การปรับจูนชิ้นส่วนยานยนต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
Pratt & Miller ใช้โซลูชันของ PolyWorks® ในการปรับปรุงการออกแบบชิ้นส่วน ซึ่งช่วยลดเวลาและต้นทุนลงอย่างมีนัยสำคัญ
Pratt & Miller Engineering ก่อตั้งในปีค.ศ. 1989 โดย Gary Pratt และ Jim Miller เป้าหมายของพวกเขาคือการสร้างบริษัทวิศวกรรมระดับโลกที่สามารถเปลี่ยนแนวคิดเกี่ยวกับโปรแกรมเพื่อยานยนต์ให้กลายเป็นความจริง นับตั้งแต่นั้นมา Pratt & Miller ได้กลายเป็นผู้นำของอุตสาหกรรมที่ได้รับความนับถือ โดยทำหน้าที่จัดหาโซลูชันทางวิศวกรรมระดับแนวหน้า รวมทั้งโซลูชันสำหรับการผลิตปริมาณน้อยให้แก่ลูกค้าทั้งในและนอกวงการยานยนต์
ความสามารถของ Pratt & Miller ในการจัดการโปรแกรมการแข่งขันได้อย่างมีประสิทธิภาพ เห็นได้จากประสิทธิภาพของทีม Corvette และ Cadillac CTS-V รวมถึงโปรแกรมรถยนต์ของลูกค้ามากมาย โปรแกรมเหล่านี้เป็นแชมป์ในการแข่งขันหลายรายการ รวมถึงชนะการแข่งขัน 24 Hours of Le Mans ถึงห้าคลาส และได้รับชัยชนะโดยรวมในการแข่งขัน Rolex 24 ที่เดย์โทนา ในเดือนสิงหาคม 2007 Pratt & Miller ลงนามในข้อตกลงการสนับสนุนกับ InnovMetric Software เพื่อใช้ชุดซอฟต์แวร์ PolyWorks ในการทำวิศวกรรมย้อนกลับส่วนประกอบรถยนต์ลงในซอฟต์แวร์ CAD
ความท้าทาย
สำหรับ Pratt & Miller Engineering ในเมืองนิวฮูสตัน รัฐมิชิแกนนั้น การใช้ข้อมูลพอยต์คลาวด์ในงานวิศวกรรมย้อนกลับได้ช่วยเปลี่ยนแนวคิดใหม่สำหรับการออกแบบทางยานยนต์ให้กลายเป็นความจริงได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
นับตั้งแต่ก่อตั้งบริษัทในปีค.ศ. 1989 Pratt & Miller Engineering ได้พัฒนาบริการด้านการออกแบบ วิศวกรรม การผลิต และการจัดการโปรแกรมการแข่งขันสำหรับยานยนต์ที่ซับซ้อนขึ้นมามากมาย บริษัทนำเสนอการทดสอบทางจลนศาสตร์และการทดสอบการปฏิบัติตามระเบียบสำหรับยานพาหนะ, การวิเคราะห์การขับขี่แบบเจ็ดเสา, การพัฒนาอุโมงค์ลมขนาดเต็มรูปแบบและขนาดย่อ และการทดสอบพลวัตและการประเมินรถยนต์
สิ่งที่สำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมและความแม่นยำของโปรแกรมทดสอบและประเมินผลของบริษัทคือ การใช้แบบจำลองที่สร้างจากคอมพิวเตอร์เพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกทางวิศวกรรมเกี่ยวกับแนวคิดการออกแบบ ซึ่งในการสร้างแบบจำลองเหล่านี้ เป็นเรื่องจำเป็นที่ต้องแปลงรูปทรงเป็นข้อมูลดิจิทัล โดยเฉพาะชิ้นส่วนตัวถังโค้งมน และใช้ข้อมูลเชิงมิตินี้มาสร้างแบบจำลอง CAD ในอดีต ช่างเทคนิคของ Pratt & Miller ต้องสร้างแบบจำลองโดยใช้จุดข้อมูลต่าง ๆ และสร้างเส้นโค้งด้วยตัวเองจากข้อมูลนั้น
"เป็นกระบวนการที่เสียเวลามากครับ" Blair Sonnen วิศวกรของ Pratt & Miller กล่าว "แถมยังไม่แม่นยำและเที่ยงตรงเท่าที่เราต้องการ หากเราต้องออกแบบชิ้นส่วนใหม่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้น เราต้องสร้างแบบจำลองใหม่ด้วยวิธีเดียวกัน เพื่อลดเวลาที่ใช้ไปกับกระบวนการนี้ และเพิ่มความแม่นยำ บางครั้งเราจะว่าจ้างบริษัทภายนอกมารวบรวมข้อมูลเชิงมิติโดยใช้ขั้นตอนการสแกน หรือเพื่อสร้างพื้นผิวโค้งมนจากข้อมูลจุดที่ไม่ปะติดปะต่อกันเลย แต่วิธีเหล่านั้นไม่ใช่วิธีการสร้างแบบจำลองที่คุ้มค่ากับราคาที่จ่ายไปครับ"
โซลูชัน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ บริษัทได้ขยายความสามารถทางวิศวกรรมของตนเองขึ้นอย่างมากจากการใช้ซอฟต์แวร์การวัด 3 มิติ PolyWorks® ของ InnovMetric Software Inc. ซึ่งเป็นซอฟต์แวร์การวัดเต็มรูปแบบที่ทำให้การดำเนินงานหลายส่วนที่เกี่ยวข้องกับการรวบรวมและเปรียบเทียบข้อมูลเชิงมิติเพื่อการออกแบบกลายเป็นระบบอัตโนมัติและกระชับรวดเร็ว Pratt & Miller ใช้ซอฟต์แวร์ PolyWorks เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของโปรแกรมวิศวกรรมย้อนกลับของบริษัทสำหรับทีมแข่งรถ Corvette แชมเปี้ยนของสนาม GT-1 ที่เป็นการร่วมมือกับ General Motors
"ซอฟต์แวร์ PolyWorks เป็นส่วนสำคัญในโปรแกรมวิศวกรรมย้อนกลับของเราครับ โดยช่วยให้เราปรับแบบจำลองเป็นข้อมูลดิจิทัลได้อย่างรวดเร็ว และนำการออกแบบเข้าสู่โปรแกรมการวิเคราะห์ได้เร็วกว่าเมื่อก่อนมาก วิธีนี้ช่วยให้เราประเมินงานออกแบบได้เร็วขึ้น เพื่อให้เราปรับเปลี่ยนการออกแบบได้ทันที และนำไปสู่การผลิตได้เร็วขึ้น" Gary Pratt รองประธานของ Pratt & Miller กล่าว
ในทางปฏิบัติ วิศวกรการออกแบบต้องปั้นแบบจำลองดินเหนียวของชิ้นส่วนตัวถังรถยนต์ เช่น แผงหน้าปัด ขึ้นมา จากนั้น ใช้ซอฟต์แวร์ PolyWorks ในการสแกนแบบจำลองด้วยแขน FARO Platinum ที่ติดตั้งหัววัด FARO Laser Line ที่มีความสามารถในการเก็บข้อมูลเชิงมิติได้ในอัตราสูงสุดถึง 19,200 จุดต่อวินาที
ข้อมูลจากการสแกนมิติของแบบจำลองดินเหนียวจะนำเข้าโดยใช้โมดูล IMAlign ของซอฟต์แวร์ เมื่อรวบรวมข้อมูลเสร็จแล้ว นาย Sonnen จะดาวน์โหลดข้อมูลลงในเวิร์กสเตชันส่วนตัว ที่นี่เองที่เขาใช้ซอฟต์แวร์ PolyWorks|Modeler™ ในการสร้างแบบจำลองที่เที่ยงตรงของชิ้นส่วน ซอฟต์แวร์นี้สามารถสร้างแบบจำลองโพลิกอนระดับ A ได้สำหรับการกลึงแบบสามและห้าแกนและการจำลองทางอากาศพลศาสตร์
คุณสมบัติข้อหนึ่งของซอฟต์แวร์ PolyWorks|Modeler คือกล่องเครื่องมือวางแนวแบบครบวงจร “ผมใช้โมดูล IMAlign อีกครั้งเพื่อสร้างการวางแนวการสแกนหลายเส้นแบบ Best-fit จากนั้น ผมส่งออกเส้นการสแกนที่จัดเรียงแล้วไปยังโมดูล IMMerge ของซอฟต์แวร์เพื่อสร้างตาข่ายโพลิกอนที่จะกำหนดรูปทรงของชิ้นส่วนที่สแกนเป็นภาพกราฟิก" นาย Sonnen อธิบาย
ถึงตรงนี้ เขาใช้กระบวนการทำซ้ำในการรวมแบบจำลองเข้าด้วยกัน จากนั้นจึงนำเข้าแบบจำลองที่รวมเสร็จเรียบร้อยแล้วไปยังโมดูล IMEdit เพื่อแก้ไขเรขาคณิตดิจิทัลที่ไม่สมบูรณ์โดยใช้ขั้นตอนการเติมเต็มช่องโหว่ตามแนวราบและแนวโค้ง จากนั้น แบบจำลองจะถูกส่งไปสร้างเครือข่ายเส้นโค้งและการติดตั้งพื้นผิว NURBS โดยอัตโนมัติ ซึ่งการวัดพื้นผิวที่รวดเร็วนี้จะสร้างพื้นผิว NURBS ที่ใช้งานได้ดีที่สุดให้แก่ซอฟต์แวร์ Unigraphics CAD ของ Pratt & Miller
ซอฟต์แวร์ PolyWorks เป็นส่วนสำคัญในโปรแกรมวิศวกรรมย้อนกลับของ Pratt and Miller
PolyWorks|Modeler คือซอฟต์แวร์ที่ครอบคลุมในการสร้างแบบจำลองโพลิกอนและพื้นผิว NURBS ที่เที่ยงตรงและราบเรียบจากข้อมูลพอยต์คลาวด์ความหนาแน่นสูง
คุณประโยชน์
นาย Sonnen ระบุว่า คุณสมบัติการสร้างแบบจำลองโพลิกอนและการสร้างพื้นผิวที่รวดเร็วของซอฟต์แวร์ PolyWorks นี่เองที่ช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายจากการใช้วิธีที่ไม่เป็นอัตโนมัติในการสร้างแบบจำลองเพื่อวิเคราะห์
เมื่อใช้แบบจำลอง CAD วิศวกรของ Pratt & Miller สามารถนำชิ้นส่วนเสมือนทั้งหมดมาประเมินส่วนเติมเต็มสมรรถนะได้เต็มที่ รวมถึงเครื่องมือ CFD ขั้นสูง เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบทางอากาศพลศาสตร์และโครงสร้างสนามการไหลของรถยนต์ รวมทั้งแบบจำลองการวิเคราะห์พลวัตของระบบกลไกอัตโนมัติหรือ Automated Dynamic Analysis of Mechanical Systems (ADAMS) สำหรับจำลองเส้นทางแบบเสมือน อันเป็นกรรมสิทธิ์ของบริษัท จากการประเมิน การออกแบบชิ้นส่วนจะได้รับการปรับปรุงทีละขั้นก่อนที่จะผลิตเครื่องมือการผลิต ซึ่งช่วยลดเวลาและค่าใช้จ่ายลงได้อย่างมีนัยสำคัญ และเพิ่มประสิทธิภาพของรถยนต์ได้อย่างมาก
ดูเหมือนจะได้ผลดี ทีมแข่งรถ Corvette ทำคะแนนจนคว้าแชมป์สนาม American Le Mans Series ติดต่อกันหลายครั้ง และทำเวลาได้อย่างน่าประทับใจในสนาม Rolex 24 Hours ที่เมืองเดย์โทนาและสนาม 24 Hours of Le Mans ในระหว่างกระบวนการ Pratt & Miller ได้สร้างแนวทางทางวิศวกรรมสำหรับการออกแบบสมรรถนะ ซึ่งนำไปสู่การใช้งานที่หลากหลายสำหรับผู้รับจ้างผลิตชิ้นส่วนให้แก่แบรนด์ต่าง ๆ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ เครื่องบิน และเรือ
