Công nghệ 3D laser scanning | Tại sao lại quan trọng với các ngành công nghiệp như vậy?

Công nghệ 3D laser scanning | Tại sao lại quan trọng với các ngành công nghiệp như vậy?

MAIN MENU

Công nghệ 3D laser scanning là gì?

 

      

3D laser scanning hay số hóa 3D hay Scan 3D là việc dùng máy quét 3D để scan một đối tượng hoặc môi trường trong thế giới thực để thu thập dữ liệu về hình dạng và có thể là đặc tính của vật thể. Mục đích của máy quét 3D thường là tạo ra một mô hình 3D. Mô hình 3D này bao gồm các đám mây điểm của các mẫu hình học trên bề mặt của đối tượng. Những điểm này sau đó có thể được sử dụng để ngoại suy hình dạng của đối tượng (một quá trình được gọi là Tái dựng). Nếu thông tin màu được thu thập tại mỗi điểm, thì màu sắc trên bề mặt của đối tượng cũng có thể được xác định.
Một máy quét 3D có thể dựa trên nhiều công nghệ khác nhau, mỗi công nghệ có những hạn chế, ưu điểm và chi phí riêng. Nhiều hạn chế trong các loại đối tượng có thể được số hóa vẫn còn tồn tại. ví dụ, công nghệ quang học có thể gặp nhiều khó khăn với các vật thể sáng bóng, phản chiếu hoặc trong suốt.
Dữ liệu 3D được thu thập hữu ích cho nhiều ứng dụng, ngành công nghiệp giải trí trong sản xuất phim và trò chơi video, bao gồm cả thực tế ảo. 
Các ứng dụng phổ biến khác của công nghệ này bao gồm thực tế tăng cường (AR), chụp chuyển động, nhận dạng cử chỉ, thiết kế công nghiệp, chỉnh hình và chân tay giả, kỹ thuật đảo ngược (Thiết kế ngược) và tạo mẫu 3D, kiểm soát/kiểm tra chất lượng công trình/dự án, số hóa 3D các Di sản văn hóa, mô hình 3D (3D modelling), bản thiết kế, bản vẽ kỹ thuật 3D...

 

Ứng dụng của công nghệ Quét 3D (Scan 3D.

 

1. Ngành xây dựng và kỹ thuật dân dụng

• Điều khiển robot: ví dụ máy quét laser có thể hoạt động như "mắt" của robot. 
• Bản vẽ 2D/3D xây dựng cầu, nhà máy công nghiệp và di tích
• Tài liệu 3D về các di tích lịch sử
• Kiểm soát chất lượng công trình
• Khảo sát số lượng
• Giám sát tải trọng
• Thiết kế lại đường cao tốc
• Thiết lập một dấu mốc của hình dạng/trạng thái có sẵn để phát hiện các thay đổi cấu trúc do tiếp xúc với các tải trọng cực đoan như động đất, va chạm tàu/xe tải hoặc hỏa hoạn.
• Tạo bản đồ GIS (hệ thống thông tin địa lý) và địa chất.
• Quét laser dưới bề mặt trong các mỏ và lỗ rỗng Karst. 
• Tài liệu pháp y.

 

2. Hỗ trợ quá trình thiết kế

• Tăng độ chính xác làm việc với các bộ phận và hình dạng phức tạp.
• Phối hợp thiết kế sản phẩm bằng cách sử dụng các bộ phận từ nhiều nguồn.
• Thay thế các bộ phận bị thiếu hoặc cũ trong điều kiện không tìm được linh kiện phù hợp.
• Tiết kiệm chi phí bằng cách cho phép thiết kế thi công, ví dụ như trong các nhà máy sản xuất ô tô.
• Các kỹ sư có thể làm quen với nhà máy bằng các bản quét được chia sẻ trên web, tiết kiệm chi phí đi lại.

 

3. Giải trí

         

 

  • Máy quét 3D được ngành công nghiệp giải trí sử dụng để tạo ra các mô hình 3D kỹ thuật số cho phim, trò chơi video và mục đích giải trí. Chúng được sử dụng rất nhiều trong điện ảnh ảo (CGI). Trong trường hợp tồn tại một mô hình tương đương trong thế giới thực, việc quét đối tượng trong thế giới thực nhanh hơn nhiều so với việc tạo thủ công mô hình bằng phần mềm thiết kế mô hình 3D. Thông thường, các nghệ sĩ điêu khắc các mô hình vật lý, những gì họ muốn là quét chúng thành dạng kỹ thuật số thay vì trực tiếp tạo các mô hình kỹ thuật số trên máy tính.
  • Chụp ảnh 3D: Tạo ra những bộ sưu tập ấn tượng, các hình/tượng sáp 3D mô phỏng người thực hiện đang là trào lưu của thể giới, bằng cách dùng công nghệ Quét 3D, mọi việc có thể được xử lý nhanh chóng, chính xác và tiết kiệm rất nhiều chi phí liên quan.
  • Công nghệ quét 3D đang phát triển để sử dụng máy ảnh để thể hiện các vật thể 3D một cách chính xác. Các công ty đang nổi lên từ năm 2010, tạo ra chân dung 3D của mọi người (hình tượng 3D hoặc ảnh tự sướng 3D ).

 

4. Thực thi pháp luật

Quét laser 3D được sử dụng bởi các cơ quan thực thi pháp luật trên toàn thế giới. 

Mô hình 3D được sử dụng cho tài liệu tại chỗ của: Hình ảnh hiện trường vụ cháy Chung cư Carina

  • Hiện trường vụ án
  • Quỹ đạo bay của đạn
  • Phân tích mẫu vết máu
  • Tái thiết tai nạn
  • Khủng bố
  • Tai nạn máy bay, và nhiều hơn nữa

 

5. Thiết kế ngược (Kỹ thuật đảo ngược)

  • Thiêt kế ngược của một thành phần cơ học đòi hỏi một mô hình kỹ thuật số chính xác của các đối tượng được sao chép. Thay vì một tập hợp các điểm, một mô hình kỹ thuật số chính xác có thể được biểu diễn bằng lưới đa giác, một tập hợp các bề mặt NURBS phẳng hoặc cong, hoặc lý tưởng cho các thành phần cơ học, mô hình rắn CAD. 
  • Máy quét 3D có thể được sử dụng để số hóa các thành phần hình dạng tự do hoặc dần thay đổi hình dạng cũng như hình học lăng trụ trong khi máy đo tọa độ thường chỉ được sử dụng để xác định kích thước đơn giản của mô hình lăng trụ cao. Những điểm dữ liệu này sau đó được xử lý để tạo ra một mô hình kỹ thuật số có thể sử dụng, thường sử dụng phần mềm kỹ thuật đảo ngược chuyên dụng để phục hồi các thiết kế ban đầu đã bị hư/mất.

 

6. Bất động sản

  • Một vùng Đất đai rộng lớn hoặc cả một tòa nhà có thể được quét thành mô hình 3D, cho phép người mua tham quan và kiểm tra tài sản từ xa, bất cứ nơi nào mà không cần phải có mặt tại hiện trường. Một chuyến tham quan ảo điển hình sẽ bao gồm chế độ xem nhà 3D thu nhỏ, chế độ xem 3D Nội thất, cũng như sơ đồ Thiết kế 3D.

 

7. Du lịch ảo / từ xa

  • Môi trường tại một nơi quan tâm có thể được nắm bắt và chuyển đổi thành mô hình 3D. Mô hình này sau đó có thể được trải nghiệm, thông qua giao diện Thực tế ảo VR hoặc giao diện "2D" truyền thống. Điều này cho phép người dùng khám phá các địa điểm bất tiện cho việc đi lại, hoặc có thể tham khảo trước các địa điểm muốn đi để lên kế hoạch cho chuyến đi được tốt đẹp.

 

8. Di sản văn hóa

         Số hóa 3D nhà thờ Đức Bà Sài Gòn

  • Đã có nhiều dự án nghiên cứu được thực hiện thông qua việc quét các địa điểm lịch sử và hiện vật cả cho mục đích tài liệu và phân tích. Tại Việt Nam, Công ty StarGlobal là đơn vị tiên phong trong việc áp dụng công nghệ 3D laser scanning trong việc số hóa các di sản tầm cỡ của Việt Nam như Nhà thờ Đức Bà, Bến Nhà rồng, Bảo tàng Phụ nữ Việt Nam, Nhà thờ Tân Định... 
  • Việc sử dụng kết hợp các công nghệ quét 3D và in 3D cho phép sao chép các vật thể thật mà không sử dụng các kỹ thuật đúc thạch cao truyền thống, trong nhiều trường hợp có thể quá xâm lấn khi được thực hiện trên các hiện vật di sản văn hóa quý giá hoặc tinh tế. Trong một ví dụ về kịch bản ứng dụng điển hình, mô hình gargoyle đã được mua bằng kỹ thuật số bằng máy quét 3D và dữ liệu 3D được tạo ra được xử lý bằng MeshLab. Mô hình 3D kỹ thuật số kết quả đã được đưa vào một máy tạo mẫu nhanh để tạo ra một bản sao nhựa thực sự của đối tượng ban đầu.

 

9. CAD / CAM y tế

         

  • Máy quét 3D được sử dụng để chụp hình dạng 3D của bệnh nhân trong chỉnh hình và nha khoa. Nó dần dần thay thế kỹ thuật đúc thạch cao thông thường. Phần mềm CAD/CAM này sau đó được sử dụng để thiết kế và sản xuất các orthosis giả hay cấy ghép nha khoa.
  • Nhiều hệ thống CAD/CAM nha khoa và các hệ thống CAD/CAM của Phòng thí nghiệm nha khoa sử dụng công nghệ Máy quét 3D để chụp bề mặt 3D của chế phẩm nha khoa (in vivo hoặc in vitro), để tạo ra phục hồi kỹ thuật số bằng phần mềm CAD và cuối cùng tạo ra phục hồi cuối cùng bằng công nghệ CAM (như máy phay CNC hoặc máy in 3D). Các hệ thống ghế được thiết kế để tạo điều kiện cho việc quét 3D của một chế phẩm in vivo và tạo ra sự phục hồi (như Crown, Onlay, Inlay hoặc Veneer).

 

10. Đảm bảo chất lượng và đo lường công nghiệp

  • Việc số hóa các đối tượng trong thế giới thực có tầm quan trọng sống còn trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Phương pháp này được áp dụng đặc biệt trong đảm bảo chất lượng công nghiệp để đo độ chính xác kích thước hình học. Các quy trình công nghiệp như lắp ráp rất phức tạp, có tính tự động cao và thường dựa trên dữ liệu CAD (Computer Aided Design). Vấn đề là mức độ tự động hóa tương tự cũng được yêu cầu để đảm bảo chất lượng. Chẳng hạn, việc lắp ráp một chiếc xe hơi hiện đại là một nhiệm vụ rất phức tạp, vì nó bao gồm nhiều bộ phận phải khớp với nhau ở cuối dây chuyền sản xuất. Hiệu suất tối ưu của quá trình này được đảm bảo bởi các hệ thống đảm bảo chất lượng. Đặc biệt là hình học của các bộ phận kim loại phải được kiểm tra để đảm bảo rằng chúng có kích thước chính xác, khớp với nhau và cuối cùng hoạt động đáng tin cậy.

Trong các quy trình tự động hóa cao, các biện pháp hình học thu được được chuyển đến các máy sản xuất các vật thể mong muốn. Do sự không chắc chắn và mài mòn cơ học, kết quả có thể khác với danh nghĩa kỹ thuật của nó. Để tự động nắm bắt và đánh giá các độ lệch này, phần được sản xuất cũng phải được số hóa. Với mục đích này, máy quét 3D được áp dụng để tạo các mẫu điểm từ bề mặt của đối tượng cuối cùng được so sánh với dữ liệu lý thuyết. 

Quá trình so sánh dữ liệu 3D với mô hình CAD được gọi là So sánh CAD và có thể là một kỹ thuật hữu ích cho các ứng dụng như xác định kiểu hao mòn trên khuôn và dụng cụ, xác định độ chính xác của bản dựng cuối cùng, phân tích khe hở và xả hoặc phân tích cao bề mặt điêu khắc phức tạp. Hiện nay, máy quét tam giác laser, ánh sáng có cấu trúc và quét tiếp xúc là những công nghệ chiếm ưu thế được sử dụng cho mục đích công nghiệp, với chức năng quét tiếp xúc vẫn là lựa chọn chậm nhất, nhưng chính xác nhất. Tuy nhiên, công nghệ quét 3D mang lại những lợi thế khác biệt so với các phép đo đầu dò cảm ứng truyền thống. Máy quét ánh sáng trắng hoặc laser số hóa chính xác các vật thể xung quanh, chụp các chi tiết đẹp và bề mặt tự do mà không cần điểm tham chiếu hoặc phun. Toàn bộ bề mặt được bao phủ ở tốc độ kỷ lục mà không có nguy cơ làm hỏng bộ phận. Biểu đồ so sánh minh họa độ lệch hình học của cấp độ đối tượng đầy đủ, cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về nguyên nhân tiềm năng.
 

Chia sẻ
Tin khác
Menu
  • Online : 2
  • Tháng : 1951
  • Tổng : 191172

Website cung cấp thông tin sản phẩm và dịch vụ về công nghệ số hóa 3D Laser Scanning - Số hóa 3D công trình