KHÁM PHÁ MỌI ĐIỀU VỀ MÁY QUÉT 3D/3D SCANNER

MÁY QUÉT 3D LÀ GÌ?

• Khái niệm công nghệ quét 3D

  •      Công nghệ Quét 3D hay còn gọi là Scan 3D,  là quá trình phân tích một đối tượng hoặc một môi trường trong thế giới thực để thu thập dữ liệu về hình dạng và bề ngoài của đối tượng, môi trường đó (các dữ liệu như màu sắc, cấu trúc,…).  Sau đó chuyển đổi sang mô hình số với độ chính xác rất cao ( sai số 0.02mm). Sau công đoạn Scan/ quét 3D, chúng ta thu được dữ liệu 3 chiều ở các định dạng: OBJ, STL, PointCloud… Đây là nguyên liệu cần thiết cho các công đoạn tiếp theo: thiết kế ngược tạo file 3D CAD (reverse engineering), tạo mẫu nhanh (rapid prototyping), tính toán mô phỏng (simulation), kiểm tra 3D/3D inpection, xây dựng thư viện 3D,..

• Lịch sử hình thành máy quét 3D

  •      Kỹ thuật đồ họa cùng sự phát triển của khoa học máy tính đã trợ giúp đáng kể cho con người trong việc thiết kế và mô phỏng trong công nghiệp. cho đến những năm đầu thập niên 90, những máy quét 3D đã được đưa vào dây chuyền sản xuất để kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm.
  •      Sau đó hàng loạt các thế hệ máy đo quang học đã ra đời đã mở rộng rất nhiều khả năng ứng dụng các giải pháp 3D không chỉ trong công nghiệp, với độ chính xác ngày càng cao của các thiết bị quang học, những ứng dụng máy quét 3D đã được mở rộng ra rất nhiều trong các lĩnh vực như: y học, kiến trúc, khảo cổ, điêu khắc, phim ảnh, hoạt hình…

Tham khảo các dòng máy Scan tại đây 

• Nguyên lý hoạt động máy quét 3D

•      Công nghệ Scan lazer là một trong những ứng dụng của công nghệ đo không tiếp xúc. Trong quá trình đo, máy sử dụng chùm ánh sáng lazer chiếu vào bề mặt của chi tiết cần đo, chùm sáng được phản xạ lại từ bề mặt chi tiết được cảm ứng thu lại đưa vào bộ phận biến đổi của máy đo. Với sự hỗ trợ của máy tính và phần mềm điều khiển đo cho kết quả của chi tiết dưới dạng đám mây điểm.

• Đèn phát lazer: có nhiệm vụ phát ra ánh sáng lazer có bước sóng thích hợp.
• Thấu kính: có nhiệm vụ lọc và hội tụ tia lazer được phản xạ lại từ bề mặt của chi tiết lên  bề mặt của cảm biến CCD.
• Cảm biến CCD: có nhiệm vụ thu nhận tia lazer được phản xạ từ bề mặt chi tiết trên cơ sở so sánh các góc lệch giữa chúng và đưa ra các tín hiệu điện khác nhau.
• Xử lý của phần mềm máy tính: máy tính với sự hỗ trợ của phần mềm có nhiệm vụ thu nhận tín hiệu từ CCD gởi tới và xử lý tính hiệu đó để đưa ra kết quả đám mây điểm.
• Chỉ thị: đưa ra kết quả đo chi tiết được xử lý từ máy tính là đám mây điểm
•      Thực chất về nguyên lý, Scan lazer giống như quá trình chụp ảnh thông thường, nhưng chụp ảnh của Scan lazer là quá trình chụp ảnh cá vật thể dưới dạng ảnh 3 chiều thay vì 2 chiều như chụp ảnh thông thường.

Ưu điểm:

•      Kết cấu nhỏ gọn: so với máy đo CMM, thì kích thước của máy đo quang học nhỏ gọn và linh động hơn rất nhiều, một số máy nhỏ gọn đến mức có thể cầm và điều khiển bằng một tay, có thể bỏ túi.
•      Gá đặt đơn giản: khi scan laser thì chi tiết cần scan không cần phải gá đặt cầu kì mà có thể được đặt trên bàn hoặc một vị trí bất kì trong không gian, vì khi đo dụng cụ đo không trực tiếp xúc vào vật đo. Hơn nữa, máy đo tự điều chỉnh tiêu cự của thấu kính cho phù hợp vói khoảng cách thay đổi tương đối giữa máy đo và vật được đo.
•      Cho ra kết quả nhanh: máy scan 3D lazer cho ra kết qua nhanh hơn so với máy đo CMM.
•      Dễ dàng xử lý kết quả: cho ra kết quả là đám mây điểm rất dễ dàng xử lý trên các phần mềm xử lý điểm chuyên dụng như: Geomegic, catia…
•      Độ phân giải cao : độ phân giải của Scan laser cao hơn rất nhiều máy đo CMM. Cmm chỉ chính các được một số giới hạn các vị trí có được gần đầu đo nhưng không thể chính xác và đầy đủ toàn bộ sản phẩm. Vì vậy Scan Laser cho ra được số liệu bề mặt đầy đủ hơn số liệu mặt cắt của CMM.
•      Quét được các kích thước, hình dạng đa dạng và phức tạp, các vật thể rất lớn như: tàu thuyền, máy bay, tòa nhà, tượng đài…
•      Quét được các vật thể có chất liệu khác nhau, đàn hồi và không đàn hồi như : cao su, đất nặng,… kiểm tra bề mặt và so sánh với các điểm.

Nhược điểm:

• So với máy quét cố định, Máy quét 3D cầm tay có nhiều đặc điểm tối ưu hơn như: quét nhanh hơn, điều khiển bằng tay nên linh hoạt hơn, quét được mẫu to hơn, máy linh hoạt quét được bất kỳ đâu. Nhưng chính những đặc điểm ấy, đôi khi lại mang tác dụng ngược, có các nhược điểm sau đây:
  • Yêu cầu nhân lực: mỗi máy Scan 3D, khi vận hành yêu cầu ít nhất 1 nhân lực, với những mẫu to hơn cần thêm một người hỗ trợ.
  • Bị ảnh hưởng chuyên môn người vận hành máy: tuy trông có vẻ đơn giản, nhưng nếu kỹ thuật viên không nắm rõ một số nguyên tắc kỹ thuật trong quy trình quét 3D thì sẽ không đạt hiệu quả. Chưa nhắc tới việc sử dụng phần mềm, riêng về thao tác quét 3D, kỹ thuật viên cần nắm rõ việc sử dụng nguồn sáng laser, cự li quét, điều chỉnh cường độ ánh sáng xung quanh, tốc độ quét, quan sát đánh giá mẫu…. hoặc đơn giản là bảo quản máy scan.
  •  Đối với một số dòng máy quét 3D màu thì ánh sáng môi trường ảnh hưởng rất lớn tới màu sắc và hoạt động của camera máy quét. Nếu quét trong điều kiện quá sáng hoặc ảnh hưởng bởi ánh sáng mặt trời, máy sẽ không nhận diện đúng màu sắc hoặc không có khả năng bắt dữ liệu do cháy sáng. Trong điều kiện ánh sáng yếu, máy bắt dữ liệu biên dạng tốt, nhưng màu sắc lúc này sẽ không chính xác do camera của máy quét chụp lại dữ liệu màu sắc của mẫu trong điều kiện tối, các màu sắc không còn chính xác như mẫu gốc và sẽ có hiện tượng lẫn màu xảy ra.

XU HƯỚNG CHỨC NĂNG CỦA MÁY SCAN 3D

Kết hợp với in 3D:

•      Máy quét 3D và máy in 3D là bộ đôi hoàn hảo trong ngành tạo mẫu, ngành sản xuất khuôn. Sự kết hợp này giúp cho các nhà thiết kế và các nhà sản xuất công nghiệp tạo ra được mẫu mới, phát triển mẫu đã có sẵn rất hiệu quả và tối ưu về thời gian cũng như chi phí.

Kết hợp với robot tự động:

•      Ngành công nghiệp phát triển và công nghệ quét 3D ngày càng được biết đến rộng rãi, nhu cầu Scan 3D được ứng dụng nhiều, mẫu quét 3D càng phổ biến. Tự động hóa là phương pháp hiệu quả để tiết kiệm thời gian và tăng năng xuất lao động, thay thế cho lao động con người.
•       Robot có thể làm việc liên tục, ngay cả khi con người nghỉ ngơi, robot vẫn có thể làm việc nhờ được lập trình trước. Mô hình Robot Scanner là ứng dụng hoàn hảo thay thế cho quét 3D truyền thống.

Tối ưu hóa kích thước, nhiều tính năng:

•      Gọn nhẹ, có thể mang đi, điều khiển chỉ với một tay, tương thích với nhiều hệ thống phụ trợ như: kết hợp với robot tự động, tương thích với nhiều phần mềm thiết kế…., nhiều chức năng hơn…đó là những tính năng các nhà sản xuất đang hướng đến khi thiết các dòng máy quét/scan 3D. Thực tế trên thị trường hiện nay đã có các máy Scan 3D bỏ túi (dài 20cm, nặng tầm 600g) nhỏ gọn và linh hoạt.

CHỨC NĂNG CỦA MÁY SCAN/ QUÉT 3D VÀ PHẦN MỀM

• Sao chép chính xác, ghép các điểm lưới , xuất dữ liệu để lưu trữ:

     Máy quét sẽ thu các điểm trên vật thể, sự kết hợp của tất cả các điểm này được gọi là một đám mây điểm. Định dạng điển hình cho dữ liệu đám mây điểm là tệp văn bản ASCII chứa các giá trị X, Y, Z 3 chiều cho từng điểm hoặc biểu diễn lưới đa giác của đám mây điểm theo định dạng tệp STL.

• Photogrammetry

  

  Phân tích khuyết tật gối trục tuabin

   

•       Chức năng Photogrammetry là một kỹ thuật đo chụp ảnh từ các góc độ khác nhau để thu được các tọa độ 3D. Cụ thể, nó trích xuất thông tin hình học bằng cách sắp xếp vị trí của các điểm trên đối tượng.
•       Phần mềm Photogrammetry có thể tìm ra các điểm đặc trưng được lặp lại trong ảnh. Khoảng cách của các điểm này có thể được suy ra bằng cách sử dụng tam giác. Chúng ta chụp càng nhiều ảnh từ các góc độ khác nhau, thì những vị trí này càng chính xác. Cuối cùng, những điểm này sẽ được chuyển đổi thành lưới và mô hình 3D.
•     Chức năng chụp ảnh Photogrammetry tích hợp giúp mở rộng vùng quét cho vật thể quy mô lớn và tăng độ chính xác khi quét các vật thể lớn.
•      Photogrammetry đặc biệt phù hợp trong công nghiệp siêu trường siêu trọng như: nhiệt điện, đúc kim loại hoặc thậm chí ô tô với các sản phẩm có kích thước siêu lớn

Đọc thêm: Giải Pháp Scan 3D Photogrammetry Cao Cấp – Dự Án Scan 3D Ô Tô VinFast_Thinksmart

ỨNG DỤNG CỦA MÁY QUÉT 3D

• Quét tầm xa trong xây dựng, hầm mỏ, các công trình rất lớn

  •      Những thập niên 80 hay trước đó nữa khi mà công nghệ chưa phát triển, việc thu thập dữ liệu và đưa ra mô hình hóa coi như không thể, vì lúc đó máy tính chưa phát triển và công nghệ quét 3D cũng chưa ra đời. Các nhà khảo sát chỉ có thể chụp ảnh lưu lại hay vẽ ra trên giấy, việc này rất tốn thời gian và không đạt hiệu quả.

• •      Những năm gần đây thế giới phát minh ra công nghệ Quét/ Scan 3D tầm xa có thể quét được những chi tiết bé li ti (micron) và cả những vật thể rất lớn hàng km như:
    • Địa hình & Xây Dựng
    • Kỹ Thuật Xây Dựng & Thiết Kế
    • BIM cho Xây Dựng
    • Vertical Xây Dựng
    • Khai thác mỏ
    • Thu thập dữ liệu công trình 3D bằng Point Clound, dựng mô hình 3D công trình, BIM, …
    • Kiểm tra, nghiệm thu, hoàn công công tác xây dựng
    • Tính toán khối lượng san lấp, thành lập bản đồ địa hình độ chính xác cao.
    • Metro và công trình ngầm.
    • Quan trắc, phân tích biến dạng bồn bể (tank)
    • Quan trắc dịch chuyển biến dạng đê, kè, công trình,…

 

• Thiết kế ngược, cải tiến kiểu dáng:

  •      Trong ngành cơ khí, ô tô, tàu thuyền,… nhu cầu thiết kế tái dựng lại những bộ phận, linh kiện có sẵn được gọi là thiết kế ngược bao gồm: dựng lại mô hình 3D theo đúng kích thước, thiết kế sửa chữa, thay đổi kiểu dáng cho phù hợp với yêu cầu sản xuất.
  •      Ngoài ra, các sản phẩm như ô tô, xe máy… yêu cầu tính thẩm mỹ cao và cạnh tranh gay gắt giữa các nhà sản xuất, mẫu thiết kế liên tục thay đổi và cải tiến. Việc cải tiến kiểu dáng đòi hỏi cần phối hợp công nghệ Scan 3D và nhiều công nghệ khác như: phân tích tính toán mô phỏng cấu trúc, in 3D,…

 

• QC:

  •     Được ứng dụng kiểm tra sai số bề mặt của bất kỳ chi tiết phức tạp hay hàng trăm kích thước phức tạp một cách dễ dàng. Việc kiểm tra lại các kích thước của lòng lõi khuôn trước khi đưa vào sản xuất có ý nghĩa quyết định trong ngành khuôn mẫu. Máy quét 3D thu lại cấu trúc của lòng khuôn sau đó so sánh dữ liệu thu được từ mẫu với kích thước thiết kế ban đầu, từ đó tìm ra sai lệch và có phương án sửa chữa thích hợp.

 

•  Số hóa dữ liệu:
• •       Mô hình của bất kỳ vật thể nào đều có thể được thu và lưu lại dưới dạng file 3D. File 3D có thể được lưu lại vĩnh viễn mà không bị hao mòn, dùng làm tư liệu để phát triển hoặc nghiên cứu sau này, đồng thời không cần bỏ ra chi phí lưu kho hay chiếm diện tích như đối với lưu mẫu thực tế.
  •      Các di sản, vật thể tồn tại qua thời gian rất dài cấu trúc hình dạng ban đầu sẽ bị phá hủy. Bằng công nghệ Scan 3D, các nhà nghiên cứu có thể phục hồi chỉnh sửa vật thể mà không cần tác động vật lý nhiều vào vật thể, đồng thời file 3D thu được có thể lưu trúc vĩnh viễn phục vụ cho nhu cầu nghiên cứu sau nà

• Scan 3D trong lĩnh vực y tế:
  •       Không ai muốn bị khuyết tật một bộ phận nào đó do bẩm sinh hoặc rủi ro trong lao động. Nhưng nếu không may điều đó xảy ra, thì quét 3D là phương pháp cứu cánh để sở hữu lại bộ phận trùng khớp với bộ phận bị mất.
  • Trong y tế, scan 3D sẽ đi đôi với in 3D, bộ đôi này mang lại may mắn cho rất nhiều trường hợp cần chữa trị và nhiều hữu ích khác trong ngành y.
  • Tạo ra các dụng cụ y tế:
    • Các dụng cụ như kẹp cầm máu, cặp gặp thai nhi, cán dao mổ, các loại kẹp… có thể tạp ra bằng máy in 3D với chi phí bằng 1/10 chi phí sản suất bằng thép không gỉ, điều đặc biệt là các dụng cụ này khi sản xuất bằng máy in đều hoàn toàn vô trùng.
    • Ngoài ra, in 3D có thể in ra các dụng cụ đặc chế riêng cho những ca phẫu thuật phức tạp rất nhanh chóng bằng việc sửa lại các file 3D có sẵn trước đó theo yêu cầu và in 3D chính xác. Việc này rất mất thời gian và chi phí cao nếu làm theo phương pháp thường.
  • Dùng trong nha khoa để chỉnh sửa hàm và in khuôn niềng răng.

• • Quét mô hình người để hỗ trợ cho việc chuẩn đoán bệnh và phẩu thuật.
  • Quét 3D bộ phận người và chỉnh sửa sai lệch, sau đó in khung để phục vụ chỉnh hình người khuyết tật, vd: em bé bị méo đầu, quẹo cột sống, bị tật ở chân…

• • Sản xuất các cơ quan, bộ phận thay thế bộ phận đã mất như: tai, mũi, một phần xương đầu, xương ở các chi, tay chân giả… để đảm bảo độ ăn khớp của bộ phận giả với mõm chi cụt đòi hỏi phải thay đổi khuôn qua mỗi lẫn sửa chữa, tốn chi phí cao và mất nhiều thời gian. Với in 3D, các bộ phận in 3D ra sẽ ăn khớp với mõm chi cụt của người bị khuyết tật, giá thành rẻ và nhanh chóng.
  • Dùng chất liệu sinh học để in ra các cơ quan người nhằm phục vụ nghiên cứu, thử nghiệm cho các phương pháp chữa trị mới hoặc điều chỉnh dược lực của các thuốc đặc trị ưng thư mới trước khi áp dụng trên người thật.

CÁC DÒNG MÁY QUÉT 3D

• Máy quét 3D lazer công nghiệp

•  Scanner Magic:
  • Độ phân giải 0.01mm –  Độ chính xác 0.02 mm
  • 14 Red Laser và 5 Blue Laser –  Tốc độ 650.000 Measures/s
  • Phạm vi quét 20m
  • 2 trong 1: Red & Blue laser trong một máy
  • 2 trong 1: Tích hợp sẵn Photogrammetry – Kết hợp Portable CMM
  • 2 trong 1: phần mềm scanning, ghép lưới và kiểm tra chất lượng 3D

 

 

 

 

 

• •     Tích Hợp Photogrammetry Trong 1 Máy Quét 3D: Chức năng chụp ảnh Photogrammetry tích hợp giúp mở rộng vùng quét cho vật thể quy mô lớn và tăng độ chính xác thể tích khi quét các vật thể lớn.
  •      Tích Hợp CMM Trong 1 Máy Quét: CMM di động, linh hoạt hỗ trợ các chế độ làm việc khác nhau giúp thực hiện tốt trong việc đo lỗ, đo điểm ẩn, đo tính năng, phát hiện lắp ráp,. v.v.
  •     Hai Chế Độ Laser Tích Hợp Trong 1 Máy Quét: Hai nguồn Laser Đỏ và Xanh phối hợp linh hoạt nhau trong quá trình quét, giúp tốc độ quét nhanh với Laser Đỏ và siêu sắc nét với Laser Xanh cho ra file 3D Cực Nét 0.01mm.
  •      Tích Hợp Phầm Mềm Kiểm Tra 3D Trong Phầm Mềm Quét 3D: Chức năng kiểm tra 3D Inspection được tích hợp kết hợp với công nghệ quét 3D Cao Cấp  Scanner Magic với độ chính xác cao. Được ứng dụng kiểm tra sai số bề mặt của bất kỳ chi tiết phức tạp và hàng trăm kích thước phức tạp một cách dễ dàng.

 

• Dòng máy Scan/ quét 3D kích thước nhỏ nhất hiện nay

MÁY QUÉT 3D SIMSCAN

• •        SIMSCAN, máy quét 3D cầm tay có kích thước bằng bàn tay (dài 203mm, nặng 570g)  duy nhất trên thị trường cho đến nay, là một sự đổi mới đột phá về cấu trúc của máy quét 3D truyền thống và là một sản phẩm mang tính cách mạng trong ngành đo lường quang học 3D.
  •        Bất kể không gian hẹp hay dưới vật thể lớn, SIMSCAN thực hiện quét 3D chất lượng cao mà không có bất kỳ giới hạn nào về môi trường làm việc. Hệ thống đo lường cấp độ đo lường giúp nắm bắt mọi chi tiết và xây dựng mô hình 3D trong thời gian rất ngắn. Được thiết kế theo chủ nghĩa tối giản, vỏ kim loại giúp SIMSCAN đạt được sự cân bằng giữa trọng lượng và hiệu suất.
  •      Dù ở không gian hẹp hay dưới những vật thể khổng lồ, khả năng di chuyển  vượt trội của máy Quét 3D cầm tay SIMSCAN cho phép nó tiến hành quét ở bất cứ đâu và bất cứ lúc nào.
  •      Ở chế độ tia Laser xanh song song hoặc chế độ lổ sâu một đường tất cả các chi tiết đều được quét dù bề mặt quét phức tạp.
  •       11 tia Laser màu xanh lam chéo nhau 2.020.000 phép đo/s và vùng quét 410 * 400 mm mang lại trải nghiệm số hóa 3D mượt mà và hiệu quả.

 

• Máy quét 3D trên người
  •     iReal 2S chủ động áp dụng công nghệ đốm tán xạ kép: đèn LED xanh và đèn hồng ngoại. Máy quét 3D màu này tối đa hóa hiệu suất trong tái tạo kết cấu, độ chính xác, chụp chi tiết, v.v.

• •     iReal 2S có khả năng chụp kết cấu siêu HD, vùng quét rộng, tốc độ quét nhanh, căn chỉnh thông minh, thuật toán xử lý hậu kỳ hoàn toàn tự động. Với khả năng tái tạo màu HD, iReal 2S cực kỳ đáp ứng các yêu cầu thu nhận kết cấu. Cũng như một máy quét cơ thể 3D, nó đảm bảo hiệu suất tốt nhất trong lớp khi quét cơ thể, đặc biệt là đối với mắt và lông.
  •      Máy quét 3D iReal 2S rất thân thiện với người dùng để thực hiện quét dễ dàng và nhanh chóng. Nó sắp xếp hợp lý các quy trình công việc và tạo ra các phép đo màu dễ dàng hơn.

 

Có thể bạn quan tâm:

Công nghệ Scan 3d cho thiết kế nội thất xe hơi

Dự báo về ngành ô tô, đo khuôn khổ lớn chỉ bằng một máy quét 3d cao cấp

Ứng dụng edem- giải pháp chuyển đổi số trong lĩnh vực nông nghiệp

Giải Pháp Kiểm Tra 3D Cho Ngành Đúc 3D

Chuyên gia nói gì về ngành công nghiệp ô tô trong năm 2022

<< VỀ TRANG CHỦ