So sánh máy quét 3D trong ứng dụng đo kiểm 3D

Đo 3D và các công nghệ đo lường 3D

Trên thế giới, đo lường 3D gồm có các công nghệ đo lường 3D và máy quét 3D hay còn gọi là máy scan 3D đang làm mưa làm gió trong ngành cơ khí chế tạo, kiểm soát chất lượng sản phẩm và lĩnh vực đào tạo cơ khí. Theo báo cáo của Allied Market Research, tổng giá trị thị trường máy quét 3D toàn cầu khoảng 8.427 triệu USD vào năm 2017 và ước tính tăng lên 53.345 triệu USD vào năm 2025.

Máy quét 3D thu nhận hình dạng, kích thước vật thể trong thế giới thực và số hóa chúng. Dữ liệu thu được từ máy quét 3D là các đám mây điểm mô tả chính xác biên dạng bề mặt của vật thể. Thiết bị này đã mở ra một kỷ nguyên mới trong công nghệ 3D, bất kỳ mô hình vật chất nào tồn tại trên thế giới này đều có thể được số hóa chỉ trong vòng vài giờ đồng hồ.

Trong khuôn khổ bài viết này, AIE sẽ cung cấp những kiến thức cơ bản về đo lường 3D và lợi ích trong việc đẩy nhanh quá trình phát triển sản phẩm và các quy trình kiểm soát chất lượng. Ngoài ra, người đọc sẽ có bức tranh toàn cảnh về thế giới đo lường 3D và so sánh máy quét 3D hiện có trên thị trường. 

Lịch sử phát triển của phương pháp đo 3D

Từ thời Ai Cập cổ đại, đo lường đã được sử dụng để hỗ trợ giao thương, xây dựng cơ sở hạ tầng và ghi lại hoạt động của con người. Tuy nhiên, đo lường hiện đại lại bắt nguồn từ cuộc cách mạng Pháp những năm cuối thế kỷ XVIII. Đây là giai đoạn mà các đơn vị thời gian, trọng lượng và chiều dài bắt đầu được thiết lập tiêu chuẩn. Đo 3D là một trong những công nghệ mới nhất được sử dụng trong lĩnh vực đo lường. Nhờ những lợi ích thiết thực mà nó mang lại, đo 3D ngày càng được ứng dụng nhiều hơn. 

So sánh các loại máy quét 3D

Có hai phương pháp đo 3D chính: đo tiếp xúc và đo không tiếp xúc. Giải pháp đo 3D tiếp xúc thăm dò các vật thể bằng cách chạm vào vật thể, như các đầu chạm, cánh tay đo robot và các máy đo tọa độ (CMM). Công nghệ đo 3D không tiếp xúc, như tên gọi, thu thập dữ liệu 3D mà không chạm vào vật thể. Bao gồm máy quét 3D ánh sáng cấu trúc, giải pháp đo lường quang ảnh (photogrammetry), máy quét laser 3D và máy quét CMM quang học.

Có thể phân loại nhỏ hơn các giải pháp đo lường 3D dựa vào phương pháp thu dữ liệu.

Máy quét 3D ánh sáng cấu trúc (Structured Light technology)

Tiêu biểu cho công nghệ này là hệ thống đo lường 3D công nghiệp ATOS của GOM. Đây là máy quét 3D sử dụng công nghệ ánh sáng xanh, thuộc danh mục đo lường quang học không tiếp xúc. ATOS chiếu một dải vân sáng lên bề mặt vật thể cần đo, khi các vân sáng dịch chuyển trong mỗi lần quét, 2 camera ở 2 bên máy chụp được sự dịch chuyển của tọa độ XYZ để xác định vị trí của mẫu đo. Kết quả thu được là một đám mây điểm. Khi đám mây điểm này được so sánh với mô hình CAD trong phần mềm đo kiểm GOM Inspect tạo ra biểu đồ màu 3D trực quan, hiển thị các sai số gia công bằng các nhóm màu sắc cụ thể. Biểu đồ màu giúp người dùng nhanh chóng xác định được khu vực lỗi trên sản phẩm.

so sánh máy đo 3d

ATOS được sử dụng hiệu quả trong các ngành công nghiệp cơ khí chế tạo, giúp đo kiểm hiệu quả các chi tiết kim loại tấm, ép nhựa, đúc, khuôn mẫu, cánh tua-bin,..

Ưu điểm: ATOS sử dụng công nghệ ánh sáng cấu trúc để thu dữ liệu quét cực kỳ chính xác ngay cả với những mẫu đo có biên dạng phức tạp, độ phân giải sắc nét, tốc độ quét cao và hầu như không cần set up.

Giải pháp đo lường quang ảnh (photogrammetry)

Photogrammetry thường được ứng dụng trong lĩnh vực công nghiệp nặng như gia công sản xuất các sản phẩm siêu trường, siêu trọng như máy bay, đóng tàu, ô tô và tua-bin gió. .

Trong phân khúc này phải kể đến công nghệ photogrammetry 3D của GOM – TRITOP cung cấp các dữ liệu đo tọa độ chính xác để kiểm tra nhanh kích thước, xác minh và phân tích biến dạng. Thay vì các phép đo tiếp xúc truyền thống (như đo đầu chạm), hệ thống đo tọa độ 3D quang học không tiếp xúc có thể thu dữ liệu tọa độ 3D chính xác trong mỗi lần chụp nhanh bằng camera cao cấp. Bằng cách chụp ảnh từ nhiều góc độ khác nhau với các điểm tham chiếu và sử dụng các nguyên lý tam giác đạc, các điểm chính xác được tính trên mặt phẳng tọa độ 3D.

TRITOP được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, và có thể đo các kích thước vật thể khác nhau, nhiều bề mặt và hình dạng phức tạp khác nhau.

  • Thiết bị đo tọa độ 3D cực kỳ đơn giản gọn nhẹ
  • Độ chính xác rất cao đặc biệt khi đo các vật thể lớn
  • Không hao mòn, không giảm độ chính xác
  • Dễ dàng set up và sử dụng
  • Không chịu ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường.

so sánh máy quét 3D

Máy quét 3D laser

Máy quét này chiếu một chùm tia laser vào vật thể được quét để đầu camera có thể ghi lại nơi chùm tia và vật thể giao nhau. Vị trí của máy quét trong không gian được xác định dựa vào công nghệ được sử dụng như cánh tay đo robot hay bộ theo dõi laser. Máy quét laser cũng có thể dựa vào các điểm dán tham chiếu được cung cấp kèm với máy đo và có thể dán trực tiếp lên vật thể đo để định vị máy quét trong không gian liên quan đến vật thể đo.

máy quét 3D laser

Ưu điểm của máy quét 3D laser là tiện dụng nhưng thường gặp khó khăn khi đo các chi tiết lớn, độ phân giải kém, kết quả không ổn định do tay người đo có thể rung.

Giải pháp đo 3D tiếp xúc loại cầm tay

Giải pháp đo 3D tiếp xúc loại cầm tay thường được gọi là máy đo tọa độ quang học cầm tay. Thiết bị này chạm vào bề mặt của vật thể để tiến hành các phép đo. Vì thiết bị này tiếp xúc với vật thể nên thường đo hiệu quả các bề mặt cứng.

máy quét 3D tiếp xúc cầm tay

Đặc điểm: thế hệ thiết bị đo chạm 3D tiếp xúc thường kém nhạy và kém ổn định hơn so với thiết bị đo tiền nhiệm của nó là CMM.

Các loại máy quét 3D khác

Có nhiều loại máy quét 3D khác nhau như máy quét sử dụng công nghệ xung laser. Thiết bị này đo khoảng thời gian để tia laser hoặc chùm tia hồng ngoại được phản chiếu trở lại máy quét. Công nghệ quét này đòi hỏi rất nhiều lần quét để hoàn thành một lưới điểm và thường được sử dụng để đo các vật thể rất lớn như các tòa nhà hoặc các công trình hạ tầng khác.

Ứng dụng tiêu biểu của các giải pháp quét 3D

Các giải pháp quét 3D được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, nhiều ứng dụng khác nhau. Bạn có biết các máy quét 3D có thể được sử dụng trong các lĩnh vực sau:

  • Hàng không vũ trụ
  • Ô tô và các phương tiện vận chuyển khác
  • Hàng tiêu dùng
  • Chế tạo công nghiệp
  • Công nghiệp nặng
  • Y tế
  • Khai thác dầu khí
  • Sản xuất điện
  • Giáo dục

Hầu như không có giới hạn cho ứng dụng của máy quét 3D. Một số trong rất nhiều ứng dụng mà công nghệ quét 3D có thể hỗ trợ bao gồm: tăng tốc quá trình phát triển sản phẩm mới, tăng cường hiệu quả các quy trình chế tạo, cải tiến khâu kiểm tra và kiểm soát chất lượng sản phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm, thiết kế ngược, đào tạo ngành cơ khí, số hóa để lưu trữ dữ liệu vật thể 3D…

Giải pháp quét 3D nào hiệu quả cho doanh nghiệp của bạn?

Có rất nhiều bài đăng hoặc webinar hướng dẫn cách chọn máy quét 3D phù hợp cho mỗi ứng dụng cụ thể. Điều quan trọng cần nắm được trước khi đầu tư máy quét 3D giá rẻ là thiết bị này thường không đạt tiêu chuẩn đo lường, không thể cung cấp dữ liệu chính xác cần thiết, gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như các dự án lớn. Đối với những dự án nhỏ cần kết quả đo chính xác, doanh nghiệp cũng không nên sử dụng máy quét 3D giá rẻ.

Cách tốt nhất để biết được máy quét 3D nào phù hợp cho doanh nghiệp của bạn là tìm tư vấn từ các đại lý cung cấp máy quét 3D uy tín. Các đại lý sẽ đưa ra giải pháp phù hợp dựa trên ứng dụng công nghiệp, tình hình sản xuất và kinh phí đầu tư dự kiến của bạn.

AIE cung cấp giải pháp đo lường 3D toàn diện của GOM tới các khách hàng công nghiệp, viện cơ khí, trường cao đẳng, đại học tại Việt Nam. Với đội ngũ nhân sự trình độ cao và giàu kinh nghiệm, chúng tôi tư vấn giải pháp hiệu quả nhất nhằm kiểm soát chất lượng trong quy trình phát triển sản phẩm và sản xuất tại doanh nghiệp. Mục tiêu của chúng tôi là giúp khách hàng đạt được các mục tiêu trong sản xuất và kinh doanh.

Máy quét 3D và ứng dụng in 3D

Hai công nghệ này có thể kết hợp thành giải pháp mang tính đột phá trong tạo mẫu nhanh thiết kế ngược ở hầu hết các ngành công nghiệp.

Ví dụ, nhà sản xuất tăng tốc thời gian nghiên cứu phát triển sản phẩm hoặc thiết kế ngược bằng cách quét mẫu, điều chỉnh, thay đổi file 3D và sau đó in 3D để tạo ra mô hình thực của mẫu thiết kế mới.

ứng dụng quét 3D

Sử dụng phương pháp quét và in 3D dễ dàng hơn rất nhiều so với việc tạo mẫu từ đầu. Lý do là thay vì phải vật lộn để điều chỉnh các nguyên mẫu vật lý dựa mỗi khi có thay đổi thiết kế, người dùng có thể quét mẫu, chỉnh sửa mẫu, làm sạch lưới điểm bằng phần mềm thiết kế ngược 3D chuyên nghiệp và in 3D sau khi hoàn thiện thiết kế. Quy trình sản xuất bồi đắp (in 3D) chưa bao giờ dễ dàng đến thế.

Bài viết liên quan

error: Content is protected !!