Close

September 10, 2020

Phần Mềm Nào Cho Kỹ Thuật Thiết Kế Ngược (RE): 8 Công Cụ Tuyệt Vời Cho Bạn

Thinksmart – [ RE ] Phần mềm thiết kế ngược có thể làm giảm bớt các quá trình phức tạp. Hãy đọc những lựa chọn của chúng tôi về các công cụ tốt nhất để hỗ trợ bạn trong suốt quá trình thiết kế.

Reverse Engineering chính xác là gì?

Đơn giản nhất là việc thiết kế lại các sản phẩm ban đầu dựa vào nguồn tài nguyên nhận được bằng công nghệ quét 3D.

>>> Kỹ thuật đảo ngược là gì?

Kỹ thuật đảo ngược ngày càng được chú ý hơn với sự phổ biến ngày càng tăng của công nghệ in 3D. Điều này là do việc tái tạo một đối tượng hoặc thiết kế hiện có thể tiếp cận được thông qua in 3D so với các quy trình sản xuất khác, đặc biệt là với việc sử dụng mô hình kỹ thuật số (tức là CAD).

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét các bước chung của thiết kế ngược một đối tượng và nói về các yêu cầu phần mềm trong quá trình thực hiện. Mặc dù các công cụ thiết kế ngược chuyên nghiệp có thể đắt tiền, nhưng chúng tôi sẽ cố gắng giữ danh sách ngắn gọn của mình trong phạm vi người tiêu dùng, đồng thời đề cập đến một số giải pháp cao cấp để so sánh.

Quy trình làm việc chung

Dưới đây là quy trình tiêu chuẩn của quá trình thiết kế ngược, nó chỉ khác nhau khi các công cụ cụ thể được sử dụng:

  1. Thu thập dữ liệu:  Có nhiều cách khác nhau để thu thập dữ liệu. Phương pháp phổ biến nhất là thông qua quét 3D, mà chúng tôi sẽ đề cập chi tiết tiếp theo. Tuy nhiên, tùy thuộc vào hình dạng bộ phận, nó cũng có thể được thực hiện với thiết bị đo lường, thiết bị đo các kích thước chính và cho phép số hóa bộ phận “thủ công” hơn.
  2. Xử lý hậu kỳ: Đám mây điểm thu được từ máy quét 3D được xử lý và thu được mô hình kỹ thuật số. Mô hình 3D đầu tiên thường yêu cầu một số thao tác thủ công để chỉnh sửa và tinh chỉnh các vùng nhất định có thể chưa được chụp đầy đủ trong quá trình quét.
  3. Chuyển đổi: Các hành động chính xác được thực hiện ở đây được xác định bởi ý tưởng mong muốn của kỹ thuật đảo ngược. Nếu mục tiêu chỉ là tái sản xuất, thì bộ phận đó đã sẵn sàng để sản xuất. Nếu cần phân tích và chuyển đổi thêm, mô hình kỹ thuật số có thể được chuyển đổi sang định dạng thân thiện với CAD hơn để tạo điều kiện thuận lợi cho việc này.

Bước 1: Thu thập dữ liệu

Về cơ bản, máy quét 3D chuyển đổi các đối tượng vật lý thành các mô hình tính toán. Họ có thể số hóa các mô hình phức tạp có hình dạng hữu cơ rất nhanh chóng và chính xác, bao gồm cả kết cấu và màu sắc.

Có nhiều loại công nghệ quét 3D khác nhau sử dụng các phương pháp khác nhau để chụp các đám mây điểm. Chúng có nhiều kích thước khác nhau, từ các thiết bị cầm tay đến các hệ thống vách ngăn cố định và cũng có sẵn các định dạng nguồn mở và tự làm . Mỗi công nghệ đều có ưu và nhược điểm và nên được lựa chọn tùy theo kích thước và loại đối tượng được quét.

Bây giờ, về phần mềm, mọi phần cứng của máy quét thường được đọc với chương trình xử lý máy tính độc quyền của nó. Như đã nói, có rất nhiều công cụ phần mềm quét đa nền tảng và chúng tôi sẽ tập trung vào các chương trình này ở đây. Hai ứng dụng đầu tiên là ứng dụng dành cho điện thoại thông minh dựa trên phép đo quang học, trong khi ứng dụng còn lại hoạt động với máy quét 3D dựa trên quang học.

>> Khám phá máy quét 3D iReal đa sắc màu

Kỹ thuật quét

Photogrammetry là một kỹ thuật quét 3D trong đó các bức ảnh từ các góc độ khác nhau được ghép lại với nhau để tạo thành một vật thể ba chiều. Kỹ thuật này chủ yếu dựa vào phần mềm, trên thực tế nó thực hiện tất cả các công việc khó khăn khi xử lý hàng trăm bức ảnh để tạo ra mô hình 3D. Phép đo ảnh đã trở nên phổ biến hơn khi điện thoại thông minh trở nên mạnh mẽ hơn, vì cả chụp ảnh và xử lý đều có thể được thực hiện ngay trong tay bạn .

Quét 3D dựa trên quang học có thể được xem như một danh mục rộng. Về cơ bản, máy quét 3D chiếu ánh sáng có cấu trúc hoặc chùm tia laze lên các vật thể thực để tái tạo chúng. Có nhiều phương pháp khác nhau trong danh mục này, bao gồm laser tam giác, ánh sáng có cấu trúc, phản ứng tổng hợp SLAM, ánh sáng trắng và thời gian bay.

>> Khám phá máy quét 3d công nghiệp tích hợp photogrammetry: KSCAN

Trnio

Trnio là một ứng dụng dành cho điện thoại thông minh rất thân thiện với người dùng, thực hiện cả chụp ảnh và đo ảnh. Các bức ảnh được chụp tự động, trong khi người dùng di chuyển camera của điện thoại thông minh xung quanh đối tượng cần quét. Nó cho phép người dùng biết sau khi đã có đủ dữ liệu để bắt đầu khâu ảo.

Ứng dụng này được khuyến khích cho người mới bắt đầu vì tính đơn giản và dễ sử dụng. Thật không may, nó chỉ có sẵn cho người dùng iPhone và sẽ khiến bạn mất 5 đô la.

  • Kỹ thuật quét 3D: Photogrammetry
  • Nền tảng: iOS
  • Chi phí: $ 4,99

Qlone

Thực tế có rất nhiều ứng dụng điện thoại thông minh có khả năng đo ảnh, nhưng  Qlone nổi bật so với đám đông. Đó là một ứng dụng miễn phí hoạt động với iOS hoặc Android và sử dụng thực tế tăng cường (AR) để hướng dẫn người dùng trong quá trình quét.

Qlone yêu cầu một tấm lót đặc biệt hoạt động giống như mã QR để dễ dàng quét. Tấm lót này có thể được in (trên giấy) tại nhà, nhưng sẽ giới hạn kích thước của các đối tượng bạn có thể quét. Quá trình số hóa được hướng dẫn bởi ứng dụng điện thoại thông minh và mô hình 3D được xử lý tự động.

Mặc dù quét 3D hoàn toàn miễn phí, nhưng việc xuất mô hình thường không. Qlone sẽ xuất các tệp trực tiếp sang Sketchfab miễn phí, nhưng các định dạng khác, bao gồm cả tệp OBJ và STL, được trả cho mỗi mô hình.

  • Kỹ thuật quét 3D: Photogrammetry
  • Nền tảng: iOS, Android
  • Chi phí: Miễn phí quét; trả tiền để xuất hầu hết các định dạng

RecFusion

RecFusion là một phần mềm đa nền tảng tuyệt vời hỗ trợ nhiều cảm biến độ sâu khác nhau, bao gồm cả Kinect phổ biến . Nó mang lại một giao diện người dùng sạch đẹp và cho phép thay đổi thông số ngay lập tức trong môi trường của nó.

RecFusion cũng cung cấp một số sửa lỗi trong quá trình quét, giảm nỗ lực cần thiết cho quá trình xử lý hậu kỳ, như chúng ta sẽ thấy ngay sau đây. Phần mềm cho phép người dùng tiếp tục quá trình chụp ngay cả sau khi quá trình quét chính thức hoàn tất, do đó thu thập thêm dữ liệu từ các vùng chi tiết nhỏ của đối tượng.

Phần mềm có hai phiên bản: phiên bản đơn cảm biến tiêu chuẩn và phiên bản đa cảm biến “Pro”, cả hai đều được thiết kế để chỉ hoạt động trên Windows.

  • Kỹ thuật quét 3D: Quang học
  • Nền tảng:  Windows
  • Chi phí:  ~ $ 155 cho phiên bản cảm biến đơn; ~ $ 540 cho RecFusion Pro

ScanViewer 3D

Sở hữu một máy quét 3D tốt chỉ là một nửa trận chiến. Khả năng chụp đúng đối tượng vật lý cũng bị ảnh hưởng bởi phần mềm được sử dụng để xử lý quá trình quét. Phần mềm không chỉ hướng dẫn bạn quy trình quét mà còn cung cấp phản hồi theo thời gian thực về chuyển động của bạn trên thiết bị.

ScanViewer 3D cấp độ chuyên nghiệp của Scantech chắc chắn là một ví dụ về một phần mềm mang lại nhiều chức năng hơn. Trong khi công ty chuyên về cả phần mềm và phần cứng quét 3D, ScanViewer 3D kết hợp những dịch vụ này với hỗ trợ cảm biến đa nền tảng.

Có thể mất một thời gian để người dùng làm quen với nhiều chức năng của chương trình, nhưng nó rất đáng giá. Tính năng lái tự động nhằm mục đích tự động hóa toàn bộ quá trình chụp, chịu nhiều trách nhiệm từ người dùng, trong khi chế độ thủ công cung cấp toàn quyền kiểm soát và tùy chỉnh cho những người dùng có kinh nghiệm hơn.

  • Kỹ thuật quét 3D: Quang học
  • Nền tảng:  Windows
  • Chi phí:  Miễn phí

Bước 2: Xử lý hậu kỳ

Sau khi thu được đám mây điểm thông qua quét 3D, đã đến lúc thu dọn dữ liệu. Tùy thuộc vào việc thu thập dữ liệu diễn ra như thế nào hoặc độ chính xác của máy quét của bạn, mô hình có thể yêu cầu chỉnh sửa, dọn dẹp, tinh chỉnh hoặc thậm chí một số tinh chỉnh bề mặt nhỏ. Mặc dù phần mềm quét của bạn có thể xử lý bước này, nhưng chúng tôi đã chọn một số tùy chọn phần mềm sử dụng chung cũng cung cấp một vài tính năng bổ sung.

Các mô hình chỉ số hóa thường được biểu diễn bằng các mắt lưới đa giác. (Định dạng thường được sử dụng trong in 3DSTL , là biểu diễn lưới.) Nếu bạn đã từng cố gắng làm việc trên tệp lưới trong chương trình CAD, bạn biết nó không đơn giản. Hậu xử lý lưới cuối cùng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc này và sẽ giúp mọi chuyển đổi tiếp theo diễn ra suôn sẻ hơn.

Meshmixer

Autodesk Meshmixer hoàn toàn miễn phí để sử dụng và khá nổi tiếng trong giới đam mê in 3D. Nó chuyên làm việc với biểu diễn lưới thay vì lập mô hình tham số và có nhiều lựa chọn công cụ cho phép bạn không chỉ thao tác một mô hình mà còn thiết kế nó từ đầu.

Meshmixer thân thiện với người dùng và khá dễ điều hướng, với rất nhiều hướng dẫn có sẵn trực tuyến. Các tính năng phân tích và hiệu chỉnh tự động rất hữu ích cho việc quét 3D và chương trình thậm chí còn cung cấp một số chuẩn bị mô hình in 3D như hỗ trợ tùy chỉnh .

  • Nền tảng: Windows, MacOS
  • Chi phí:  Miễn phí

XTract3D dành cho SolidWorks

Đối với những người sử dụng SolidWorks, có một tiện ích bổ sung được gọi là XTract3D . Nó được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng thiết kế ngược và nhằm mục đích tạo điều kiện thuận lợi cho việc chuyển đổi từ các mô hình CAD dạng mesh sang solid.

Với XTract3D, bạn có thể nhập tệp lưới hoặc thậm chí dữ liệu đám mây điểm từ quá trình quét của mình trực tiếp vào SolidWorks. Một loạt các công cụ cho phép truy tìm chính xác ngay cả những hình dạng hữu cơ và phức tạp nhất. Sau khi hoàn thành, mô hình đã sẵn sàng để làm việc trên một trong những chương trình CAD được sử dụng chuyên nghiệp nhất hiện có.

  • Nền tảng: Windows (yêu cầu SolidWorks)
  • Chi phí:  ~ $ 40 / tháng

Bước 3: Chuyển đổi kỹ thuật số

Với đối tượng hiện đã được số hóa đầy đủ và đúng cách, đã đến lúc chúng ta phải làm bẩn bàn tay ảo của chúng ta. Việc chuyển đổi từ đối tượng lưới sang vật rắn 3D, mặc dù được tạo điều kiện thuận lợi, thường là một công việc thủ công. Trong khi một số phần mềm CAD cung cấp tính năng chuyển đổi tự động cho các hình học đơn giản, tác vụ này thường yêu cầu theo dõi phác thảo thủ công để tái tạo một phần.

Fusion 360

Fusion 360 là một chương trình Autodesk rất phổ biến không chỉ bao gồm CAD mà còn cả CAM (sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính) và khả năng cắt 3D . Trong quy trình công việc thiết kế ngược, phần mềm này không chỉ cho phép các phương pháp khác nhau để chuyển đổi lưới  mà còn cung cấp một số công cụ phân tích để mô phỏng ứng suất và tối ưu hóa hình dạng, tất cả ở một nơi.

Fusion 360 và tất cả các mô-đun của nó đều miễn phí cho sinh viên, nhà giáo dục, người có sở thích và doanh nghiệp nhỏ. Và mặc dù đúng là nhiều chương trình CAD khác cung cấp các chức năng tương tự, nhưng rất ít chương trình miễn phí.

  • Nền tảng: Windows, MacOS
  • Chi phí: Miễn phí cho mục đích giáo dục và doanh nghiệp nhỏ

>> Khám phá các dự án quét 3D và In 3d cao cấp công nghiệp của chúng tôi: Tại đây

Quét 3D Cơ Thể Kết Hợp Với In 3D – Xu Hướng Mới Trong Lĩnh Vực Y Học

Quét 3D Thúc Đẩy Thiết Kế Sản Phẩm Thuyền Kayak

Phương Pháp Thiết Kế Dựa Trên Mô Phỏng Giúp Bạn Tiết Kiệm Thời Gian Và Tiền Bạc

.
.
.
.