Dùng máy quét hình để quét hình dáng của vật thể. Có thể dùng máy quét dạng tiếp xúc(như máy đo toạđộ Coordinate Measuring Machine -CMM) hoặc máy quét dạng không tiếp xúc (máy quét laser)
Khi sử dụng máy CMM thì đầu dò tiếp xúc với bề mặt cần đo. Mỗi vị trí đo sẽ cho một điểm có toạđộ (x, y, z). Tập hợp các điểm đo sẽ cho một đám mây các
điểm.
Khi sử dụng máy quét laser thì chùm tia laser từ máy chiếu vào vật thể sẽ
phản xạ trở lại cảm biến thu được dữ liệu điểm. Hình dạng của toàn bộ vật thểđược ghi lại bằng cách dịch chuyển hay quay vật thể trong chùm ánh sáng hoặc quét chùm ánh sáng ngang qua vật. Phương pháp này cho độ chính xác kém hơn phương pháp tiếp xúc.
Cả 2 phương pháp đều cho dữ liệu vì chi tiết gồm tập các điểm (đám mây
điểm). Đám mây điểm này phải được chuyển sang dạng lưới tam giác để xây dựng mặt.
Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
Học viên: Đặng Thị Bốn Chuyên ngành: C27 ơđiện tử
- Là một trong các giai đoạn rất quan trọng trong RE, nhiều hệ thống số hoá 3D khác được phát triển, nổi bật nhất là máy đo toạ độ (CMM), máy quét Lazer, Camera CCD
- Khi máy tính hỗ trợ thiết kế (CAD) đã trở nên phổ biến hơn, kỹ thuật đảo ngược trở thành một phương pháp hữu hiệu để tạo ra một mô hình 3D ảo của một phần vật chất hiện có để sử dụng trong 3D. CAD, CAM, CAE hoặc phần mềm khác. Quy trình thiết kế ngược liên quan đến việc đo lường một đối tượng sau đó Reconstructing nó như một mô hình 3D. Các đối tượng vật lý có thể được đo bằng cách sử dụng công nghệ quét 3D như CMM, quét laze, cấu trúc ánh sáng kỹ thuật số, các dữ liệu tựđo, sử dụng như một đám mây điểm, thiếu thông tin về topo và do
đó thường được chế biến và mô hình hoá thành các dạng khác có thể sử dụng như
một lưới tam giác. Một bộ bề mặt NURBS hoặc một mô hình CAD.
1.2.1.3. Giai đoạn xây dựng mặt.
Giai đoạn này bao gồm 3 bước:
1. Xây dựng lưới tam giác từđám mây điểm.
2. Đơn giản hoá lưới tam giác bằng cách giảm số lượng tam giác và tối ưu hoá vị trí các đỉnh và cách kết nối các cạnh của mỗi tam giác trong lưới sao cho các
đặc điểm hình học không thay đổi.
3. Chia nhỏ lưới (đã được đơn giản hoá) để tạo bề mặt trơn theo ý muốn. Kết quả là ta được một bề mặt trơn và được chuyển thành file CAD với các định dạng như : IGES, DXF, STL …
Các hình sau đây mô tả một số công đoạn quét hình đầu người :
Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
Học viên: Đặng Thị Bốn Chuyên ngành: C28 ơđiện tử
1.2.1.4. Tạo mẫu.
Từ dữ liệu mô hình CAD, có thể áp dụng công nghệ tạo mẫu nhanh (Rapid Prototyping) để tạo mẫu sản phẩm. Cũng có thể tạo mẫu trên máy phay CNC, khi
đó phải lập trình NC nhờ các phần mềm CAD/CAM chuyên nghiệp như Cimatron, Pro/Engineer, GibCAM, MASTERCAM...để tạo ra các đường chạy dao. Hình sau
đây minh hoạ quá trình phay mẫu sản phẩm trên máy phay CNC, Sinh ra các mã NC (Với CAM)
Hình 1.8.Quy trình thiết kế ngược
1.2.2. Các loại Máy quét.
Có hai loại cơ bản của máy quét 3D có sẵn, Tiếp xúc và không tiếp xúc. Các loại đầu tiên của máy quét bao gồm đầu dò chạm giống như cánh tay máy được số
hoá. Các thiết bị này thu thập dữ liệu bằng cách chạm vào bề mặt của đối tượng và thu thập các thông tin về vị trí tương đối của các điểm tiếp xúc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
Học viên: Đặng Thị Bốn Chuyên ngành: C29 ơđiện tử
Hình 1.9. Quét bằng máy CMM
Những máy quét này xác định khoảng cách tương đối từ máy quét đến bề
mặt. ởđây thường sử dụng toạ độ Z. Các vị trí máy quét thường dẫn đến các sự di chuyển để thu thập các toạđộ X và Y.
Loại không tiếp xúc là các loại máy quét laser, máy quét sử dụng ánh sáng ... nhìn chung loại máy laser hoặc thậm chí một vài trường hợp siêu âm dựa trên máy quét. Một thiết bị phụ khác của loại không tiếp xúc của máy quét có cấu trúc các loại ánh sáng. Những máy quét làm việc với một cường độ khác nhau cụ thể của hình ảnh và nhiều ánh sáng của đối tượng từ các vị trí được biết đến. Một thuật toán toán học sau đó sẽđược sử dụng để tạo ra một bề mặt với bộ dữ liệu điểm đo được.
Điều này về cơ bản tái tạo bề mặt 3D có thể nhìn thấy của đối tượng. Tốc độ và tính chính xác của máy quét là rất khác nhau tùy thuộc vào mô hình và hệ thống điều khiển của máy CNC. Ngoài ra, máy quét chia sẻ các thuộc tính từ một trong những nhà sản xuất khác
1.2.2.1. Hệ thống máy đo toạđộ CMM.
Máy đo toạ độ là tên gọi chung của các thiết bị vạn năng có thể thực hiện
được việc đo các thông số hình học.
Máy đo toạ độ thường đo theo 3 phương chuyển vị X, Y, Z. Bàn đo được làm bằng đá Grannit. Đầu đo được gắn trên giá
gắn trên thân trượt theo phương Z, Khi đầu đo điều chỉnh đến một điểm nào đó th. 3
đầu đọc sẽ cho ta biết 3 toạđộ X, Y, X
Luận văn thạc sĩ khoa học GVHD: TS. Nguyễn Thị Hồng Minh
Học viên: Đặng Thị Bốn Chuyên ngành: C30 ơđiện tử
Hình 1.10. Hệ thống máy đo tọa độ CMM
Hình 1.11. Đầu dò sử dụng trên máy CMM