Thiết kế chế tạo và ứng dụng máy in 3d khổ lớn tích hợp scanner 3d

ỦY BAN NHÂN DÂN VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HỐ SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ PHÂN VIỆN TẠI TP HCM CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tên nhiệm vụ: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG MÁY IN 3D KHỔ LỚN TÍCH HỢP SCANNER 3D Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Phân Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa Thành phố Hồ Chí Minh Chủ nhiệm nhiệm vụ: ThS Phạm Quốc Phương Thành phố Hồ Chí Minh - 09/2021 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN NGHIÊN CỨU ĐIỆN TỬ, TIN HỌC, TỰ ĐỘNG HOÁ PHÂN VIỆN TẠI TP HCM CHƯƠNG TRÌNH KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ CẤP THÀNH PHỐ BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tên nhiệm vụ: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG MÁY IN 3D KHỔ LỚN TÍCH HỢP SCANNER 3D (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 30/08/2021) Chủ nhiệm nhiệm vụ Phạm Quốc Phương Cơ quan chủ trì nhiệm vụ Trần Viết Thắng Thành phố Hồ Chí Minh – 09/2021 DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN NHIỆM VỤ TT Họ tên, học hàm học vị Tổ chức công tác ThS Phạm Quốc Phương KS Trần Minh Tân Vielina TP.HCM PGS.TS Nguyễn Ngọc Lâm Vielina TP.HCM TS Nguyễn Hữu Cường TS Trần Viết Thắng Vielina TP.HCM ThS Phạm Bá Khiển Vielina TP.HCM (CTV) TS Đoàn Thị Bằng Vielina TP.HCM (CTV) ThS Trần Minh Nhật Vielina TP.HCM (CTV) KS Nguyễn Văn Chiến Thắng Vielina TP.HCM 10 Hoàng Thị Ngọc Bích Vielina TP.HCM 11 KS Phan Nguyễn Tiến Nam 12 ThS Lê Trường Giang 13 KS Trần Viết Tâm Vielina TP.HCM (CTV) Vielina TP.HCM (CTV) Công ty Cổ phần Kỹ thuật Cơ điện Hoàn Mỹ Vielina TP.HCM (CTV) Vielina TP.HCM Tóm tắt Máy in 3D khổ lớn theo cơng nghệ FDM để tạo sản phẩm với kích thước lớn cho phép tiết kiệm thời gian chi phí chế tạo mẫu Việc tạo sản phẩm máy quét 3D kết nối trực tiếp với máy in 3D khổ rộng nâng cao mức tự động hoá thiết kế ngược Trong đề tài này, vấn đề nâng cao độ xác, độ ổn định cho thiết bị in khổ rộng tích hợp máy quét với máy in 3D giải Đồng thời, giải pháp phần mềm làm mịn bề mặt sản phẩm quét 3D thực cho phép sử dụng file quét cho máy in 3D Máy có tính kỹ thuật sau: Máy in 3D cơng nghệ in: FDM; Vật liệu nhựa: PLA, ABS; Kích thước in: 1200(X) x 610 (Y) x 1200 (Z) mm; Độ phân giải trục: X, Y, Z : 5, 10, μm tương ứng; Tốc độ in: 150 mm/s; Chiều cao lớp in: 50-800 μm; File in: G-code, STL file; Bộ đầu in: 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 mm; Kết nối máy in 3D liệu: SD, USB, Wifi, Internet; Firmware: Marlin Máy quét 3D quét sản phẩm kích thước 600x600x600 mm, độ xác 0,1 mm, với độ mịn gia công phù hợp máy in 3D khổ rộng Abstract Large FDM 3D printer to create products with large sizes, allowing time and cost savings when creating samples Creating a 3D scanner product and connecting it directly to a Large 3D printer improves automation in reverse engineering In this project, the problems of improving accuracy and stability for large printing devices and scanner integration with 3D printers are solved Other way, 3D scanning product surface smoothing software solutions are implemented allowing scanning files to be used immediately for 3D printers The machine has the following technical features: 3D printer with FDM printing technology; Plastic material: PLA, ABS; Printing size: 1200 (X) x 610 (Y) x 1200 (Z) mm; Axis resolution: X, Y, Z: 5, 10, μm respectively; Print speed: 150 mm/s; Printing layer height: 50-800 μm; Print file: G-code, STL file; Printhead set: 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 mm; 3D printer connection and data: SD, USB, Wifi, Internet; Firmware: Marlin 3D scanner scanning product size: 600 x 600 x 600 mm, accuracy less than 0.1 mm, with suitable machining smoothness on large 3D printer Trang MỤC LỤC BẢNG CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH PHẦN 1: MỞ ĐẦU 15 PHẦN 2: NỘI DUNG KHOA HỌC - CÔNG NGHỆ ĐÃ THỰC HIỆN 18 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 18 CHƯƠNG 1P: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CẤU HÌNH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG IN 3D KHỔ RỘNG 18 1.1 Nghiên cứu đề xuất cấu hình máy in 3D khổ rộng 20 1.1.1 Khảo sát sản phẩm in 3D khổ rộng 20 1.1.2 Đề xuất cấu hình máy in 3D khổ rộng kiểu FDM 24 1.2 Phân tích, đánh giá cấu máy in 3D miền ứng dụng cho sản phẩm 25 1.2.1 Phân tích, đánh giá cấu máy in 3D 25 1.2.2 Miền ứng dụng cho sản phẩm 27 CHƯƠNG 2P: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ CHO THIẾT KẾ MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 29 2.1 Nghiên cứu động học động lực học máy in 3D khổ rộng 29 2.2 Nghiên cứu thành phần ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm máy in 3D khổ rộng theo công nghệ FDM 37 2.2.1 Cơ cấu dịch chuyển tuyến tính 3D tạo mẫu kích thước lớn 37 2.2.2 Bộ điều khiển dịch chuyển tuyến tính 3D 39 2.3 Nghiên cứu đề xuất giải pháp hạn chế ảnh hưởng thành phần lên chất lượng sản phẩm máy in 3D khổ rộng 47 2.3.1 Giải pháp thiết kế khí cứng vững cân 47 2.3.2 Giải pháp hạn chế sai số định vị đầu đùn máy in 3D khổ rộng 48 2.3.3 Giải pháp thiết kế phần mềm phân lớp phù hợp, Lựa chọn tối ưu thông số đường đùn 49 2.3.4 Giải pháp điều nhiệt tự động đầu đùn 50 2.3.5 Lựa chọn tốc độ đùn 50 2.3.6 Bảo dưỡng đo kiểm thiết bị 51 2.4 Nghiên cứu phương pháp, thiết bị đánh giá sản phẩm in 3D khổ rộng 51 2.4.1 Đánh giá định tính 51 2.4.2 Đánh giá định lượng tương đối 51 2.4.3 Đánh giá định lượng xác cao 51 Trang 2.5 Nghiên cứu giải pháp điều khiển đồng cho phần điều nhiệt - dẫn động tạo mẫu cho máy in 3D khổ rộng 52 Kết luận Chương 2P : 56 CHƯƠNG 3P : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY IN 3D KHỔ RỘNG CĨ ĐỘ CHÍNH XÁC CAO (PHẦN CƠ KHÍ) 57 Mở đầu 57 3.1 Thiết kế cấu khí máy in 3D khổ rộng 58 3.2 Thiết kế cấu dẫn động chi tiết cho máy in 3D khổ rộng 60 3.3 Thiết kế cấu khí cho đầu in máy in 3D khổ rộng 64 3.4 Chế tạo phần khí máy in 3D khổ rộng 65 Kết luận Chương 3P 65 CHƯƠNG 4P: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 66 Mở đầu 66 4.1 Thiết kế điều khiển máy in 3D khổ rộng 68 4.1.1 Thiết kế sơ đồ khối điều khiển máy in 3D khổ rộng 68 4.1.2 Thiết kế chi tiết điều khiển máy in 3D khổ rộng 69 4.2 Chế tạo điều khiển máy in 3D khổ rộng thử nghiệm 92 4.3 Thiết kế điều khiển nhiệt độ đầu in máy in 3D khổ rộng 93 4.3.1 Cảm biến nhiệt 94 4.3.2 Sơ đồ đo điều khiển nhiệt độ 96 4.3.3 Giải thuật điều khiển 97 4.4 Chế tạo giao diện điều khiển nhiệt độ máy in 3D khổ rộng 99 Kết luận Chương 4P; 99 CHƯƠNG 5P: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 100 5.1 Thiết kế phần mềm vận hành cho máy in 3D khổ rộng 102 5.1.1 Giới thiệu phần mềm RepRap Firmware 103 5.1.2 Biên soạn Reprap Firmware cho máy in 3D khổ rộng 104 5.2 Thiết kế phần mềm cắt lớp mô cho máy in 3D khổ rộng 106 5.2.1 Cấu thành file G-code sở File STL 110 5.2.2 Cách thực in 3D 113 5.3 Thiết kế phần mềm tích hợp mơ đun WiFi vào phần mềm hệ thống máy in 3D 114 5.3.1 Giao thức truyền thông ESP WIFI MCU 114 5.3.2 Giao thức truyền thông MCU ESP WIFI 117 5.3.3 Module MKS TFT WIFI 118 CHƯƠNG 6P: TÍCH HỢP VẬN HÀNH VÀ ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 120 Trang 6.1 Tích hợp thành phần máy in 3D khổ rộng 120 6.2 Thử nghiệm vận hành, hiệu chỉnh máy in 3D khổ rộng 123 CHƯƠNG 7P: HOÀN CHỈNH THIẾT KẾ, XÂY DỰNG BỘ TÀI LIỆU KỸ THUẬT CUỐI MÁY IN 3D KHỔ RỘNG 125 7.1 Hoàn chỉnh máy in 3D khổ rộng 125 7.1.1 Hồn chỉnh phần khí máy in 3D khổ rộng 125 7.1.2 Hoàn chỉnh điều khiển máy in 3D khổ rộng 125 7.2 Hoàn chỉnh vẽ kỹ thuật máy in 3D 129 7.3 Xây dựng Bộ tài liệu hướng dẫn sử dụng máy in 3D khổ rộng 129 PHẦN 2B: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY QUÉT 3D 130 CHƯƠNG 1S: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT CẤU HÌNH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG QUÉT 3D 130 Mở đầu 130 1.1 Nghiên cứu đề xuất cấu hình máy quét 3D 135 1.1.1 Khảo sát, đánh giá sản phẩm quét 3D laser tam giác lượng 135 1.1.2 Đề xuất cấu hình quét 3D laser tầm ngắn 138 1.2 Phân tích, đánh giá cấu máy quét 3D laser xác định miền ứng dụng cho sản phẩm 139 1.2.1 Phân tích, đánh giá cấu máy quét 3D laser 139 1.2.2 Miền ứng dụng cho sản phẩm quét laser 143 CHƯƠNG 2S: NGHIÊN CỨU CƠ SỞ PHỤC VỤ THIẾT KẾ MÁY QUÉT 3D 144 Mở đầu 144 2.1.1 Ảnh hưởng hệ quét laser 3D giải pháp hạn chế sai số 145 2.1.2 Ảnh hưởng lựa chọn chế độ làm việc giải thuật xử lý liệu 146 2.2 Cơ sở tốn học hình thành đám mây điểm 149 2.2.1 Các phép biến đổi toạ độ để hình thành đám mây điểm 149 2.2.2 Ứng dụng phép chiếu phối cảnh 151 2.3 Phương pháp chuyển từ không gian 2D sang 3D Mô tả toán học mặt phẳng laser Phương pháp tạo ảnh lưới đa giác 154 2.3.1 Phân tích hình ảnh thu 154 2.3.2 Chuyển đổi điểm 2D thành điểm 3D 155 2.3.3 Một số giải pháp để nâng cao chất lượng ảnh tái tạo 3D 162 2.3.4 Phần mềm hỗ trợ xử lý tái tạo ảnh laser 3D 167 Trang 2.3.4.1 Giới thiệu Thư viện PCL (Xem chi tiết Báo cáo chuyên đề) 167 2.3.4.2 Cấu trúc liệu PCL (xem chi tiết Báo cáo chuyên đề) 167 2.4 Nghiên cứu tiêu, phương pháp, thiết bị đánh giá sản phẩm quét 3D 167 2.4.1 Các tiêu quét 3D 167 2.4.2 Phương pháp thiết bị đo kiểm 168 Kết luận Chương 2S: 171 CHƯƠNG 3S: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KẾT CẤU CƠ KHÍ MÁY QUÉT 3D 172 Mở đầu 172 3.1 Thiết kế mâm quay vật quét, dẫn động mâm quay 173 3.1.1 Thiết kế khí 173 3.1.2 Thiết kế dẫn động mâm quay 175 3.2 Thiết kế khung sườn khí gá đèn chiếu laser camera 175 3.3 Chế tạo mâm quay dẫn động 179 3.4 Chế tạo khung sườn gá 180 Kết luận chương 3S: 180 CHƯƠNG 4S: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY QUÉT 3D 181 Mở đầu 181 4.1 Thiết kế điều khiển bàn quay 181 4.1.1 Giao diện Main board PC với driver motor bước 181 4.1.3 Motor bước 189 4.1.4 Nguồn nuôi thấp 189 4.2 Thiết kế hệ thống camera thu thập hình ảnh 2D 189 4.2.1 Camera 189 4.2.2 Thấu kính 190 4.2.3 Card giao diện kết nối camera với PC 191 4.2.4 Main board PC 194 4.3 Thi công điều khiển cho máy quét 3D 195 Kết luận chương 4S: 196 CHƯƠNG 5S: THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHO MÁY QUÉT 3D 197 Mở đầu 197 5.1 Thiết kế phần mềm giao diện vận hành máy quét 197 5.2 Thiết kế phần mềm điều khiển đồng cấu bàn quay camera 199 5.3 Thiết kế phần mềm thu thập, xử lý ảnh dựng mơ hình 3D 200 Trang CHƯƠNG 6S: TÍCH HỢP, VẬN HÀNH VÀ ỨNG DỤNG THỬ NGHIỆM MÁY QUÉT 3D 205 6.1 Tích hợp phận khí, điều khiển, cài đặt phần mềm cho máy quét 3D 205 6.2 Vận hành ứng dụng thử nghiệm máy quét 3D 206 CHƯƠNG 7S: HOÀN CHỈNH THIẾT KẾ, XÂY DỰNG BỘ TÀI LIỆU KỸ THUẬT CUỐI MÁY QUÉT 3D 207 7.1 Hoàn chỉnh máy quét 3D vẽ kỹ thuật 207 7.2 Xây dựng Bộ tài liệu hướng dẫn sử dụng máy quét 3D 219 CHƯƠNG 8: SỬ DỤNG HỆ THỐNG MÁY IN 3D TÍCH HỢP MÁY QUÉT 3D 220 PHẦN 3: KẾT LUẬN 225 TÀI LIỆU THAM KHẢO 230 PHẦN 1: MÁY IN 3D 230 PHẦN 2: MÁY QUÉT 3D 232 Trang BẢNG CHỮ VIẾT TẮT 3D Printer Three Dimentional Printer Máy in D 3D Scanner Three Dimentional Scanner Máy quét D ADC Analog To Digital Converter Bộ biến đổi tương tự - số AFE Analog Front End Giao diện người dùng tương tự ASF Alert Standard Format Định dạng Tiêu chuẩn Cảnh báo CCD Charge Coupled Device Camera Linh kiện tích điện kép (camera) CNC Computer Numerical Control Điều khiển số nhờ máy tính DAC Analog To Digital Converter Bộ biến đổi số - tương tự DTR Data Terminal Ready Dữ liệu đầu cuối sẵn sàng Cách mạng công nghiệp 4.0 CMCN 4.0 CNC Computer Numerical Control Điều khiển số nhờ máy tính CPU Central Processing Unit Bộ điều khiển trung tâm FDM Fused Deposition Manufacturing Công nghệ lắng đọng vật liệu nóng chảy FEM - Finite Element Model Mơ hình phần tử hữu hạn FPU Floating Point Unit Đơn vị dấu chấm động IPMI Intelligent Platform Management Interface Giao diện Quản lý Nền tảng Tri thức ISA Industry Standard Architecture Kiến trúc chuẩn công nghiệp JTAG Joint Test Action Group Nhóm thử nghiệm hành động chung Giao diện gỡ lỗi LCD Liquid Crystal Display Màn hình tinh thể lỏng LOM Laminated Object Manufacturing Công nghệ sử dụng tia laser để cắt vật liệu dạng (giấy) kết dính lớp cắt với MAC Media Access Control Điều khiển truy cập truyền thông MPU Memory Protection Unit Bộ bảo vệ nhớ NURBS Non-uniform rational B-spline Mơ hình toán học để biểu diễn đường cong bề mặt PCI Peripheral Component Interconnect Kiến trúc kết nối thành phần ngoại vi PID Proportional Integral Derivative Bộ điều khiển tỉ lệ - tích phân – vi phân Trang đó: p(i) P(i) tọa độ điểm mơ hình qt tọa độ điểm mơ hình scale; S hệ số scale Thực nghiệm file quét nguyên mẫu Lục bình gỗ, sau nhân đơi kích thước in 3D ta mẫu với kích thước gấp đơi: Hình S7 18: Bình in với kích thước gấp đơi Đề tài hồn thiện thiết kế, hồ sơ kỹ thuật máy quét laser 3D trình bày tập vẽ kỹ thuật (Phụ lục sản phẩm) 7.2 Xây dựng Bộ tài liệu hướng dẫn sử dụng máy quét 3D Đề tài biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng cho máy quét 3D (Phụ lục sản phẩm) Trang 219 CHƯƠNG 8S: SỬ DỤNG HỆ THỐNG MÁY IN 3D TÍCH HỢP MÁY QUÉT 3D 8.1 Chuẩn bị máy quét 3D vật mẫu quét: Hình S8 1: Máy quét 3D 8.2 Mở giao diện máy in 3D cấu hình thơng số Màn hình máy in 3D không hiển thị thông tin liên quan đến q trình in3d mà cịn giúp người sử dụng thao tác • Giao diện hình khởi động: Hình S8 2: Giao diện máy in 3D • Giao diện “PreHeat”: Thay đổi nhiệt độ “Extrusion” “HeatBed” Trang 220 Hình S8 3: Giao diện cấu hình máy in 3D ❖ Thiết lập kết nối Wifi Cloud Hình S8 4: Giao diện thiết lập in 3D từ xa 8.3 Mở giao diện chương trình quét: Hình S8 5: Giao diện chương trình quét 3D (1) Màn hình trình bày mơ hình 3D (2) Trình bày hình chụp từ camera (3) Các nút điều khiển (4) Logger Trang 221 8.1.3 Kết nối điều khiển động bàn xoay Chọn cổng COM kết nối với điều khiển qua combo box Sau ấn nút COM PORT Nếu cổng COM chọn chưa mở, phần mềm mở port Logger hiển thị thông báo màu xanh “Serial Port [COM] is Connected” Ngược lại, cổng COM mở, phần mềm đóng port Logger hiển thị thông báo màu đỏ “Serial Port is Closed” Kết nối mở camera Ấn nút CAMERAS, phần mềm kết nối mở camera Nếu kết nối thành công, Logger hiển thị thông báo màu xanh “Cameras are Connected”, hình ảnh từ camera hiển thị tương tứng vùng Camera1 Camera2 Ngược lại, không kết nối được, Logger hiển thị thông báo màu đỏ “Cannot Connect to Cameras” Chọn vùng ảnh quét Chọn vùng ảnh quét nhằm loại bỏ phần không liên quan đế vật quét hình ảnh nhận từ camera Ấn nút SET ROI, cửa sổ hiển thị ảnh từ Camera1 xuất Dùng chuột chọn điểm để xác định vùng ảnh quét Thiết lập thông số quét Các thông số quét bao gồm ngưỡng sáng (Threshold - 100), góc quay bàn xoay (Angle – 0.36) số điểm ảnh lược bỏ (Reduce point - 3) Để thay đổi thông số ta nhập giá trị vào hộp nhập Set Threshold, Set Angle, Reduce point tương ứng Tiến hành quét Bắt đầu quét phải đảm bảo kết nối với điều khiển động camera Ấn nút SCAN để tiến hành quét Trong trình quét, Logger hiển thị số bước quét màu xanh dương Tùy thuộc vào góc quay bàn xoay chọn mà bước quét Đồng thời cửa sổ hiển thị hình ảnh từ camera xuất Xuất file cho máy in Để tạo file in, ta cần chuyển định dạng PCD sau quét sang định dạng STL Ấn nút PCD to SLT để thực tạo file in Làm mịn mơ hình 3D Trang 222 Nếu mơ hình 3D sau quét có nhiễu, gồ ghề ta hiệu chỉnh làm mịn cách ấn nút Smoothing Hiển thị mơ hình 3D Để thao tác hiển thị mơ hình 3D ta sử dụng nút Redraw để vẽ lại mơ hình, nút Clear Screen để xóa mơ hình hiển thị Ta chọn hiệu ứng Mesh, Facet, Light tương ứng với nút chọn 8.4 Kích hoạt chế độ mở file in tự động: Hình S8 6: Màn hình hiển thị vật mẫu quét máy in 3D Một số vấn đề cần ý in 3D: Những người sử dụng máy in 3D thường gặp vấn đề với việc vật in không bám bàn nên in vài lớp layer bị bong Để nắm công nghệ in 3D phải in hồn thiện chi tiết để đánh giá được, cịn vừa in hỏng việc cần phải khắc phục cách nhanh chóng tuyệt đối khơng bỏ qua Lớp in quan trọng trình in Trang 223 Trang 224 PHẦN 3: KẾT LUẬN 1) Các nội dung nghiên cứu hoàn thành Trong thời gian 18 tháng triển khai thực đề tài, chúng tơi hồn thành đầy đủ nội dung nghiên cứu đăng ký, bao gồm: - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy in 3D khổ rộng, bao gồm: Nghiên cứu tổng quan, đề xuất cấu hình; Nghiên cứu sở phục vụ thiết kế; Thiết kế, chế tạo máy in 3D khổ rộng, Tích hợp - đo kiểm ứng dụng thử nghiệm Các kết nghiên cứu trình bày báo cáo chuyên đề - Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy quét laser 3D kiểu tam giác lượng, bao gồm: Nghiên cứu tổng quan, đề xuất cấu hình; Nghiên cứu sở phục vụ thiết kế; Thiết kế, chế tạo máy quét 3D, tích hợp - đo kiểm ứng dụng thử nghiệm Các kết nghiên cứu trình bày báo cáo chuyên đề Kết thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu từ quét 3D đến in 3D thành sản phẩm, đến khắc phục hoàn toàn lỗi tạo sản phẩm có sai số chép tỷ lệ 1:1 so với nguyên mẫu điểm đo đặc trưng nhỏ 1mm Giai đoan thử nghiệm chép mẫu Ảnh mẫu chuẩn (cao 450mm) Máy quét chế tạo Máy quét máy in máy in đối chứng chế tạo (sản phẩm DISWAY (Model dự án) 6080S) 1/2021 – 2/2021 (Lỗi xảy quét in 3D máy chế tạo) 3/2021 – 4/2021 (Đã khắc phục sai số máy quét máy in 3D chế tạo; sai số sản phẩm < 1mm Điểm bật nghiên cứu bao gồm: Trang 225 - Đề xuất ứng dụng giải pháp đồng nâng cao chất lượng máy in 3D : Thiết kế khí cứng vững cân bằng, sử dụng hệ vit-me đai ốc dẫn hướng trợ lực, thiết kế ổ trục, puli dẫn động chất lượng cao; Giải pháp hạn chế sai số định vị đầu đùn máy in 3D khổ rộng, sử dụng động bước cho trục Z, dạng động số, cho phép điều khiển xác vị trí đầu in Các động dẫn động trục X-Y động AC servo, cần lựa chọn truyền động chất lượng cao, ví dụ Mitsubishi HCKFS23 AC Servo Motor MR-J2S-20A Driver; Giải pháp điều nhiệt tự động đầu đùn giường in; Lựa chọn tốc độ đùn tuỳ thuộc vào cấu trúc sản phẩm in; Bộ điều khiển máy in 3D dạng nhúng vi điều khiển mạnh 32 bit cho phép điều khiển đồng hoạt động máy in; Giải pháp thiết kế phần mềm phân lớp phù hợp, lựa chọn tối ưu thông số đường đùn - Đề xuất giải pháp phần mềm tự động làm nhẵn mịn bề mặt tái dựng mơ hình 3D nội suy điểm, cách áp dụng thuật toán Gaussian Blur sử dụng làm mịn ảnh hai chiều - Kết nối máy quét 3D với máy in 3D khổ rộng thành hệ thống phục vụ thiết kế ngược 2) Các sản phẩm hoàn thành Đề tài hoàn thành đầy đủ sản phẩm đăng ký, bao gồm: • Máy in 3D: Thơng số Đăng ký Thực tế đạt Máy in 3D khổ lớn Kết nối với 3D scanner Kết nối với 3D scanner 1200 x 610 x 1200 (mm) 1200 x 610 x 1200 (mm) Tốc độ in 150 mm/s 150 mm/s Độ xác  0.2 mm  0.2 mm Chiều cao lớp in 50-800 μm 50-800 μm sợi nhựa PLA, ABS sợi nhựa PLA, ABS 1.75 mm 1.75 mm 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1.2 mm 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1.2 mm G-code, STL file G-code, STL file SD, USB, Wifi, Internet SD, USB, Wifi, Internet FDM/FFF FDM/FFF Firmware Marlin Marlin Software Slic3r, Cura or Simplify3D… Slic3r, Cura or Simplify3D… 220 VAC/50 Hz 220 VAC/50 Hz ~500 W ~500 W Kích thước: Vật liệu in Đường kính sợi vật liệu in Bộ đầu in File in Kết nối máy in 3D liệu Công nghệ in Nguồn cung cấp Công suất tiêu thụ Trang 226 • Máy qt 3D: Thơng số Đăng ký Máy quét chiều Bộ quét 3D bao gồm phần chính: 1) Đèn chiếu laser; 2) (3D Scanner): camera; 3) Cơ cấu xoay Đèn chiếu laser dùng để tạo vệt laser chiếu lên bề mặt vật quét Camera công nghiệp, kết nối với máy tính qua card mạng Gigabit Ethernet, tốc độ lên đến 100fps qua dây cáp LAN chiều dài tối đa 100m Camera gắn lens cho phép lấy nét ảnh Cơ cấu xoay cho phép quay vật quét để qt tồn bề mặt vật Kích thước tối đa vật thể quét Thực tế đạt Bộ quét 3D bao gồm phần chính: 1) Đèn chiếu laser; 2) camera; 3) Cơ cấu xoay Đèn chiếu laser dùng để tạo vệt laser chiếu lên bề mặt vật quét Camera công nghiệp, kết nối với máy tính qua card mạng Gigabit Ethernet, tốc độ lên đến 100fps qua dây cáp LAN chiều dài tối đa 100m Camera gắn lens cho phép lấy nét ảnh Cơ cấu xoay cho phép quay vật quét để quét toàn bề mặt vật 600 x 600 x 600 mm 600 x 600 x 600 mm 0,1 mm 0,1 mm Độ phản quang vật liệu mẫu quét: 30% < Q < 80%; 30% < Q < 80%; Khối lượng mẫu quét: