研究背景

逆 向 工 程 之 應 用 ， 常 見 於 復 刻 版 或 各 式 副 廠 用 品 之 製 作 上 ， 小 如 球 鞋 ， 大 至 車 輛 鈑 件 皆 可 見 逆 向 工 程 之 實 作 應 用 。 於 實 務 上 ， 逆 向 工 程 之 仿 製 作 業 ， 大 多 無 法 取 得 產 品 的 原 始 設 計 圖 ， 而 是 經 由 委 託 廠 提 供 模 型 或 原 廠 零 件 的 購 買 ， 取 得 仿 製 目 標 模 型 。

早 期 的 仿 製 作 業 ， 利 用 立 體 雕 刻 機 ， 依 靠 磨 銑 床 作 業 製 作 一 比 一 等 比 例 模 具 ， 再 進 行 產 品 量 產 。 此 作 法 為 類 比 式 作 業 ， 並 無 法 進 行 尺 寸 變 更 等 相 關 設 計 變 更 作 業 ， 且 於 模 具 設 計 上 仰 賴 傳 統 工 業 技 藝 ， 全 賴 作 業 經 驗 評 估 設 計 良 劣 。 現 今 新 式 的 作 業 流 程 ， 企 圖 以 數 位 化 之 作 業 取 代 傳 統 經 驗 法 則 之 操 作 ， 利 用 非 接 觸 式 光 學 掃 描 量 測 系 統 (advanced topometric sensor, ATOS)進 行 模 型 外 形 資 訊 量 測 ， 取 得 模 型 外 形 之 點 群 資 料 。 該 數 位 資 料 經 過 處 理 ， 產 生 CAD 曲 面 資 料 ， 並 向 下 傳 遞 ， 藉 由 CAE 分 析 規 劃 ， 利 用 較 科 學 的 方 式 評 估 、 設 計 模 具 。

概 略 的 逆 向 工 程 流 程 如 下 列 ， 並 於 圖 1.1 以 流 程 圖 方 式 呈 現 ： (1) 取 得 樣 品 模 型 。

(2) 3D 輪 廓 掃 描 得 到 模 型 輪 廓 點 資 料 。 (3) 點 資 料 經 處 理 鋪 設 得 曲 面 資 料 。

(4) 曲 面 修 飾 、 檢 測 至 符 合 原 始 模 型 輪 廓 資 訊 。 (5) 模 具 設 計 製 作 。

(6) 產 品 生 產 。

圖1.1 逆向工程作業流程

根 據 經 濟 部 工 業 局 及 相 關 工 業 雜 誌 資 料[26]， 2005 年 台 灣 汽 車 零 組 件 產 值 為 新 台 幣 2,198.4 億 元 ， 而 鈑 件 結 構 市 場 產 值 即 占 約 新 台 幣 576 億 元，且 台 灣 汽 車 零 件 外 銷 市 場 中，屬 碰 撞 維 修 零 件 部 分 已 於 國 際 市 場 占 有 一 席 之 地 。 台 灣 廠 商 藉 由 於 模 具 開 發 上 的 技 術 優 勢 ， 於 車 輛 售 後 維 修(after market, AM)碰 撞 市 場 在 全 球 的 市 占 率 將 近 八 成 。

逆 向 作 業 鈑 件 生 產 過 程 中 ， 最 大 的 競 爭 力 就 在 於 如 何 能 以 最 快 的 速 度 投 入 市 場 ， 供 給 零 件 至 車 輛 的 AM 市 場 。 而 台 灣 業 者 於 製 造 生 產 的 時 程 掌 握 上 有 較 佳 的 控 制 能 力 ， 該 部 分 的 時 程 精 簡 較 難 著 墨 ， 因 此 於 前 端 設 計 規 劃 時 程 的 精 簡 、 縮 短 乃 成 為 重 要 課 題 。

汽 車 鈑 件 模 具 業 之 鈑 件 生 產 流 程 如 下，並 於 圖 1.2 以 流 程 圖 呈 現 ： (1) 購 買 原 廠 (original equipment manufacturer, OEM)汽 車 鈑 件 。

(2) 挑 選 品 質 佳 之 鈑 件 進 行 輪 廓 資 料 掃 描 。

(3) 由 掃 描 輪 廓 點 資 料 鋪 設 為 曲 面 資 料 ， 並 進 行 曲 面 搭 接 、 誤 差 調 整 至 通 過 誤 差 檢 測 。

(4) 進 行 模 具 設 計 之 工 法 流 程 規 劃 。

(5) 依 各 工 法 對 應 曲 面 資 料 建 構 模 面 ， 並 進 行 CAE 分 析 。 (6) 製 作 模 具 。

(7) 生 產 線 之 鈑 件 量 產 作 業 。

圖1.2 汽車鈑件模具業之鈑件生產流程

於 前 端 模 具 設 計 、 規 劃 過 程 中 ， 最 為 費 時 的 部 分 即 在 於 點 資 料 的 鋪 面 及 調 整 上 。 經 過 數 位 掃 描 ， 得 到 鈑 件 輪 廓 點 資 料 ， 須 經 鋪 面 、 連 續 性 及 誤 差 調 整 之 動 作，輸 出 符 合 規 格 之 曲 面 資 料，方 得 以 往 下 傳 遞 。 而 曲 面 之 輸 出 目 標 ， 在 於 鋪 設 出 符 合 搭 接 連 續 性 且 與 原 始 雲 點 資 料 比 對 下 誤 差 值 小 於 一 定 數 值 之 曲 面 ， 參 照 相 關 業 界 之 準 則 ， 統 整 檢 測 標 的 如 下 列 ：

(1) 點 資 料 誤 差

比 對 原 始 雲 點 資 料 與 鋪 設 曲 面 資 料 之 距 離 誤 差 。 誤 差 距 離 須 小 於 0.3mm。

(2) 曲 面 搭 接 邊 界 連 續 性

雙 片 曲 面 搭 接 之 連 續 性 要 求 標 的 ， 求 取 誤 差 於 特 定 範 圍 內 。 依 訴 求 層 級 不 同 可 分 為G⁰(位 置 )連 續、G¹(切 平 面 )連 續、G²(曲 率 )連 續 。

其 中 G⁰ 連 續 條 件 為 距 離 誤 差 落 於 0.001mm 內 ； G¹ 連 續 條 件 為 切 平 面 角 度 誤 差 小 於 0.05deg； G²連 續 條 件 為 曲 率 誤 差 小 於 1%。 上 列 標 的 亦 為 業 界 曲 面 調 整 所 追 求 之 目 標。一 般 稱 達 到 G²連 續 條 件 之 曲 面 為 A 級 面；達 到 G¹連 續 條 件 曲 面 為 B 級 面。除 此 客 觀 標 準 外 ， 另 須 考 量 一 項 較 為 直 觀 標 的 ： 光 影 反 應 。

(3) 光 影 反 應

藉 由 CAD 軟 體 之 應 用 ， 附 加 材 質 至 曲 面 資 料 上 ， 由 工 程 人 員 觀 察 曲 面 之 光 影 反 應 平 順 性 ， 作 為 另 一 參 考 、 調 整 依 據 。 該 部 分 調 整 上 ， 一 般 皆 須 依 賴 工 程 人 員 實 作 經 驗 ， 依 照 個 人 思 維 進 行 調 整 ， 且 調 整 上 較 屬 藝 術 美 感 上 之 追 求 ， 有 賴 實 作 經 驗 方 得 完 善 。

於 輸 出 曲 面 皆 通 過 檢 測 後，以 此 鈑 件 曲 面 為 後 續 模 具 規 劃 之 依 據 ， 接 續 進 行 模 具 設 計 、 製 作 ， 進 而 生 產 鈑 件 。