ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ MAY ĐỀ TÀI: TRIỂN KHAI SẢN XUẤT MÃ HÀNG ÁO JACKET 2 LỚP V51990 TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SẢN XUẤT HANG THỂ THAO MAXPORT JSC41

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ MAY ĐỀ TÀI: TRIỂN KHAI SẢN XUẤT MÃ HÀNG ÁO JACKET 2 LỚP V51990 TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SẢN XUẤT HANG THỂ THAO MAXPORT JSC41MỞ ĐẦU Dệt may là ngành công nghiệp đáp ứng nhiều nhất cho an sinh xã hội ở việt nam, trong xu thế phát triển của thế giới ngành đã có các chính sách giúp đưa ngành dần trở thành 1 ngành xuất khẩu hàng đầu trong nước.Với các lợi thế của nước ta là mặt bằng và giá nhân công rẻ chúng ta cần phải sử dụng các phương tiện thiết bị cũng như các phương pháp sản xuất tiên tiến trên thế giới để gia tăng năng suất cũng như chất lượng cho sản phẩm của mình.Hiện nay, ngành công nghiệp Dệt May của nước ta đang phát triển rất mạnh với đường lối mở cửa và hòa nhập vào thị trường thế giới. Cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, ngành công nghiệp Dêt May đã có những mức tăng trưởng đáng kể, ngành đã chiếm một vị trí quan trong trong nền kinh tế quốc dân giải quyết công ăn việc làm cho hàng triệu lao động, góp phần ổ định xã hội và đóng góp nguồn thu ngân sách lớn cho nhà nước. Hàng may mặc Việt Nam đã có những tiến bộ vượt bậc cả về mặt chất lượng lẫn số lượng, đang dần khẳng định vị trí của mình trên thị trường quốc tế và thị trường trong nước.Công nghệ quét 3D đã được sử dụng rất phổ biến trên thế giới tuy vậy ở việt nam mới chỉ dừng lại với mục đích học tập và nghiên cứu, Việc ứng dụng công nghệ 3D vào ngành dệt may sẽ thay đổi cách nhìn về thiết kế hiện đại cho mọi người, đặc biệt nó sẽ đóng góp vào sản xuất các hàng có chất lượng cao. Trong nội dung đồ án em có đề cập về phương thức sản xuất mới áp dụng công nghệ 3D với mục đích nghiên cứu và tham khảo Làm đồ án tốt nghiệp là một yêu cầu bắt buộc đối với mỗi sinh viên học Đại học, đây là nhiệm vụ cuối cùng của sinh viên trước khi tốt nghiệp ra trường. Sau 5 năm học tập và nghiên cứu ở trường ĐHBKHN với chuyên ngành dệt may và thời trang tôi đã được các thầy cô giáo truyền dạy những kiến thức bổ ích để phục vụ làm đồ án. Đồ án của tôi được chia làm 2 phần:Phần I : Nghiên cứu tổng quan về công nghệ chế tạo ngược và kỹ thuật quét 3DPhần II : Triển khai sản xuất mã hàng áo Jắc két 2 lớp V51990 tại Công ty cổ phần sản xuất hàng thể thao Maxport JSC

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn sâu sắc toàn thể các thày cô giáo trong khoa công nghệ Dệt May và Thời Trang trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập tại trường.

Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt để tôi hoàn thành bản đồ án này.

Bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi thiếu sót và còn nhiều hạn chế, rất mong các thầy cô, các anh chị và các bạn góp ý kiến để tôi có thể rút kinh nghiêm trong công việc sau này.

Xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC PHẦN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN QUY TRÌNH THIẾT KẾ NGƯỢC

VÀ KỸ THUẬT QUÉT 3D 4

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ

NGƯỢC 4

1.1Khái niệm về quy trình thiết kế ngươcngược: 4

1.2.Quy trình thiết kế ngược 6

1.3 Ứng dụng của công nghệ chế tạo ngược ở Việt Nam 9

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT QUÉT 3D 13 2.1 Tổng quan về kỹ thuật quét 3D 13

2.2 Các phương pháp quét hình phổ biến hiện nay: 15

2.3 Kỹ thuật quét Lazer 16

2.3.1 Nguyên lý quét 16

2.3.2 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ quét 3D lazer 19

2.4 Kỹ thuật quét sử dụng ánh sáng trắng 22

2.4.1 Nguyên lý quét sử dụng ánh sáng trắng 22

2.4.2 Các thiết bị quét ánh sáng trắng 24

2.4.3 Phần mềm Geomagic studio 28

2.5 Kỹ thuật xử lý ảnh và mô hình hóa 31

2.5.1 Nguyên lý xử lý ảnh và mô hình hóa 31

2.5.2 các thiết bị sử dụng 31

2.6 Phần mềm xử lý dữ liệu quét 3D RapidForm 37

2.7 So sánh 2 phương pháp quét lazer và ánh sáng trắng 40

PHẦN II: TRIỂN KHAI SẢN XUẤT MÃ HÀNG ÁO JACKET 2 LỚP V51990 TẠI CÔNG TY CỔ PHẦN SẢN XUẤT HANG THỂ THAO MAXPORT JSC 41 CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU SẢN PHẨM VÀ ĐƠN HÀNG, XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 41 1.1 Các dữ liệu ban đầu 41

1.1.1 Đặc điểm đơn hàng 41

1.1.2.2 Đặc điểm nguyên liệu sử dụng 49

1.1.2.3 Các yêu cầu đối với sản phẩm 55

1.1.2.4.Đặc điểm cấu trúc của sản phẩm 62

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG TÀI LIỆU KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SẢN PHẨM 71 2.1 Định mức nguyên phụ liệu 71

2.1.1 Chọn phương pháp xác định định mức nguyên phụ liệu 71

2.2.Xây dựng hướng dẫn sử dụng nguyên phụ liệu 77

2.3 Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm 81

2.3.1 Trải vải 81

2.3.2 Cắt: 83

2.3.3 Đánh số, đồng bộ, phối kiện: 86

2.3.4 Quy trình may: 87

2.4.5 Là sản phẩm 96

2.3.6 Treo nhãn - Gấp gói – Đóng hòm: 96

2.4 Đặc điểm thiết bị sử dụng 102

2.5 Xây dựng nhãn sử dụng của sản phẩm: 109

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN MAY SẢN PHẨM V51190 111 3.1 Chọn hình thức tổ chức dây chuyền 111

3.1.1.Phân tích điều kiện sản xuất, chọn công suất và tổ chức dây chuyền 111

3.1.2 Các đặc trưng cơ bản của chuyền may: 114

3.1.3 Chọn phương án bố trí bộ phận gia công nhiệt, gia công nhiệt ẩm: 116

3.1.4 Xác định công suất dây chuyền may: 116

3.2 Xác định sơ bộ các thông số của chuyền 116

3.2.1 Nhịp trung bình của chuyền 117

3.2.2 Xác định sơ bộ các thông số của chuyền 117

3.3 Tổ chức lao động và cân đối dây chuyền 118

3.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất của dây chuyền 118

3.3.2 Tổ chức phối hợp nguyên công và cân đối chuyền 118

3.3.3 Đánh giá phụ tải của các nguyên công tổ chức trên chuyền 124

3.3.4 Chính xác lại các thông số trên chuyền: 124

3.4 Quy hoạch chỗ làm việc và mặt bằng trên chuyền 124

3.4.1 Chọn dạng chỗ làm việc: 124

3.4.2 Chọn kích thước chỗ làm việc: 124

3.4.3 Sơ đồ bố trí một chỗ làm việc 124

3.5 Tính các chỉ số kinh tế của chuyền may 124

KẾT LUẬN 124

TÀI LIỆU THAM KHẢO 124

MỞ ĐẦU

Dệt may là ngành công nghiệp đáp ứng nhiều nhất cho an sinh xã hội ở việtnam, trong xu thế phát triển của thế giới ngành đã có các chính sách giúp đưa ngànhdần trở thành 1 ngành xuất khẩu hàng đầu trong nước.Với các lợi thế của nước ta làmặt bằng và giá nhân công rẻ chúng ta cần phải sử dụng các phương tiện thiết bịcũng như các phương pháp sản xuất tiên tiến trên thế giới để gia tăng năng suấtcũng như chất lượng cho sản phẩm của mình.

Hiện nay, ngành công nghiệp Dệt May của nước ta đang phát triển rất mạnhvới đường lối mở cửa và hòa nhập vào thị trường thế giới Cùng với sự tăng trưởngcủa nền kinh tế, ngành công nghiệp Dêt May đã có những mức tăng trưởng đáng kể,ngành đã chiếm một vị trí quan trong trong nền kinh tế quốc dân giải quyết công ănviệc làm cho hàng triệu lao động, góp phần ổ định xã hội và đóng góp nguồn thungân sách lớn cho nhà nước Hàng may mặc Việt Nam đã có những tiến bộ vượtbậc cả về mặt chất lượng lẫn số lượng, đang dần khẳng định vị trí của mình trên thịtrường quốc tế và thị trường trong nước

Công nghệ quét 3D đã được sử dụng rất phổ biến trên thế giới tuy vậy ở việtnam mới chỉ dừng lại với mục đích học tập và nghiên cứu, Việc ứng dụng côngnghệ 3D vào ngành dệt may sẽ thay đổi cách nhìn về thiết kế hiện đại cho mọingười, đặc biệt nó sẽ đóng góp vào sản xuất các hàng có chất lượng cao Trong nộidung đồ án em có đề cập về phương thức sản xuất mới áp dụng công nghệ 3D vớimục đích nghiên cứu và tham khảo

Làm đồ án tốt nghiệp là một yêu cầu bắt buộc đối với mỗi sinh viên học Đạihọc, đây là nhiệm vụ cuối cùng của sinh viên trước khi tốt nghiệp ra trường Sau 5năm học tập và nghiên cứu ở trường ĐHBKHN với chuyên ngành dệt may và thờitrang tôi đã được các thầy cô giáo truyền dạy những kiến thức bổ ích để phục vụlàm đồ án Đồ án của tôi được chia làm 2 phần:

Phần I : Nghiên cứu tổng quan về công nghệ chế tạo ngược và kỹ thuật quét 3DPhần II : Triển khai sản xuất mã hàng áo Jắc két 2 lớp V51990 tại Công ty cổ phầnsản xuất hàng thể thao Maxport JSC

PHẦN I : NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN QUY TRÌNH THIẾT KẾ NGƯỢC VÀ KỸ THUẬT QUÉT 3D

CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ NGƯỢC

1.1Khái niệm về quy trình thiết kế ngươcngược:

Trong lĩnh vực sản xuất, thông thường để chế tạo ra 1 sản phẩm, người thiết kế đưa

ra ý tưởng về sản phẩm đó, phác thảo ra sản phẩm, tiếp theo là quá trình tính toánthiết kế, chế thử, rồi kiểm nghiệm, hoàn thiện phác thảo để đưa ra phương án tối ưu,cuối cùng mới là công đoạn sản xuất ra sản phẩm Đây chính là chu trình sản xuấttruyền thống, là phương pháp sản xuất đã được áp dụng từ bao thế kỷ nay Phươngpháp này còn được gọi là công nghệ sản xuất thuận (Forward Engineering) Trongvài chục năm trở lại đây với sự phát triển của của công nghệ, xuất hiện 1 dạng sảnxuất theo 1 chu trình mới, đi ngược với sản xuất truyền thống, đó là chế tạo ra sảnphẩm theo hoặc dựa trên 1 sản phẩm có sẵn Quy trình này được gọi là công nghệthiết kế ngược (Reverse Engineering) hay cũng được hiểu là công nghệ tái tạo haycông nghệ chế tạo ngược

Công nghệ này ra đời dựa trên nhu cầu sản xuất thực tế, đôi khi người ta cần chếtạo sản phẩm theo những mẫu có sẵn mà chưa (hoặc không) có mô hình CAD tươngứng như các chi tiết là đồ cổ vật, những chi tiết đã ngừng sản xuất từ lâu, những chitiết không rõ xuất xứ, những phù điêu, bộ phận cơ thể con người, động vật Hayđơn giản chỉ là sao chép lai kết cấu của những sản phẩm đã khẳng định tên tuổi trênthị trường (để giảm chi phí chế tạo mẫu) hoặc để cải tiến sản phẩm đó theo 1 hướngmới Để tạo được mẫu của những sản phẩm này, trước đây người ta phải đo đạc rồi

vẽ phác lại hoặc dựng sáp, thạch cao để in mẫu Các phương pháp này cho độ chínhxác không cao, tốn nhiều thời gian và công sức, đặc biệt là đối với những chi tiếtphức tạp.Ngày nay người ta đã sử dụng máy quét hình để số hoá hình dáng của chitiết sau đó nhờ các phần mềm CAD/CAM chuyên dụng để xử lý dữ liệu số hoá cuối

cùng sẽ tạo ra được mô hình CAD 3D cho chi tiết với độ chính xác cao.Mô hìnhCAD này cũng có thể chỉnh sửa nếu cần.

Trên phạm vi rộng công nghệ tái tạo được định nghĩa là hoạt động bao gồm cácbước phân tích để lấy thông tin về 1 sản phẩm đã có sẵn (bao gồm thông tin về chứcnăng các bộ phận, đặc điểm về kết cấu hình học, vật liệu, tính công nghệ) sau đótiến hành khôi phục lại mô hình CAD cho chi tiết hoặc phát triển thành sản phẩmmới, sử dụng CAD/CAM/CAE để tối ưu thiết kế cuối cùng là áp dụngCAPP/RP/CNC để chế tạo sản phẩm Công nghệ tái tạo đã được ứng dụng trong rấtnhiều lĩnh vực như hoá học, điện tử, xây dựng, cơ khí, y học, nghệ thuật…Ví dụtrong xây dựng, chúng ta luôn học hỏi kỹ thuật thiết kế cũng như thi công củanhững công trình hoàn thiện (Succeessful building/bridge) của thế giới để giảmthiểu những sai sót Giảm thời gian thiết kế và tăng thêm tính ưu việt cho nhữngcông trình của mình

Trong lĩnh vực cơ khí chế tạo, công nghệ tái tạo được định nghĩa là hoặt động tạo rasản phẩm tữ các mẫu sản phẩm cho trước mà không có bản vẽ thiết kế hoặc cónhưng đã bị mất hay không rõ dàng Sản phẩm mới được tạo ra trên cơ sở khôi phụcnguyên ven hoặc phất triển lên từ thực thể ban đầu đó

Từ khi ra đời vào những năm 90 của thế kỷ trước, công nghệ tái tạo (ReverseEngineering) đã được nghiên cứu, áp dụng trong nhiệu lĩnh vực phát triển nhanhsản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế mô hình 3D từ mô hình đã có sẵn nhờ

sự trợ giúp của máy tính Kỹ thuật tái tạo ngày càng phát triển theo sự phát triểntheo sự phát triển của các phần mềm CAD/CAM Nó luôn được quan tâm và cũngliên tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu của xã hội trên nhiều lĩnh vực sảnxuất.RE trở thành 1 bộ phận quan trọng của sản xuất hiện đại.Đã có nhiều công tycủa nhiều quốc gia ứng dụng hiệu quả và rất thành công công nghệ này.Có thể thấyTrung Quốc là một điển hình Nhiều loại sản phẩm như xe máy, ô tô, máy móchàng loạt đồ gia dụng, đồ chơi…đã được sản xuất dựa trên sự sao chép các mẫu cósẵn trên thị trường của các hãng nổi tiếng của Nhật, Hàn Quốc như Honda,Misubishi, Toyota…

Hình 1.1: Quy trình thiết kế mũ bảo hiểm áp dụng công nghệ tái tạo

Ở Việt Nam, trong một số năm trở lại đây công nghệ tái tạo cũng đã được áp dụngvào sản xuất Tuy nhiên phần lớn vẫn chưa mang tính chuyên nghiệp Ví dụ như cáccông ty sản xuất, chế tao khuôn cho các mặt hàng nhựa, cơ khí thường khi nhận cácđơn đặt hàng của các đối tác làm 1 bộ khuôn cho 1 mẫu sản phẩm cho trước thì đa

số việc số hoá mô hình lấy dữ liệu đều thực hiện 1 cách thủ công, đo vẽ bằng tay.Việc ứng dụng các thiết bị số hoá công nghệ cao chuyên dụng, các phần mềm thiết

kế ngược vẫn chưa nhiều Chỉ có ở 1 số ít công ty có thể làm theo hợp đồng nhưcông ty Hoàng Quốc, hay các viện, các trường đại học như Học Viện Kỹ ThuậtQuân Sự, Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, Đại học Cần Thơ có máy quét 3Dhiện đại của hãng Konica nhưng chủ yếu vẫn là phục vụ cho học tập, nghiên cứu

1.2.Quy trình thiết kế ngược.

Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại, quá trình sản xuấtngày càng được chuyên môn hoá, việc chế tạo ra 1 loại sản phẩm được chia táchthành nhiều công đoạn riêng biệt nhưng có quan hệ mật thiết với nhau theo 1 tiêuchuẩn chung thống nhất hợp thành quy trình sản xuất Tuy có nhiều cải tiến mớisong quy trình sản xuất hiện nay nhìn chung đều được biểu hiện bằng 2 sơ đồ:

(Hình 1.2.1) Trong quy trình thiết kế thuận, xuất phát từ ý tưởng thiết kế (của người

thiết kế hoặc của khách hàng mô tả sản phẩm), người thiết kế phác thảo sơ bộ sảnphẩm (bản vẽ CAD ) Bản vẽ phác thảo này sẽ được tính toán, phân tích, kiểm tracác thông số kỹ thuật, tính công nghệ (Dữ liệu được chuyển từ CAD sang CAE).Sau đó mô hình sẽ được tối ưu hoá đưa ra bản vẽ thiết kế (bản vẽ CAD) hoàn chỉnh.Tiếp theo qua các bước chuẩn bị công nghệ (CAPP), lập trình gia công (CAM), mô

phỏng và chế tạo thử mẫu sản phẩm bằng phương pháp tạo mẫu nhanh (RP) hoặctrên các máy công cụ, máy CNC Mẫu sản phẩm chế thử này sẽ được đem đi kiểmtra thực tế xem có thoả mãn các yêu cầu đặt ra hay không.Nếu không đạt thì sẽ quay

về chỉnh sửa lại từ bản vẽ phác thảo.Tiếp tục quá trình trên cho tới khi mẫu sản

ngîc chóng ta l¹i lµm ngîc l¹i XuÊt ph¸t ®iÓm lµ tõ 1 mÉu s¶n phÈm thùc tÕ (Physical part) Mẫu sản phẩm thực này được số hoá và sử lý bằng các thiết bị vàphần mềm chuyên dụng để đưa ra mô hình CAD cụ thể Sau khi có được mô hìnhCAD cho sản phẩm rồi thì các công đoạn tiếp theo cũng giống như chu trình sảnxuất thuận trải qua các bước tính toán, phân tích, tối ưu hoá trên các phần mềmCAE/CAM, chuẩn bị công nghệ (CAPP), gia công tạo mẫu nhanh hoặc lập trình giacông trên các máy CNC hay các máy công cụ khác, kiểm tra thực tế cuối cùng mớiđưa vào sản xuất đại trà

Quy trình thiết kế thuận Quy trình thiết kế ngược

Hinh 1.2.1: Quy trình thiết kế thuận và ngược.

1.3 Ứng dụng của công nghệ chế tạo ngược ở Việt Nam

Ý tưởng thiết kế

Bản vẽ phác thảo (CAD)

Chế thử, mô phỏng

(RP /CNC/CAM)

Tính toán, phân tích ( CAD/ CAM)

Tối ưu thiết kế, bản vẽ thiết kế

(CAE/CAD)

Sản xuất đại trà

Kiểm tra thực tiễn Chuẩn bị gia công(CAM/CAPP)

YesNo

Sản phẩm thực

Số hoá sản phẩm (Data capture)

Chế thử, mô phỏng (RP /CNC/CAM)

Sử lý dữ liệu số hoá

Sản xuất đại trà

Kiểm tra thực tiễn CAD/CAM/CAE/CAPP

YesNo

Với tính ưu việt của mình, là mô hình hoá được nhiều loại chi tiết (kể cả các chi tiết

có độ phức tạp cao) một cách nhanh chóng và chính xác Công nghệ tái tạo đáp ứngtối đa được các nhu cầu đa dạng của thị trường trong rất nhiều lĩnh vực:

Trong lĩnh vực nghệ thuật công nghệ tái tạo được thể hiện ở việc sao chép hoặcphân tích các đặc điểm, nét vẽ của các kiệt tác hội hoạ, điêu khắc Thông thườngvới những chi tiết yêu cầu cao về tính thẩm mỹ, sản phẩm được mô hình hoá bởicác nhà mỹ thuật (Stylist) trên các chất liệu như đất sét, chất dẻo, gỗ v.v Tuy nhiêncác tác phẩm hay các kiệt tác nghệ thuật chỉ có 1 và là ý tưởng duy nhất của 1 nhànghệ thuật, nhà thiết kế nào đó trong khi ai cũng muốn được có, muốn được thưởngthức chúng Nhu cầu thị trường đòi hỏi các sản phẩm phải có 1 số lượng lớn theomột vài phong cách, hay sản phẩm của 1 số nhà thiết kế mà tác phẩm của họ đãđược khẳng định trên thị trường Để đáp ứng nhu cầu đó thì cần phải có được môhình CAD của mẫu sản phẩm mong muốn Việc này chỉ có thể thực hiện bằng côngnghệ tái tạo Với các thiết bị máy móc hiện đại và sự trợ giúp của máy tính, chúng

ta có thể xây dựng được các dữ liệu CAD giống hệt mô hình thật do các nhà mỹthuật tạo ra với dung sai rất nhỏ

H×mh 1.2: C«ng nghÖ RE dùng m« h×nh CAD cho c¸c t¸c phÈm nghÖ thuËt.

H×nh 1.3: øng dông c«ng nghÖ t¸i t¹o lÊy mÉu hoa v¨n thñ c«ng

Công nghệ RE có vai trò rất lớn trong cải tiến mẫu mã sản phẩm.Yêu cầu vềthời gian không cho phép chúng ta khi chế tạo 1 mẫu mã mới có thể bắt đầu chutrình sản xuất từ khâu phác thảo thiết kế tới tính toán, tối ưu, chế thử, kiểm trakiểm nghiệm mới đưa vào sản xuất vì quá trình trên tốt rất nhiều thời gian,công sức Do vậy mà chúng ta phải biết kế thừa từ các mẫu sản phẩm đã đượctối ưu, đạt các tiêu chuẩn kiểm tra trên cơ sở đó ta thiết kế lại phù hợp với yêucầu mới để có được 1 mẫu mã mới Như vậy sẽ giảm được thời gian thiết kế,rút ngắn thời gian đưa sản phẩm vào thị trường tức là giảm được thời gian củachu trinh sản xuất (Lead time) Với nhu cầu của thị trường thay đổi liên tụctừng ngày như hiện nay, công ty nào sớm đưa ra được mẫu mã mới sẽ chiếmđược thị phần và giành lợi nhuận cao nhất Công ty nào đưa ra sản phẩm mớichậm hơn sẽ không còn cơ hội có được lợi nhuận Do vậy mà công nghệ tái tạo

RE thực sự sẽ là trọng tâm của công nghệ thiết kế sản phẩm của tương lai

M« h×nh quÐt mÉu s¶n phÈm M« h×nh CAD ®a ra

H×mh 1.4: øng dông RE thiÕt kÕ lai s¶n phÈm c¬ khÝ phøc t¹p.

Công nghệ RE còn được sử dụng khi cần thay thế 1 chi tiết, bộ phận mà nhà sản

xuất không còn cung cấp, chúng ta phải chế tạo lại chúng mà không hề có bản

vẽ thiết kế Hay khi muốn sản xuất theo 1 mẫu mã tối ưu trên thị trưòng mà nhàthiết kế ra chúng làm mất, làm hỏng, hoặc không muốn cung cấp tài liệu thiết

kế Đặc biệt là khi sản phẩm có hình dạng rất phức tạp, khó miêu tả như dạnghình người, hình con vật v.v

Trong khảo cổ học, công nghệ RE cho phép khôi phục hình dạng của các sinhvật thời tiền sử dựa trên các hoá thạch cổ thu được trong đất, đá, hay trong băng

mà không hề làm tổn hại hay phá hoại mẫu hoá thạch đó RE còn cho phépchúng ta tạo dựng lại các mẫu tượng cổ, khôi phục lại các công trình kiến trúc,nghệ thuật cổ đã bị tàn phá trong lịch sử

H×nh 1.5: øng dông RE trong kh¶o cæ häc.

Trong y học công nghệ tái tạo cho phép chúng ta có thể tạo ra các bộ phận cơ thểphù hợp cho từng bệnh nhân trong thời gian ngắn để thay thế cho các khuyết tật,các bộ phận bị hỏng, bị tổn thương, bị hư hại do tai nạn hoặc do bẩm sinh nhưxương, khớp, răng hàm, mảnh sọ não.v.v

M« h×nh CAD Ch¬ng tr×nh gia

c«ng

Khu«n b»ng nh«m

H×nh 1.6: øng dông RE t¹o m¶nh sä n·o dïng trong y häc.

Trong thời trang, RE trợ giúp đắc lực cho các nhà thiết kế tạo các trang phục các

mẫu mã theo hình dáng con người.

Công nghệ RE còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giải trí, mô phỏng nhưthiết kế các nhân vật trong Game 3D, tạo các môi trường giao diện ảo trong gamephục vụ giải trí, lam phim ảnh hay mô phỏng 1 quá trình nào đó phục vụ cho 1mục đích nào đó

H×mh 1.7: Sö dông RE thiÕt kÕ nh©n vËt vµ m«i trêng trong Game vµ phim ho¹t h×nh

Công nghệ RE còn được áp dụng trong rất nhiều các lĩnh vực khác nũa Nóichung cứ ở đâu cần tái tạo đưa ra mô hình CAD thì ở có thể áp dụng công nghệ

RE Xu hướng của nền sản xuất hiện đại hướng đén tiêu chí JIT ( Just-In-Time: là

tiêu chí rut ngắn thời gian thời gian chế tạo sản phẩm) Với tiêu chí này, khoảngthời gian từ lúc đặt hàng sản phẩm cho đến khi có sản phẩm thật đã được rút ngắnrất nhiều, có thể tính theo ngày, theo giờ thay vì tính theo quý, theo tháng haytheo tuần như trước kia Với tính ưu việt vè thời gian và đọ chính xác của mìnhcông nghê tái tạo hứa hẹn sẽ là công nghệ thiết kế chủ đạo của nền sản xuất

CHƯƠNG 2 KỸ THUẬT QUÉT 3D

2.1 Tổng quan về kỹ thuật quét 3D

Công nghệ 3D hiện nay đang phát triển với tốc độ cao với các ứng dụng mạnh trongcác ngành thiết kế và giải trí Các ứng dụng trong sản xuất của công nghệ 3D cũngđược áp dụng 1 cách rộng rãi Mặc dù đã hình thành từ lâu nhưng nhờ những thànhtựu nghiên cứu về phần mềm và phần cứng hiện nay công nghệ 3D mới trở thànhphổ cập cho mọi người và mọi nhà Chúng ta đang hưởng thụ các thành quả màcông nghệ 3D đem lai như

phim ảnh, máy tính, điện thoại … Để có những hình ảnh 1 cách chân thực nhất vềcác hình ảnh 3D người ta cần có các khuôn mẫu 3D , Như tạo ra các nguyên liệu thôcho các ngành sản xuất , kỹ thuật quét 3D đem tới cho các nhà thiết kế 1 môi trường

Hình 1.8 Các binh sĩ xếp hàng để do cơ thể

Trên thế giới hiện nay đã phát triển các sản phẩm phục vụ khách hàng bằng các dịch

vụ 3D trực tuyến Thông thường 1 người cần may đồ muốn cho trang phục vừa vặnthì cần phải đến 1 tiệm may và lấy số liệu bằng thước dây và với trình độ đo củangười thợ may chúng ta có thể có 1 bọ đồ ưng ý Nhưng với thời đại công nghệthông tin hiện nay chúng ta không cần phải bỏ ra 1 buổi để đến tiệm may để đo đạc

và chọn mẫu quần áo mà sau đó có thể khi mặc vào chúng ta vẫn không cảm thấyưng ý Công việc của bạn đến với 1 cửa hiệu may hiện đại bạn chỉ cần chờ trongvong vài phút để máy quét lấy số liệu về cơ thể của bạn

Hình 1.9 Sử dụng máy quét lazer đo cơ thể người ở siêu thị thời trang

Số liệu này sẽ giúp bạn tạo ra được 1 người mẫu 3D mà sau đó bạn có thể sử dụngvào việc thiết kế các trang phục trên người mẫu ảo đó Và sản phẩm có thể sẽ đượcđặt may cách bạn hàng trăm Km Sau đó bạn sẽ có sản phẩm ưng ý trong vòng vàingày Khi bạn có số đo cá nhân bạn có thể đặt may tiếp ở các công ty khác nhau màkhông cần phải đi đo lại Bạn chỉ cần cung cấp số liệu trên mạng internet để có sảnphẩm ưng ý Các trang web mô phỏng 3D sẽ cung cấp các dich vụ về thay đồ ảocho bạn chọn sản phẩm ưng ý.Đây cũng là chiến lược mới của các nhà máy maytrong tương lai Lúc bây giờ chúng ta có thể gọi các nhà may trở thành các nhà mayđiện tử.Chúng ta sẽ thực hiện việc mua bán qua những cú click chuột

Cùng với sự phát triển của các hệ CAD/CAM thì công nghệ 3D đã được đưa vàocác khu vực sản xuất công nghiệp.Các nhà thiết kế sẽ giảm được thời gian và lỗi khilàm trực tiếp trên các mẫu 3D.Nhờ độ chính xác cao chúng ta có thể định mưcnguyên phụ liệu 1 cách chính xác hơn Khi đó các nhà máy may sử dụng công nghệnày sẽ giúp giảm chi phí thiệt hại và tăng lợi nhuận cho công ty Đây là điều luônđược các công ty mong muốn

2.2 Các phương pháp quét hình phổ biến hiện nay:

Công nghệ quét hình phổ biến hiện nay trên thế giới chia thành 5 nhóm chính gồm:công nghệ quét lazer

công nghệ quét dùng ánh sáng trắng

công kết hợp mô hình và xử lý ảnh

công nghệ sử dụng các thiết bị cơ học kỹ thuật số để lấy số liệu

công nghệ sử dụng cảm biến

sự phân bố các công ty sử dụng và phát triển các phương pháp quét trên thế giớihiện nay, chia thành 3 nhóm chính quét lazer quét ánh sáng trắng và các phươngpháp khác

Bảng 2.1: bảng phân bố các phương pháp quét phổ biến trên thế giới

trắng

Các phươngpháp khác

2.3 kỹ thuật quét Lazer

2.3.1 Nguyên lý quét

Công nghệ quét laser bao gồm cách sử dụng tia laser để chiếu vào cơ thể con ngườimột hoặc nhiều sọc mỏng và sắc nét Đồng thời, cảm biến ánh sáng có được cáccảnh và bằng cách áp dụng các quy tắc đơn giản, hình học bề mặt của cơ thể conngười được đo Để đảm bảo tính vô hại của chùm ánh sáng, chỉ có mắt laser được

sử dụng an toàn hệ thống quang học đặc biệt và gương được sử dụng cho các thế hệcủa sọc từ một chùm tia sáng laser

Các máy quét laser , trong đó bao gồm các laser, hệ thống quang

học và cảm biến ánh sáng, được chuyển qua cơ thể con người để số hóa bề mặt

Hình1.10 hình ảnh chum tia lazer quét qua cơ thể ngườiNguyên lý số hóa dữ liệu quét 3D sử dụng công nghệ điện toán đám mây điểm để lấy số liệu Sau đó chúng ta dùng các phần mềm để làm mượt các bề mặt dưới đây

là nguyên lý hoạt động của các hệ thống quét lazer

Hình1.11 Mô hình hệ thống quét 3D

Hình1.12.Sử dụng phương pháp tam giác sáng hiển thị đồ lồi lõm của vật liệu

và quét qua mặt cơ thể người

các máy quét lazer cũng được phân loại theo phương pháp sử dụng như quét vật thể,quét cơ thể, quét 1 phần cơ thể

quét toàn bộ cơ thể

Hình 1.13 Các hình ảnh quét toàn bộ cơ thể và 1 phần cơ thể

2.3.2 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ quét 3D lazer

Các thiết bị sử dụng trong công nghệ quét 3D lazer thông thường bao gồm

Đèn lazer (chùm) tạo ra được vạch lazer trong quá trình quét

Máy ảnh ( camera) để thu lại được hình ảnh từ quá trình quét có thể dùng 1 hay 2camera

Màn thu (tùy theo thiết bị yêu câu)

Máy tính trang bị các phần mềm của thiết bị

Dưới đây là giới thiệu về 1 máy quét đang dược sử dụng phổ biến ở việt nam

2.3.2.1 Thiết bị quét lazer Konica Minolta Range7

KONICA MINOLTA RANGE7 sử dụng phương pháp khối ánh sáng tam giác, sửdụng tia laser cấp 2 để quét Với thời gian xấp xỉ 2 giây, với cảm biến thu CMOScung cấp thông tin với độ phân giải cao 1.31 megapixel Thông tin sau đó đượcchuyển đổi sang dữ liệu 3D sử dụng dữ liệu cho khoảng cách đến vật tính được dựatrên nguyên tắc tam giác Mỗi lần quét có thể thu được 1.310.000 điểm (1.280 x1.024 điểm) theo dữ liệu toạ độ 3D

Cảm biến mới và thuật toán đo lường đảm bảo chế độ linh động và tối ưu Thậm chí

cả với các đối tượng bóng, như là các bề mặt kim loại, đều có thể đo hiển thị mộtcách thực tế nhất

Hình 1.14 Máy quét range view7 đang quét vật thể

Chức năng xem trước 3D cho phép người sử dụng đoán trước kết quả đo một cáchnhanh chóng Chỉ với nhấp chuột quét thử trong 0.4 giây, người sử dụng có thểkiểm tra ngay được vùng sâu dữ liệu, góc chết, các vấn đề quét do các điều kiện bềmặt… trước khi thực hiện để giảm các lỗi có thể thấy trước

Tiêu chuẩn quốc tế về cấp chính xác: VDI/VDE 2634 (Chỉ dẫn kiểm tra hệ thống

đo lường quang học được ấn hành ở Germany năm 2002)

Khoảng cách đo quét: 450 - 800mm

Cấp chính xác : +/- 40 micron metre (0,004mm)

Tự động điều chỉnh tiêu cự ở 2 chế độ: Chọn tiêu cự theo điểm hoặc chọn tiêu cự

theo vùng (bề mặt)

Tự động điều chỉnh ánh sang

Thời gian quét: xấp xỉ 2 giây/ lần quét

Chức năng xem trước: xấp xỉ 0,4 giây/lần quét

Giao diên đầu ra: USB 2.0

Kích cỡ: 295 (W) x 190 (H) x 200 (D) mm (không bao gồm ống kính)

Trọng lượng: xấp xỉ 6,7kg

Nhiệt độ làm việc/độ ẩm: 10-40 độ C (độ ẩm 65% hoặc ít hơn)

Nhiệt độ độ ẩm bảo quản:- 10-50 độ C (độ ẩm 85% hoặc ít hơn)

Số điểm ảnh: 1,31 mega pixel (1280 x 1024)

Laser cấp 2 (IEC 60825-1 Edition 2)

ống kính thu nhận dữ liệu: TELE và WIDE

Bộ cấu hình máy tính sử dụng bao gồm :

Máy quét mẫu không tiếp xúc dựa trên nguyên tắc laser RANGE 7

Bộ ống kính tiêu chuẩn để thay đổi TELE , WIDE

dữ liệu được hoàn chỉnh thành một khối.Các đoạn chỉ dẫn hướng dẫn các bước chophép người mới bắt đầu học vận hàng dễ dàng, nhanh chóng

Dễ dàng vận hành và khả năng xử lý cao cho phép giảm thiểu thời gian làm việc.Tổng thời gian vận hành từ việc đặt khoảng cách và góc xem, rồi đến việc quétmẫu, ghép dữ liệu vào khoảng 35 phút* để đo mẫu tiêu chuẩn của Konica Minolta

từ 30 hướng Khả năng vận hành cao và khả năng xử lý xấp xỉ 1 phút/ chu kỳ đãđược xác lập

Delete points: xoá các điểm dữ liệu quét

Orbit: quay đối tượng trong màn hình hiển thị

Full frame all: Nhìn toàn bộ vật thể quét

Area zoom: phóng vật thể theo tứng phần

Shading: vật thể dạng tô bóng

Texture: vật thể thật

Wireframe: vật thể dữ liệu dạng lưới

Select front: chọn mặt phẳng

Select by Rectange: chọn theo khung chữ nhật

Select by Benzier: chọn theo đường cong khép kín

Unselect by elements: Bỏ chọn các phần tử

Toggle points: dịch chuyển các điểm lưới

Rotatel elements: quay phần tử được chọn

Move elements: di chuyển phần tử được chọn

Boundary: chọn đường bao

Registion: Ghép các phần vật thể quét

Merge: Kết hợp các vật thể đã ghép

Fill holes Auto: Vá lỗ tự động

Fill holes Manual: Vá lỗ bằng tay

Smooth: Làm nhẵn lưới điểm

Dữ liệu xuất ra: STL (binary), ASCII point group, rgv, rvm

Dùng hệ điều hành Window 64 bit

Giao diện kết nối USB 2.0

2.4 kỹ thuật quét sử dụng ánh sáng trắng

2.4.1 Nguyên lý quét sử dụng ánh sáng trắng

Công nghệ thứ hai được sử dụng rộng rãi cho các phép đo cơ thể con người đượcdựa trên hình ảnh do ánh sáng trắng chiếu vào Đây là phương pháp được sử dụngtối ưu hơn Thay vì di chuyển đối tượng quét, một dạng của ánh sáng chiếu trực tiếpvào vật thể( thường là vệt sọc) Quá trình quét tương tự quét lazer: các vạch ánhsáng trắng sẽ được đo bằng các sử dụng các tam giác ánh sáng Thông thường người

ta sử dụng mã nhị phân để mã hóa các sọc

Hình 1.15 hình ảnh quét của ánh sáng trắng

Hinh1.16 Hình ảnh của máy đo và các hình ảnh thu được bằng mã nhị phân

Có rất nhiều mẫu ánh sáng được sử dụng ở các nước khác nhau

Hình 1.17 các mô hình của ánh sáng trắng của các hãng khác nhau

sự khác biệt chủ yếu quét ánh sáng trắng và quét lazer là thời gian chụp rất ngắn vàcho phép số hoá toàn bộ bề mặt của các vật thể (chủ yếu là dưới một giây), để cơthể con người có thể được số hóa mà không gặp vấn đề về chuyển động Tuy nhiên,lĩnh vực đo lường của các thiết bị như quét là có nhược điểm, có thể đo bề mặt vớikích thước tối đa của một nửa một phần của cơ thể con người (ví dụ như thân phíatrên) Để đo phần lớn cơ thể con người (ví dụ: toàn bộ đầu, toàn cơ thể) nhiều thiết

bị quét được yêu cầu phương pháp này có bất lợi, có nhiều đơn vị không có thểđược sử dụng đồng thời kể từ khi họ can thiệp của nhau ánh sáng chiếu mẫu Thực

tế, điều này có nghĩa, có nhiều thiết bị có thể được sử dụng tuần tự Điều này cónghĩa một lần nữa tăng thời gian thu hồi hình ảnh

Việc bố trí và số lượng các bộ cảm biến sử dụng và máy chiếu có thể khác nhau tùythuộc vào phần cơ thể con người được đo

2.4.2 Các thiết bị quét ánh sáng trắng

Các thiết bị quét ánh sáng trắng chủ yếu được sản xuất ở châu âu.Các thiết bị sửdụng trong quá trình quét thường bao gồm :

1.Một cảm biến ánh sáng (vd máy ảnh kts) sẽ thu lại các hình ảnh

2 máy chiếu ánh sáng trắng thường chiếu các hoa văn hoặc các đường sọc songsong

Thiết bị phức tạp hơn sử dụng 2 3 bộ cảm biến ánh sáng

Hình 1.18 Máy quét faceSCAN-II của Breuckmann GmbH (Đức)

Hình 1.19 Máy quét Gscan của IVB GmbH (Đức), với một máy chiếu, năm máy ảnh và hệ thống gương

Hình 1.20: quét toàn cơ thể 3P Mega của InSpeck Inc (Canada) với sáu đơn vị, mỗi lần với một camera và một máy chiếu

2.4.2.1 Thiết bị đo sử dụng công nghệ ánh sáng trắng ATOS I

Tốc độ và độ chính xác là 2 yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế thiết bị scanthế hệ mới ATOS I là kết quả của hơn 10 năm nghiên cứu, phát triển và tích luỹkinh nghiệm thực tế.Dựa trên phiên bản ATOS tiêu chuẩn, ATOS I được thiết kế vàchế tạo lại hoàn toàn sử dụng những công nghệ và kinh nghiệm mới nhất ATOS Itiếp tục chứng minh là thiết bị scan dựa trên công nghệ 2 camera của GOM có tốc

độ cao, độ chính xác cao và là hệ thống đo quang học di động

Hình 1.21 Máy đo 3d sử dụng ánh sáng trắng tốc độ cao GOM ATOSI 2M

Cũng như các hệ thống scan ATOS khác của GOM, ATOS I là thiết bị scan quanghọc linh hoạt Với hơn 2000 hệ thống ATOS được lắp đặt trên toàn thế giới, thiết bịscan ATOS là một phương pháp đo được sử dụng rộng rãi bên cạnh các thiết bị đo

cơ khí khác

Quy trình quét:

Chỉ trong 0,8 giây 2 camera của ATOS có thể thu được toàn bộ vân sáng đen trắngphản xạ từ bề mặt sản phẩm đo ATOS I có khả năng thu dữ liệu nhanh và chính xáccác kích thước 3D của sản phẩm

Máy scan ATOS dựa trên nguyên lý phép đạc tam giác Đầu project phát ra vânsáng trắng đen chiếu lên vật scan Hai camera sẽ ghi lại ánh sáng phản xạ Dựa trên

dữ liệu này và các công thức quang học, phần mềm sẽ tính toán và dựng lại bề mặt

3D của vật scan dưới dạng lưới tam giác Dữ liệu này có thể xuất sang nhiều địnhdạng khác nhau Trong quá trình scan, các thông số liên quan như rung động, cường

độ ánh sáng, tình trạng của đầu project đều được quản lý và điều chỉnh bằng phầnmềm Tất cả các hệ thống ATOS I trước khi cung cấp cho khách hàng đều phải đạtchứng chỉ VDI 2634

Hình 1.22 Máy GOM ATOSI 2M thực hiện quét

Khả năng di động

ATOS I là thiết bị nhỏ và nhẹ Kích thước của đầu đo và thiết bị điều khiển đềuđược giảm kích thước so với các thế hệ trước ATOS I có thể kết nối với máy tínhxách tay hoặc máy tính để bàn có hiệu năng cao Toàn bộ hệ thống được đặt trong 1vali để thuận lợi trong di chuyển bằng ô tô Toàn bộ hệ thống ATOS I có thể dễdàng thiết lập và sẵng sàng sử dụng trong vòng vài phút Cải thiện khả năng di động

và giảm thời gian đo nên ATOS I đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng hàng ngày củacác kỹ sư quản lý chất lượng sản phẩm

ứng dụng

Thiết kế gọn và khả năng scan rất nhanh nên ATOS I là một hệ thống di động ứngdụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

* Thiết kế ngược

* Tạo mẫu nhanh

* Phân tích, kiểm tra và quản lý chất lượng sản phẩm

* Gia công nhanh

* Tạo dữ liệu số từ mô hình thu nhỏ

Khả năng linh hoạt

ATOS I có thể đặt cố định, gắn trên giá di động hoặc lắp trên rôbốt cho các ứngdụng kiểm tra tự động Khi đo các sản phẩm nhỏ, có thể thay môđun tiêu chuẩnbằng môđun SO chỉ trong vài phút

Bảng 1.2Thông số kỹ thuật GOM ATOSI 2M

2.4.3 Phần mềm Geomagic studio

Geomagic Studio xây dựng mô hình số từ vật thật

Với Geomagic Studio, bạn có thể số hoá các bề mặt cong ba chiều phức tạp nhanh

và dễ dàng Từ dữ liệu quét 3D các bề mặt này, bạn có thể tạo mô hình số chính xácnhư vật thật ứng dụng trong thiết kế sản phẩm theo mẫu, tạo mẫu nhanh và số hoá

dữ liệu Geomagic đang mở ra hướng mới có khả năng chuyển các mô hình thực tếvào thế giới số

Geomagic Studio đã được chứng nhận bởi PTB (Physikalisch-TechnischeBundesanstalt) là một sáng chế công nghệ và thuật toán nhằm tạo ra bề mặt chấtlượng cao, hình học, màu sắc và kết cấu chính xác

Bắt đầu từ mô hình thật

Với Geomagic Studio, bạn có thể bắt đầu từ mô hình thật thay vì bắt đầu từ nhập

kích thước và hình dáng Geomagic Studio sẽ là đòn bẩy để rút ngắn quy trình thiết

kế, chuẩn bị mô hình phân tích, mô hình CAD và các ứng dụng khác

Tạo bề mặt phức tạp trong thời gian ngắn

Sử dụng các công cụ CAD truyền thống, bạn mất rất nhiều thời gian và công sức để

có thể tạo các bề mặt phức tạp.Nhưng với Geomagic Studio, bạn bắt đầu từ quét ba

chiều bề mặt vật thật, phần mềm sẽ tự động tạo ra bề mặt.Ngoài ra các công cụ hiệu

chỉnh nâng cao cho phép bạn xử lý mô hình số hoá tốt hơn nữa

Kết nối mô hình số và thực tế

Thay đổi là một phần tất yếu trong quá trình thiết kế.Thay đổi cũng xảy ra ngay cả

khi sản phẩm đã đưa vào sử dụng.Geomagic Studio sẽ đưa mô hình số và thực tế

xích lại gần nhau hơn đảm bảo mô hình số phản ánh đúng thực tế.Vì thế hạn chế

đáng kể những thay đổi trong quá trình thiết kế

Đạt hiệu quả cao hơn khi phân tích tính toán

Các công cụ tính toán động lực học chất lưu và phần tử hữu hạn dựa trên mô hình

CAD không phải luôn phản ánh toàn bộ quá trình Bằng công nghệ tạo mô hình từ

vật thật của Geomagic Studio, quá trình phân tích tính toán sẽ đạt hiệu quả cao hơn

khi so sánh với mô hình CAD hoàn thiện

Tập trung vào thiết kế lại

Với mođun Fashion, bạn có thể tập trung vào thiết kế nhằm đạt độ chính xác cao

hơn và có thể tạo lại bề mặt dễ dàng.Phần mềm sẽ nhận dạng tự động các bề mặt

khác nhau, phân tích và tự động tạo các bề mặt cong ba chiều phức tạp Phân tích bề

mặt và các đường cong sẽ giảm đáng kể thời gian tạo định dạng ban đầu và có thể

dành nhiều thời gian hơn tập trung vào các tính năng khác

Bảng 1.3 Các tính năng chính của Geomagic Studio

Studio

Geomagic Studiowith Fashion

Xử lý dữ liệu điểm và lưới tam giác ok ok

Xuất dữ liệu sang các định dạng: IGES, STEP, VDA, NEU,

2.5 Kỹ thuật xử lý ảnh và mô hình hóa

2.5.1 Nguyên lý xử lý ảnh và mô hình hóa

Công nghệ thứ ba sử dụng xử lý ảnh và kỹ thuật xây dựng mô hình cho việc số hoá của cơ thể con người Trong trường hợp này, các phép đo 3D không cho phép thực hiện ,hình ảnh 3D được tạo ra và chiết xuất từ hình ảnh 2D, độ chính xác của phương pháp này không cao

Hình 1.23 Chụp 2D toàn cơ thể quét thu hình ảnh người-giải pháp GmbH

2.5.2 Phần mềm sử dụng 3D face modeler Facegen

Với công nghệ của chúng tôi dựa trên số liệu thống kê duy nhất, bạn có thể:

Tạo ra rất thực tế hoặc châm biếm đối mặt một cách ngẫu nhiên từ bất kỳ giới tính, chủng tộc và nhóm tuổi trưởng thành:

Dễ dàng tạo ra một khuôn mặt từ một hoặc nhiều hình ảnh:

đi vào

Chỉnh sửa khuôn mặt bằng cách chỉ cần click và kéo:

Hình 1.24 Hình 3D ban đầu thu được khi sử dụng ảnh chụp

Hình 1.25 Các chỉnh sửa có sẵn trong phần mềm

Áp dụng một trong các kết cấu trên 50 chi tiết da vào mặt bạn đã tạo:

Chọn và bố trí lưới phủ 3d (hoặc của chính bạn với những khách hàng):

Hình 1.26 Mô hình lưới của phần mềm

Hình1.27 Các phụ kiện cho vào nhân vật

File xuất dạng 3D Studio (3DS), Maya ASCII (ma), Lightwave 6.x LWO2 (LWO), đầu sóng OBJ, Softimage dotXSI 3,0 (XSI), VRML 1 (wrl), VRML 97 (wrl) hoặc STL bao gồm tất cả biến động mục tiêu nếu muốn

Xuất file bản đồ kết cấu của bạn JPEG, BMP, TGA hoặc TIFF

Chọn một quy mô mặc định, luân chuyển và dịch thuật cho tất cả file xuất ra của bạn.

Hình 1.28.Trích xuất file theo dạng JPEG

tính năng :

Tức thì, thực tế phải đối mặt với sự sáng tạo:

Thực tế tạo ra khuôn mặt một cách ngẫu nhiên cho bất kỳ giới tính, chủng tộc và nhóm người lớn tuổi

Dễ dàng tạo ra khuôn mặt từ một hoặc nhiều bức ảnh

Hơn 50 đối xứng và 25 điều khiển hình dạng không đối xứng

Hơn 30 màu (kết cấu) điều khiển

Nhanh chóng hình dạng khuôn mặt để phù hợp với khuôn mặt gần như bất kỳ người lớn con người

Áp dụng các chi tiết kết cấu da

Nhập khẩu linh hoạt các tùy chọn:

Phù hợp với hình ảnh khuôn mặt của bạn

Mang trong lưới đầu của riêng bạn và các mô hình kiểu tóc bằng cách sử dụng.Nhập khẩu của riêng bạn kết cấu hình ảnh lên đối tượng nào.

Xuất khẩu linh hoạt các tùy chọn:

Áp dụng khuôn mặt của bạn cho bất kỳ-hi res của chúng tôi, med-res, lo-res hoặc nguyên mẫu nhanh chóng Hoặc áp dụng khuôn mặt của bạn để lưới của riêng bạn

và bố trí UV bằng cách sử dụng.Lưu khuôn mặt của bạn trong các định dạng

FaceGen FG và áp dụng chúng sau này với lưới bất kỳ

Xuất file mô hình 3DS, Maya ASCII (ma), Lightwave 6 (LWO), OBJ, XSI,

VRML1, VRML97 và STL

Xuất file kết cấu BMP, JPEG, TGA và TIFF

Chuyển đổi hệ tọa độ xuất của bạn

Instant Animatability:

Đi kèm với 36 biểu hiện, âm vị và sửa đổi

Blendshapes xuất hiện tự động trong Maya

Endomorphs xuất hiện tự động trong Lightwave và dễ dàng nối trong

MotionBuilder hay ứng dụng nào khác mà đọc tập tin LWO

Biến đổi mục tiêu xuất hiện tự động trong Softimage 3D và XSI

Biến đổi là hàng loạt các mục tiêu xuất khẩu trong một lệnh duy nhất cho người sử dụng tối đa (thông qua OBJ hoặc 3DS), và cho bất kỳ ứng dụng khác mà đọc OBJ, 3DS, VRML1/97 hoặc STL

Hình ảnh động biến đổi được phủ lưới cụ thể và không bao gồm một số mắt lưới thêm vào

FaceGen Modeller 3,5 chạy trên Windows XP, Vista và 7

Tối thiểu Pentium IV (hoặc tương đương) trở lên

2.6 Phần mềm xử lý dữ liệu quét 3D RapidForm

Đây là phần mềm chuyển đổi dữ liệu quét 3d sang dữ liệu CAD thế hệ thứ 3 đầutiên trên thế giới3, nó cung cấp sự chính xác, quy trình quen thuộc cho việc xâydựng lại mô hình CAD tham số từ dữ liệu quét 3D Rapidform XOR cho phép kỹ

thuật viên nắm bắt tư tưởng thiết kế và các tham số thiết kế của các vật thể từthế giới thật mà chúng có thể bị mất các thông số định nghĩa hình học trong quátrình sản xuất cũng như không có dữ liệu mô hình CAD Không giống như các phầnmềm quét ba chiều khác, Rapidform XOR là một phần mềm thiết kế ngược thực sự,không chỉ đơn thuần kiết xuất ra bề mặt Nó còn được bổ sung các công cụ về môhình khối và bề mặt cho phép tương tác với các kiểu chi tiết và các loại dữ liệu quét

ba chiều Dữ liệu CAD xây dựng bằng Rapidform là dữ liệu CAD thực sự và khôngchỉ là dữ liệu “tiền CAD”

Rapidform XOR tạo ra những mô hình có tính khả dụng cao cho đa dạng các ứngdụng bao gồm tạo mẫu nhanh, gia công CNC, CAE, đồ họa máy tính, y tế, chế tạotheo yêu cầu của khách hàng, và xuất ra cho các ứng dụng phía sau để chỉnh sửatiếp Giá trị của các ứng dụng này giờ đã sẵn sàng trong một phần mềm ứng dụngđơn lẻ và sẵn sàng cho số lượng lớn người dùng đã quen thuộc với các ứng dụngCAD thông thường

Hình 1.28 Phần mềm RapidForm

+ Các ưu điểm của phần mềm RapidForm :

Quy trình thiết kế thông minh không cần phải quét toàn bộ chi tiết

Tạo các mô hình CAD chất lượng cao từ các dữ liệu quét không hoàn chỉnh

Tiết kiệm thời gian xử lý bằng cách xóa bỏ các lưới đa giác không cần thiết và cácthành phần nhiễu

Cập nhật các thay đổi vào trong chính mô hình CAD đã hoàn thành – CADCorrect™

Dễ sử dụng:Tinh giảm quá trình học sử dụng với giao diện CAD và quy trình thiết

+ Thông số kỹ thuật của phần mềm RapidForm

Hỗ trợ các định dạng file :

Các định dạng file của riêng Rapidform :

XDL, XRL, RWL(File Mô hình của Rapidform), XPC(Định dạng file đám mây điểm lớn của Rapidform), MDL(file Rapidform2006), PTS(Định dạng file đám mâyđiểm của Rapidform), FCS(Định dạng file lưới đa giác của Rapidform),ICF(Định dạng file nén theo chuẩn của INUS)

Các định dạng chuẩn thế giới:

ASC/XYZ/TXT(ASCII Points File), STL, OBJ, 3DS(3D Studio) (VRML),

IV(Inventor ASCII), DAT/NAS(Nastran), ANS(ANSYS), IGS/IGES(IGES File), STP/STEP(STEP File), DXF(AutoCAD DXF), VDA(VDA-FS),

3DM(OpenNURBS(Rhino)), X_T, X_B(Parasolid Text/Binary)

Các định dạng file dữ liệu quét 3D:

VVD/CDM/CDK(Minolta), RGV/RVM (Range7), AC(Steinbichler),

BK/GRK/CWK(Kreon), G3D/CLOUD/SURF(GOM), HYM(Hymarc),

CV/SNX(Solutionix),IQSCAN(iQvolution), PSL(LDI), PMJ/PMJX(3D Digital Corp.), RTPI/XYZI/XYZRGB(DeltaSphere), TS/PTX/PTG(Leica), SAB/SAB2(3D Scanners),SOI(MENSI), 3DD/RXP(Riegl), STB(Scantech),

SWL/BIN/SWB(Perceptron),SNX/TFM(Wicks & Wilson),

XYZ/CRS/LIN/SMH/BIN(Opton), 3PI(ShapeGrabber), PLY(Cyberware),

BRE(Breuckmann), M3D(Steintek), FLS/FWS(Faro), SCN(NextEngine),

PIX(PICZA (Roland)), BTX (Surphaser), XYZ/XYZN(Cognitense),

OPD(Optimet), CLS(Topcon), PTC(Kubit)

Các định dạng của các hệ thống CAD khác (RAPIDFORM®

EXCHANGE™ – Module lựa chọn thêm): CATIA V4/V5(Read/Write),

Siemens NX, Pro/ENGINEER, SolidWorks, ACIS

2.7 So sánh 2 phương pháp quét lazer và ánh sáng trắng

+ Phương pháp tính toán:

Phương pháp quét lazer sử dụng phương pháp tính toán trực tiếp cho ra hình ảnh 3dcòn phương pháp quét ánh sáng trắng sử dụng hình ảnh tính toán bằng hệ nhị phân

để đưa ra hình ảnh 3d

+ Về thời gian quét:

Thời gian quét của Phương pháp quét ánh sáng trắng nhanh hơn so với quét 3D do

nó chỉ sử dụng máy ảnh để chụp lại các vân sáng tối.Còn phương pháp quét lazerphải sử dụng quét bằng chùm lazer trên cơ thể

+ Về phần mềm xử lý:

Khi sử dụng các hình ảnh của phương pháp quét lazer thường ta phải xử lý loại bỏnhững phần thừa và rộng xảy ra trong quá trình quét và xử lý làm mịn hình ảnh saukhi quét còn phương pháp quét ánh sáng trắng nhờ xử lý bằng hệ thống kỹ thuật số

ta sẽ thu luôn được hình ảnh 3D mịn

+ Về thiết bị sử dụng:

Thông thường máy quét lazer sử dụng 1 camera và 1 hoặc nhiều đèn quét lazer cònmáy quét ánh sáng trắng sử dụng 1 hoặc nhiều camera và 1 máy chiếu ánh sángtrắng hoặc màu.

+ Về độ an toàn:

Sử dụng phương pháp quét ánh sáng trắng hoàn toàn an toàn đối với cơ thể người

Sử dụng phương pháp quét lazer của 1 số hãng có khuyến cáo về ảnh hưởng đếnsức khỏe do nguồn lazer có tác động đến mắt hoặc da nhạy cảm

+ Về kích thước quét:

Thông thường quét ánh sáng trắng thường quét được kích thước lớn hơn phươngpháp quét lazer

+ Về dung lượng lưu trữ:

File 3d của phương pháp ánh sáng trắng sau khi quét có dung lương lớn hơn file 3dcủa phương pháp quét 3D

+ Về giá cả thiết bị:

Về mặt bằng chung giá thành của các thiết bị quét 3D vẫn đắt hơn thiết bị củaphương pháp ánh sáng trắng( tính cả phần mềm đi kèm):

Nhận xét: Qua nghiên cứu trực quan tôi có 1 số nhận xét sau

1 Quy trình thiết kế ngược cho phép thiết kế nhanh chóng sản phẩm, có cấutrúc phức tạp, không mất thời gian xây dựng bản thiết kế cấu trúc

2 Khi thực hiên quy trình thiết kế ngược yêu cầu các thiết bị quét 3D hiện đại :lazer, ánh sáng trắng…

3 Mỗi phương pháp quét đều có 1 ưu nhược điểm và vùng sử dụng riêng,Quét lazer, quét ánh sáng trắng sử dụng cho việc tái tạo hình ảnh cơ thểngười và các chi tiết cơ khí, còn kỹ thuật mô hình hóa và xử lý ảnh sử dụngcho việc tái tạo các bộ phận của cơ thể con người

4 Tuy công nghệ quét 3D ở nước ta đang phát triển bởi các công ty ở trongnước nhưng việc sử dụng các ứng dụng của công nghệ này cho sản xuất cònhạn chế , chủ yếu đang phục vụ cho công tác nghiên cứu và học tập