) nabízející široké spektrum aplikací - od prostého měření jednotlivých bodů v prostoru až po pokročilé 3D skenování velkých součástí turbín. 3D skener ATOS III Triple Scan XL, který si Škoda Power vybrala, splňuje základní požadavek pro nasazení v energetice, a to funkčnost v podmínkách elektrárny (zvýšená teplota, hluk, vibrace). Nekvalitní vstup do procesu Reverse Engineering negativně ovlivní i jeho výsledek, a tak je velmi důležitá reálná přesnost skeneru v nelaboratorních podmínkách. Ve Škoda Power vznikl kvalifikovaný tým specialistů, který je základním předpokladem pro provedení úspěšného měření a je schopen získaná data zpracovat, vyhodnotit a zajistit požadovaný výstup.
Hardwarové a softwarové vybavení používané ve Škoda Power
Škoda Power využívá 3D skener ATOS III Triple Scan XL od firmy GOM. Snímkování lze provádět různými velikostmi měřících objemů, velikost objemu je volena v závislosti na velikosti dílu a požadované přesnosti měření. Skenovací objemy se dají mezi sebou kombinovat, což znamená, že rozměrný díl skenovaný s nižším rozlišením lze v potřebných partiích naskenovat s rozlišením vysokým. Skener pracuje na principu fotogrammetrie, která využívá stereo snímkování měřeného předmětu, na který je promítán určitý vzor a z těchto snímků se počítačově dopočítávají body na povrchu předmětu. Systém lze doplnit o dotykovou sondu, s jejíž pomocí lze měřit i v opticky těžko přístupných místech.
Zařízení lze použít pro skenování všech základních součástí parních turbín (lopatky, rotory, tělesa atd.), a to od velikosti několika milimetrů až po několik metrů. Ve všech případech je třeba provést v závislosti na požadovaném výstupu kvalifikované posouzení s jakou metodikou, vybavením a přesností musí být dané měření provedeno.
Součástí vybavení je i systém Tritop HR. Používá se pro měření předem určených bodů fotoaparátem CANON 1Ds Mark III s rozlišením 21,1 mil. pixelů. Tento systém je vhodný pro měření součástí, u kterých není nutné získat kompletní 3D model, postačujícím výstupem jsou základní rozměry, tvar obrysových hran, poloha děr apod. Další využití systému Tritop je deformační měření součástí (a to zejména deformací, které mohou nastat např. vlivem gravitace nebo změnou teploty). Navíc kombinací systémů ATOS a Tritop dochází ke zpřesnění a usnadnění měření rozměrných dílů.
Pro Reverse Engineering je také využíván software Tebis. V CAD oblasti je Tebis charakterizován jako „hybridní modelář", který umí stejně dobře pracovat jak s klasickými CAD plochami, tak s trojúhelníkovými polygonálními modely. Tato vlastnost a sada BREP modulů povyšují Tebis na velmi efektivní nástroj pro Reverse Engineering. BREP moduly propojují polygonální a CAD modely a vytvářejí asociativní modely, které proces Reverse Engineering ještě zrychlují a zjednodušují. Ve firmě Škoda Power je tento CAD software (modul Tebis Reverser) dále rozšířen o převodník do softwaru CATIAV5, který je používán jako základní nástroj pro konstrukci turbín.
Modernizace, retrofity a opravy turbín
Se zavedením Reverse Engineering získala Škoda Power další nástroj podporující její činnost v oblasti modernizací a retrofitů turbín. Při realizaci retrofitů turbín cizích výrobců je zapotřebí masivní nasazení nástrojů Reverse Engineering, jelikož dokumentace k původnímu zařízení zpravidla není dostupná (nebo jen ve velmi omezené míře).
U turbín Škoda je situace zdánlivě zcela odlišná - je dostupná veškerá dokumentace a ta slouží k návrhu modernizace nebo retrofitu. I v těchto případech se však vyskytují nejasnosti, například není zcela jasná platnost existujících výkresů nebo byly během letitého provozu zařízení na originálních dílech provedeny různé úpravy. Potom je vhodné provést Reverse Engineering těchto „problémových " komponent ke stanovení současného stavu (provést verifikaci dokumentace).
Další velmi zajímavá oblast využití Reverse Engineering je diagnostika. Je možné provést porovnání opotřebených dílů s díly novými či přímo s 3D modelem vytvořeným dle výkresu. Také lze provádět měření změn po zatížení součástí a sestav, včetně tepelného zatížení. Specializovaný software umožňuje prezentovat výsledky v dobře srozumitelné formě.
(Zpracováno z příspěvku firmy Škoda Power, autor Ing. Pavel Hus)
Projekty