Investigating the Possibilities of Using Terrestrial Laser Scanners in Reverse Engineering Applications; Classic Car Example

Abstract

Reverse engineering is the process of understanding and analyzing in detail the physical structure and working principles of an object or mechanism. The main purpose of accessing data in reverse engineering is to obtain a scaled three-dimensional (3D) digital model of the object. With the developing technology, the use of terrestrial laser scanning systems in reverse engineering applications has become increasingly common. With terrestrial laser scanning systems, high precision numerical data of the object can be obtained easily. In this study, 3D modeling of a classic car was carried out with a terrestrial laser scanner. Using the obtained point cloud data, the technical drawings of some car body parts were completed and the use of terrestrial laser scanners in reverse engineering applications was investigated.

Keywords

• Reverse Engineering
• Terrestrial Laser Scanning
• Three-Dimensional Model
• Technical Drawing

Tersine Mühendislik Uygulamalarında Yersel Lazer Tarayıcıların Kullanım Olanaklarının Araştırılması; Klasik Otomobiller Örneği

Abstract

Tersine mühendislik bir nesnenin veya mekanizmanın, fiziksel yapısının ve çalışma prensiplerinin anlaşılması, detaylı şekilde analiz edilmesi işlemidir. Tersine mühendislikte veriye ulaşmadaki temel amaç, nesnenin ölçekli bir şekilde üç boyutlu (3B) sayısal modelini elde etmektir. Gelişen teknolojiyle beraber, tersine mühendislik uygulamalarında yersel lazer tarama sistemlerinin kullanımı giderek yaygınlaşmıştır. Yersel lazer tarama sistemleri ile nesnenin yüksek hassasiyetlerdeki sayısal verileri kolay bir şekilde elde edilebilmektedir. Bu çalışmada klasik bir otomobilin yersel lazer tarayıcı ile 3B modellenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen nokta bulutu verisi üzerinden otomobile ait bazı kaporta parçalarının teknik çizimleri tamamlanarak yersel lazer tarayıcıların tersine mühendislik uygulamalarında kullanımı araştırılmıştır.

Keywords

• Tersine Mühendislik
• Yersel Lazer Tarama
• 3B Model
• Teknik Çizim

References

1. Alptekin, A., Çelik, M. Ö. & Yakar, M. (2019). Anıtmezarın yersel lazer tarayıcı kullanarak 3B modellenmesi. Türkiye Lidar Dergisi, 1(1), 1-4.
2. Altıntaş, P., Çak, T. & Yastıklı, D. D. N. (2014). Yersel fotogrametrinin tersine mühendislik uygulamalarında kullanımı. Yıldız Teknik Üniversitesi, bitirme çalışması.
3. Anwer, N. & Mathieu, L. (2016). From reverse engineering to shape engineering in mechanical design. CIRP Annals, 65(1), 165-168.
4. Avdan, U., Pekkan, E. & Çömert, R. (2013). Mağara ölçümlerinde yersel lazer tarayıcıların kullanılması (Tozman mağarası örneği). Harita teknolojileri elektronik dergisi, 5(2), 16-28.
5. Burdziakowski, P. & Tysiac, P. (2019). Combined close range photogrammetry and terrestrial laser scanning for ship hull modelling. Geosciences, 9(5), 242.
6. Chauhan, B. V., Vedrtnam, A. & Pratap, V. (2020). Designing Rear View Mirror of Car Using CFD and Reverse Engineering. Journal of the Chinese Society of Mechanical Engineers, 41(3), 373-380.
7. Çelik, M. Ö., Hamal, S. N. G. & Yakar, İ. (2020). Yersel lazer tarama (YLT) yönteminin kültürel mirasın dokümantasyonunda kullanımı: Alman Çeşmesi örneği. Türkiye Lidar Dergisi, 2(1), 15-22.
8. Demir, H., Savaş, V. & Altuğ, M. (2019). Tersine mühendislik yöntemi ile cad datası oluşturma: Femur kemiği örneği. Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 9(1), 81-87.

9. Erdal, K., & Makineci, H. B. (2021). Documentation of Cultural Heritage with Backpack LiDAR Usage on Photogrammetric Purpose. Türkiye Lidar Dergisi, 3(1), 1-6.
10. Ernst, F. , Şenol, H. İ. , Akdağ, S. & Barutcuoglu, Ö. (2021). Virtual Reality for City Planning. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 6(3) , 150-160.
11. Gerbino, S., Martorelli, M., Renno, F. & Speranza, D. (2004). Cheap photogrammetry versus expensive reverse engineering techinques in 3d model acquisition and shape reconstruction. In DS 32: Proceedings of DESIGN 2004, the 8th International Design Conference, Dubrovnik, Croatia, 749-754.
12. Gregor, M. (2020). Metodika skenování a zpracování bodových mračen pro vývoj pěnových dílů v automobilovém průmyslu.
13. Haleem, A., Gupta, P., Bahl, S., Javaid, M., & Kumar, L. (2021). 3D scanning of a carburetor body using COMET 3D scanner supported by COLIN 3D software: Issues and solutions. Materials Today: Proceedings, 39, 331-337.
14. Karasaka, L. & Ulutaş, N. (2021). Cad-based modeling using three dimensional point cloud Data. Turkey Lidar Journal, 3(1), 25-30.
15. Karasaka, L. (2012). Mobil yersel lazer tarama sistemlerinin fotogrametrik rölöve projelerinde kullanılabilirliği üzerine bir çalışma.
16. Kaya, Y., Polat, N., Şenol, H. İ., Memduhoğlu, A. & Ulukavak, M. (2021a). Arkeolojik kalıntıların belgelenmesinde yersel ve İHA fotogrametrisinin birlikte kullanımı. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 3(1), 9-14.
17. Kaya, Y., Şenol, H. İ. & Polat, N. (2021b). Three-dimensional modeling and drawings of stone column motifs in Harran Ruins. Mersin Photogrammetry Journal, 3(2), 48-52.
18. Memduhoglu, A., Şenol, H. İ., Akdağ, S. & Ulukavak, M. (2020). 3D Map Experience for Youth with Virtual/Augmented Reality Applications. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 5(3), 175-182.
19. Oruç, M. E. & Öztürk, İ. L. (2021). Usability of Terrestrial Laser Technique in Forest Management Planning. Türkiye Lidar Dergisi, 3(1), 17-24.
20. Önçağ, A. Ç. & Tosun, H. (2018). İzmir Unıversıade oyunları maskot heykelinin tersine mühendislik yöntemleri ile dijitalleştirilmesi ve küçük ölçekli olarak 3B yazıcı ile imalatı. Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 2(26), 1-10.
21. Önçağ, A. Ç., Tekcan, Ç. & Özden, H. (2017). Mekanik parçaların tersine mühendislik ile modellenmesinin değerlendirilmesi ve bir uygulama. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(1), 43-49.
22. Ören, S., Yasa, E., Uğur, E., Poyraz, Ö., Akbulut, G. & Pilatin, S. (2014). Havacılık sektöründe optik ölçüm yöntemlerinin yeri ve karşılaştırmalı değerlendirilmesi üzerine bir çalışma. Engineer & the Machinery Magazine, (654).
23. Polat, N., Önal, M., Ernst, F. B., Şenol, H. İ., Memduhoglu, A., Mutlu, S., ... & Kara, H. (2020). Harran Ören Yeri Arkeolojik Kazı Alanınındın Çıkarılan Bazı Küçük Arkeolojik Buluntuların Fotogrametrik Olarak 3B Modellenmesi. Türkiye Fotogrametri Dergisi, 2(2), 55-59.
24. Rekoff, M. G. (1985). On reverse engineering. IEEE Transactions on systems, man, and cybernetics, (2), 244-252.
25. Sabuncu, A. & Özener, H. (2020). Mimari dökümantasyonda yersel lazer tarama teknolojisi kullanımı: tarihi sismoloji binası örneği. Turkish Journal of Remote Sensing and GIS, 1(1), 45-52.
26. Saglam, A., Makineci, H. B., Baykan, N. A. & Baykan, Ö. K. (2020). Boundary constrained voxel segmentation for 3D point clouds using local geometric differences. Expert Systems with Applications, 157, 113439.
27. Sansoni, G. & Docchio, F. (2004). Three-dimensional optical measurements and reverse engineering for automotive applications. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 20(5), 359-367.
28. Schultz, C. D. (2010). Reverse engineering. In AGMA 10FTM09, Fall Technical Meeting.
29. Şahin, İ., Şahin, T. & Gökçe, H. (2017). Hasarlı dişlilerin tersine mühendislik yaklaşımıyla yeniden oluşturulması. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5(2), 485-495.
30. Şenol, H. İ., Memduhoglu, A. & Ulukavak, M. (2020). Multi instrumental documentation and 3D modelling of an archaeological site: a case study in Kizilkoyun Necropolis Area. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(3), 1241-1250.
31. Şenol, H. İ., Polat, N., Kaya, Y., Memduhoğlu, A. & Ulukavak, M. (2021). Digital documentation of ancient stone carving in Şuayip City. Mersin Photogrammetry Journal, 3(1), 10-14.
32. Ulvi, A. & Yakar, M. (2014). Yersel lazer tarama tekniği kullanarak Kızkalesi’nin nokta bulutunun elde edilmesi ve lazer tarama noktalarının hassasiyet araştırması. Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 6(1), 25-36.
33. Ulvi, A., Yakar, M., Yiğit, A. Y. & Kaya, Y. (2020). İHA ve yersel fotogrametrik teknikler kullanarak Aksaray Kızıl Kilise’nin 3 Boyutlu nokta bulutu ve modelinin üretilmesi. Geomatik Dergisi, 5(1), 22-30.
34. Varady, T., Martin, R. R. & Cox, J. (1997). Reverse engineering of geometric models an introduction. Computer-aided design, 29(4), 255-268.
35. Vosselman, G. & Maas, H. G. (2010). Airborne and terrestrial laser scanning. CRC press.
36. Wang, W. (2011) Reverse engineering technology of reinvention. NW, Washington, USA, CRC Press Taylor & Francis Group.
37. Yakar, M. & Doğan, Y. (2017). Mersin Silifke Mezgit Kale Anıt Mezarı fotogrametrik rölöve alımı ve üç boyutlu modelleme çalışması. Geomatik, 2(1), 11-17.
38. Yakar, M., Kabadayı, A., Yiğit, A. Y., Çıkıkcı, K., Kaya, Y. & Catin, S. S. (2016). Emir Saltuk Kümbeti fotogrametrik rölöve çalişmasi ve 3 boyutlu modellenmesi. Geomatik, 1(1), 14-18.
39. Yakar, M., Ulvi, A., Toprak, A. S. & Mutluoglu, O. (2014). Laser scanning and photogrammetric evaluation of Uzuncaburç Monumental Entrance. International Journal of Applied Mathematics Electronics and Computers, 3(1), 32-36.
40. Yakar, M., Yılmaz, H. M. & Mutluoǧlu, Ö. (2010). Comparative evaluation of excavation volume by TLS and total topographic station based methods.
41. Yang, Z. & Chen, Y. (2005). A reverse engineering method based on haptic volume removing. Computer-Aided Design, 37(1), 45-54.