Giai đoạn này bao gồm 4 bước:
- Bước 1: Chỉnh sửa lưới dữ liệu, đám mây điểm.
- Bước 2: Đơn giản hóa lưới tam giác bằng cách giảm số lượng tam giác, tối ưu hóa vị trí đỉnh và cách kết nối các cạnh của mỗi tam giác trong lưới; sao cho các đặc điểm hình học không thay đổi.
- Bước 3: Chia nhỏ lưới và cắt bỏ phần thừa để tạo bề mặt theo ý muốn.
Hình 8.5: Xử lý dữ liệu số hóa. 8.4.3. Thiết kế lại sản phẩm dựa trên cơ sở dữ liệu số hóa
Trên cơ sở dữ liệu số hóa đã được xử lý, mô hình sản phẩm dạng khối hoặc dạng mặt sẽ được tái dựng lại, bằng các phần mềm chuyên dụng trong thiết kế ngược. Kết quả cuối cùng nhận được là mô hình sản phẩm đã hoàn chỉnh, có bề mặt trơn bóng, đầy đủ các chức năng mong muốn. Mô hình này sẽ được chuyển sang dạng tập tin CAD ở các dạng tương thích cho quá trình chế tạo như: IGES, DXF, STL.
8.4.4. Chế tạo mẫu, gia công chi tiết
Từ dữ liệu mô hình CAD thu được, sản phẩm có thể được chế tạo bằng một công nghệ phù hợp nào đó. Có thể dùng một trong những công nghệ tạo mẫu nhanh để tạo ra mẫu sản phẩm; hoặc có thể chế tạo mẫu bằng các quá trình gia công trên máy CNC.
8.5. Các ứng dụng của kỹ thuật ngƣợc
Kỹ thuật ngược hiện nay được ứng dụng rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau; giúp cho nhà thiết kế tốn ít thời gian và công sức nhất, để có được sản phẩm ưng ý nhất theo yêu cầu của khách hàng. Đồng thời, có thể dùng để tái tạo nên những sản phẩm mà đã không còn sản xuất, không còn bản vẽ, không còn hồ sơ, ... thay vì phải thiết kế từ ban đầu.
Trong lĩnh vực nghệ thuật:
Kỹ thuật ngược được dùng cho sao chép hoặc phân tích các đặc điểm, nét vẽ của các kiệt tác hội họa, điêu khắc.
Thông thường với các chi tiết yêu cầu cao tính thẩm mỹ, sản phẩm được mô hình hóa bởi các nhà thiết kế mẫu (stylist) trên các chất liệu như đất sét, chất dẽo, gỗ… Tuy nhiên, các tác phẩm hay các kiệt tác nghệ thuật chỉ là kết quả của một vài nhà nghệ thuật, nhà thiết kế nào đó, trong khi đó ai cũng muốn được có, muốn được thưởng thức chúng. Để đáp ứng nhu
cầu đó cần có được mô hình CAD của sản phẩm; việc này chỉ có được bằng kỹ thuật ngược ngược. Với các thiết bị hiện đại cùng với sự trợ giúp của máy tính, người ta có thể xây dựng được các dữ liệu CAD giống hệt mô hình thật do các nhà mỹ thuật tạo ra với dung sai nhỏ.
Hình 8.6: Ứng dụng RE tạo mô hình CAD cho các tác phẩm nghệ thuật.
Trong thiết kế phát triển sản phẩm:
Kỹ thuật ngược có vai trò rất lớn trong cải tiến thiết kế, phát triển sản phẩm. Yêu cầu về thời gian không cho phép chế tạo một sản phẩm mới trong chu trình sản xuất: từ khâu phát thảo thiết kế; tới tính toán, tối ưu, chế thử kiểm tra - kiểm nghiệm mới đưa vào sản xuất; vì quá trình trên tốn rất nhiều thời gian, công sức. Do vậy, kỹ thuật ngược giúp cho nhà thiết kế biết kế thừa các mẫu sản phẩm đã được tối ưu, đạt các tiêu chuẩn kiểm tra. Trên cơ sở đó, thiết kế lại cho phù hợp với yêu cầu mới, để có được một mẫu mã mới; giảm được thời gian thiết kế, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm vào thị trường (chu trình sản xuất).
Với nhu cầu của thị trường thay đổi liên tục từng ngày như hiện nay, công ty nào sớm đưa ra được mẫu mã mới sẽ chiếm được thị phần và giành được lợi nhuận cao nhất. Do vậy, kỹ thuật ngược trở thành vai trò rất quan trọng trong phát triển sản phẩm, cũng như chiến lược phát triển của các tập đoàn, công ty của tương lai.
Kỹ thuật ngược còn được sử dụng:
- Khi cần thiết kế một chi tiết, bộ phận nào đó mà nhà sản xuất không còn cung cấp,
cần phải chế tạo lại chúng nhưng không có bản vẽ thiết kế.
- Khi muốn sản xuất theo mẫu mã mới, tối ưu trên thị trường, mà nhà thiết kế ra
chúng đã làm mất, làm hỏng, hoặc không muốn cung cấp tài liệu thiết kế; đặc biệt, với hình dạng sản phẩm rất phức tạp, khó miêu tả.
- Khi đánh giá, phân tích sản phẩm của các công ty đối thủ cạnh tranh.
Trong khảo cổ học:
Kỹ thuật ngược cho phép khôi phục các hình dạng của các nhân vật, các đồ vật, động vật thời tiền sử, dựa trên các hóa thạch cổ thu được trong đất, đá hay trong băng; mà không hề làm tổn hại hay phá hoại mẫu hóa thạch đó. Kỹ thuật ngược còn cho phép dựng lại các mẫu tượng cổ, khôi phục lại các công trình kiến trúc, nghệ thuật cổ đã bị tàn phá trong lịch sử.... phục vụ cho công tác trưng bày, bảo tàng và triển lãm.
Trong y học:
Kỹ thuật ngược có ý nghĩa và vai trò rất lớn trong y học. Kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu, các nhà chuyên môn có thể tạo ra các bộ phận cơ thể phù hợp, thay thế ho từng bệnh nhân trong thời gian ngắn nhất. Giúp cho sự phát triển của y học trong lĩnh vực giải phẩu, thay thế cho các khuyết tật về xương, các bộ phận bị tổn thương, bị hư hại do tai nạn hoặc do bẩm sinh về: xương, khớp, răng hàm, mãnh sọ não, chân, tay và nhiều bộ phận khác.
Trong lĩnh vực giải trí - thời trang:
Kỹ thuật ngược còn được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giải trí, mô phỏng như thiết kế các nhân vật trong các trò chơi game 3D; tạo các môi trường giao diện ảnh trong game, trong phim ảnh. Mô phỏng trong các lĩnh vực phim ảnh, hay mô phỏng một quá trình khác theo yêu cầu cụ thể.
Kỹ thuật ngược còn trợ giúp đắc lực cho các nhà thiết kế, tạo các trang phục thời trang theo các mẫu mã thời trang đáp ứng theo hình dáng của từng người.
Ngoài các ứng dụng trên, kỹ thuật ngược còn được áp dụng ở nhiều vài lĩnh vực khác. Nhìn chung, khi cần thiết kế đưa ra mô hình CAD thì ở đó có thể áp dụng kỹ thuật ngược. Xu hướng của nền sản xuất hiện đại hướng đến tiêu chí rút ngắn thời gian để chế tạo sản phẩm (JIT - Just-In-Time). Với những ưu điểm về thời gian, độ chính xác, kỹ thuật thiết kế ngược sẽ là công cụ thiết kế chủ đạo của nền sản xuất.
Câu hỏi ôn tập
1. Trình bày khái niệm (định nghĩa) về kỹ thuật ngược?
2. Những ưu điểm - nhược điểm của kỹ thuật ngược.
3. Trình bày quy trình thiết kế ngược?
4. So sánh và phân tích sự khác nhau giữa thiết kế thuận và thiết kế ngược?
5. Trình bày quy trình mô hình hóa sản phẩm bằng kỹ thuật thiết kế ngược?
6. Phương pháp nguyên lý quét hình (đo) tiếp xúc và không tiếp xúc?
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bộ Khoa học Công nghệ, 2003. Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tạo mẫu nhanh.
The 3rd workshop on rapid prototyping research and application.
2. Chua C.K., Leong K.F. and Lim C.S, 2003. Rapid prototyping: Principle and
Applications. 2nd Edition, World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
3. Famieson, R. and Hacker, H., 1994. Direct slicing of CAD models for rapid
prototyping. Rapid Prototyping Journal, ISATA94, Aachen, Germany.
4. Frank W. Liou, 2008. Rapid Prototyping and Engineering Applications: a toolbox for
prototype development. CRC Press - Taylor & Francis Group.
5. I. Gibson, 2002. Software solution for rapid prototyping. Professional Engineering
Publishing Limited, UK.
6. Jacobs, P.F., 1992. Rapid Prototyping and Manufacturing. Society of Manufacturing
Engineers.
7. Kenneth G. Cooper, 2001. Rapid Prototyping Technology: selection and application.
Marcel Dekker, Inc. , New York.
8. Leong, K.F., Chua, C.K., and Ng, Y.M.. A study of stereolithography file errors and
repair Part 1 - Generic solutions. International Journal of Advanced Manufacturing Technologies, accepted for publication.
9. Leong, K.F., Chua, C.K., and Ng, Y.M.. A study of stereolithography file errors and
repair Part 2 - Special cases. International Journal of Advanced Manufacturing Technologies, accepted for publication.
10.Nguyễn Văn Cương, 2001. Cơ sở lý thuyết và khả năng ứng dụng của công nghệ tạo
mẫu nhanh, Luận văn Thạc sĩ, ĐH Quốc Gia TPHCM, 104 trang.
11.Smith-Moritz, Geoff, 1994. Rapid Prototyping Report: Rapid Prototyping and
Manufacturing 4(12): 3.
12.Swaelens, B. and Kruth, J.P., 1993. Medical applications of rapid prototyping
techniques. Proceedings of the Fourth International Conference on Rapid Prototyping, pp. 107–120.
13.Vancraen, W., Swawlwns, B., and Pauwels, Johan, 1994. Contour interfacing in rapid
prototyping — Tools that make it work. Proceedings of the Third European Conference on Rapid Prototyping and Manufacturing, pp. 25–33.
14.Vinesh Raja, Kiran J. Fernandes, 2008. Reverse Engineering – an Industrial