1.4 Quá trình xử lý thông tin hình học
1.4.2 Xử lý thông tin hình học bằng Geomagic Design X
Geomagic Design X là một giải pháp phần mềm hoàn toàn mới cung cấp một cách tiếp cận mới, nhưng với một quy trình quen thuộc, để xây dựng mô hình
CAD từ dữ liệu quét 3D. Geomagic Design X tạo ra các mô hình có thể sử dụng cho nhiều ứng dụng bao gồm tạo mẫu nhanh, gia công CNC, phân tích CAE và truy xuất tới các ứng dụng CAD khác để sửa đổi thêm. Phần mềm này cung cấp cách tốt nhất để sử dụng công nghệ quét 3D như một giải pháp "nhiệm vụ quan trọng" để đổi mới trong quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm. Giao diện của phầm mềm này được minh họa trong hình 1.15.
Hình 1.15: Giao diện của phần mềm Geomagic Design X
Quá trình thiết kế và giao diện người sử dụng trong Geomagic Design X đã được phát triển để người sử dụng các phần mềm CAD truyền thống có thể thấy quen thuộc ngay lập tức, giúp tiết kiệm thời gian so với các phần mềm tái tạo hình học bề mặt chuyên dụng khác đồng thời tạo đầu ra dưới dạng mô hình khối CAD tham số. Ưu điểm của phần mềm Geomagic Design X có thể được liệt kê như sau:
• Giảm thời gian học tập thông qua việc sử dụng giao diện của phần mềm CAD/CAM và quá trình thiết kế quen thuộc;
• Một quá trình thiết kế ít tiêu tốn thời gian để làm sạch dữ liệu quét của chi tiết;
• Một giải pháp phần mềm đáp ứng nhu cầu xử lý dữ liệu sau khi quét, tạo lưới bề mặt, và mô hình CAD;
• Một công cụ phân tích độ lệch thời gian thực.
Giao diện và quy trình thiết kế của Geomagic Design X được phát triển tương tự như các phần mềm CAD/CAM phổ biến, vì vậy người sử dụng có thể sử dụng các kỹ năng thiết kế có sẵn để bắt đầu thiết kế ngay trong Geomagic Design X.
Các thí nghiệm hiệu chuẩn nội bộ đã cho thấy tiết kiệm thời gian lên tới 80%
khi sử dụng Geomagic Design X so với các phần mềm tái tạo hình học bề mặt
truyền thống bởi vì quy trình thiết kế loại bỏ nhu cầu làm sạch dữ liệu quét của chi tiết. Việc quét toàn bộ chi tiết là không cần thiết, miễn là có đủ dữ liệu để nhận ra các tham số thiết kế.
Quá trình xử lý thông tin hình học trên phần mềm Geomagic Design X thường thông qua bốn phương pháp, có thể sử dụng duy nhất một phương pháp hoặc trộn các phương pháp để thu được đầu ra mong muốn. Thứ nhất, phương pháp Mesh Modeling được sử dụng để tạo lưới bề mặt tối ưu từ dữ liệu quét 3D. Lưới bề mặt tối ưu sẽ được khởi tạo theo mục đích sử dụng bằng cách làm sạch các khuyết tật, lấp đầy các lỗ hổng, sửa đổi hình dạng và tối ưu hóa cấu trúc lưới.
Phương pháp pháp này cũng có thể dùng để phân tích hình dạng mô hình cũng như tạo mô hình nguyên mẫu tham chiếu bằng cách sử dụng kỹ thuật tạo mẫu nhanh. Nó cũng có thể được sử dụng để tối ưu hóa lưới để sử dụng làm mô hình đồ họa trong hoạt hình hoặc sử dụng làm dữ liệu thô trong việc tạo mô hình đặc điểm 3D. Một ví dụ minh họa cho việc thực thi phương pháp Mesh Modeling trên phần mềm Geomagic Design X được biểu diễn trong hình 1.16.
Hình 1.16: Ứng dụng phương pháp Mesh Modeling để tạo lưới bề mặt Các công cụ được sử dụng để tạo các lưới được tối ưu hóa từ dữ liệu quét 3D có thể được chia thành 4 loại khác nhau, như được liệt kê dưới đây:
• Công cụ làm sạch được sử dụng để xóa dữ liệu khỏi dữ liệu quét 3D;
• Công cụ chỉnh sửa được sử dụng để lấp đầy các lỗ bị thiếu có thể được tạo bởi nhiều tính năng, để làm mịn độ mấp mô của lưới bề mặt hoặc để sắp xếp lại biên giới của nó;
• Công cụ sửa đổi được sử dụng để thêm độ dày cho mô hình hoặc sửa đổi hình dạng của nó như tách, đối xứng, hợp nhất, loại bỏ, giao cắt;
• Công cụ tối ưu hóa được sử dụng để tối ưu hóa cấu trúc liên kết của các mặt trên lưới bề mặt hoặc để tạo lưới kín.
Đặc biệt, công cụ Mesh Buidup Wizard sử dụng công cụ lưới bề mặt tiên tiến nhất và thân thiện với người sử dụng cho phép tạo nhanh lưới bề mặt hoàn chỉnh và tối ưu để sử dụng trong các giai đoạn sau từ dữ liệu quét 3D. Công cụ này bao gồm bốn giai đoạn. Mỗi giai đoạn có thể được thực hiện chỉ trong vài cú nhấp chuột,cụ thể:
• Giai đoạn chuẩn bị dữ liệu;
• Giai đoạn loại bỏ điểm ngoại lai dạng cụm;
• Giai đoạn đăng ký đám mây điểm;
• Giai đoạn hợp nhất dữ liệu.
Thứ hai, phương pháp Feature Modeling tạo ra các biên dạng đặc điểm hình học 3D dựa trên ý định thiết kế được trích xuất và các yếu tố từ dữ liệu quét 3D. Phương pháp này đặt các tham số cần thiết để xác định các đặc điểm dựa trên mục đích thiết kế và tạo ra các tính năng 3D bằng các tham số đó.
Dữ liệu thiết kế có thể được chuẩn bị cho một sản phẩm cuối cùng bằng cách sửa đổi các lần lặp thiết kế, thử và xem xét các kết quả trong suốt quá trình thiết kế. Dữ liệu thiết kế được quản lý trong cùng một cơ sở dữ liệu trong suốt quá trình phát triển sản phẩm từ giai đoạn sản xuất đến giai đoạn phân tích; và cuối cùng kết thúc với giai đoạn đánh giá. Dữ liệu thiết kế được mô hình hóa với phương phápFeature Modeling có thể dễ dàng sửa đổi và xem xét theo kết quả của quá trình phát triển sản phẩm. Các đặc điểm được quản lý bởi các tham số trong dữ liệu thiết kế có thể được sử dụng lại, xác định lại, sửa đổi, dịch và cập nhật bằng cách kiểm soát các tham số cho từng tham số. Với phương pháp Feature Modeling, thời gian và chi phí phát triển có thể được giảm một cách hiệu quả trong việc tạo ra một sản phẩm.
Thứ ba, phương pháp Fitting Surface Modeling tạo ra các bề mặt tự do đã phù hợp trên các hình dạng có đặc điểm hình học tự do phức tạp. Phương pháp này cung cấp một cách hiệu quả để dễ dàng và nhanh chóng tạo ra các mô hình CAD có mặt tự do 3D từ hình dạng lưới bề mặt tự do. Phương pháp này tạo ra các mảnh bề mặt bằng cách chiếu các điểm đồng nhất trong các vòng cong được xây dựng trên hình dạng lưới bề mặt tự do và phù hợp với các điểm đã chiếu.
Một mô hình CAD có mặt tự do 3D được tạo ra bằng cách kết nối các mảnh bề mặt đã phù hợp. Phương pháp này thường được sử dụng để tạo mô hình CAD có bề mặt tự do 3D có độ chính xác cao từ dữ liệu quét 3D.
Cuối cùng, phương pháp Hybrid Modeling tạo ra mô hình CAD có đặc điểm phức tạp từ dữ liệu quét 3D bằng cách sử dụng phương pháp Feature Modeling kết hợp với phương pháp Fitting Surface Modeling. Phương pháp này được sử dụng để quản lý thông tin hình dạng đặc điểm tổng thể cũng như các tham số thiết kế từ các mô hình phức tạp. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng khi thiết kế các sản phẩm mới để lắp ráp hoặc thiết kế các sản phẩm mới từ mô hình giả hoặc mô hình đất sét, đặc biệt là trong ngành công nghiệp ô tô hoặc các các ngành công nghiệp khác mà ở đó các yếu tố thiết kế thẩm mỹ là rất quan trọng.