Tiểu luận Thiết kế chế tạo máy Scan 3D

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 1 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY SCAN 3D Giảng viên hướng dẫn: Đường Khánh Sơn Sinh viên thực hiện: 1.Huỳnh Tuấn Phong 1700221 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử 2017 2.Nguyễn Hải Đăng 1700379 Ngành: Công nghệ kỹ thuật cơ điện tử 2017 TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 2 1 • Chương 1 :Tổng quan 2 • Chương 2: Thiết kế và chế tạo 3 • Chương 3: Kết quả và hướng phát triển NỘI DUNG KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 3 1.1 Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược 1.1.1 Công nghệ thiết kế ngược Quy trình thiết kế ngược KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 4 Thiết kế thuận Thiết kế ngược 1.1 Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 5 1.1.2 Các ứng dụng công nghệ thiết kế ngược Lĩnh vực nghệ thuật Lĩnh vực tái tạo lấy mẫu Lĩnh vực thiết kế Lĩnh vực khảo cổ Lĩnh vực y học Lĩnh vực thiết kế tạo nhân vật 1.1 Giới thiệu về công nghệ thiết kế ngược KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 6 1.2 Nguyên lý hoạt động máy Scan 3D 1.2.1 Nguyên lý hoạt động máy Scan 3D Nguyên lý hoạt động máy quét laser 3D - Laser: Phát tia sáng có bước sóng thích hợp - Camera: Thu nhận tia laser - Phần mềm máy tính:Thu nhận tín hiệu điện từ cảm biến gửi tới và xử lý dữ liệu tạo ra đám mây điểm. KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 7 1.2 Nguyên lý hoạt động máy Scan 3D 1.2.2 Quy trình quét vật mẫu KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 8 1.3 Ứng dụng máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 9 Máy quét 3D cơ bản ScanCobot (Đức) Máy quét 3D CYBEROPTICS CyberGage360 (Hoa Kỳ) 1.4 Một số máy hiện nay KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 10 1.4 Một số máy hiện nay Máy quét 3D của kỹ sư Phan Huỳnh LâmMáy quét cơ thể người của nhóm sinh viên Trường đại học Bách Khoa Hà Nội KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 11 1.5 Mục tiêu đề tài - Nhỏ gọn, dễ sử dụng - Giá thành thấp nhất - Lắp ráp đơn giản. - Quét được nhiều vật thể có hình dạng khác nhau. - Quét được với những vật liệu mềm. - Cho ra kết quả nhanh với độ chính xác cao KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 12 2. THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO 2.1 Thiết kế máy Scan 3D Trong đó: h : là khoảng cách giữa camera và laser  : là góc giữa laser và máy Scan d : là khoảng cách giữa máy Scan và vật d = h * tan() KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 13 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 14 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 15 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 16 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 17 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 18 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 19 2.1 Thiết kế máy Scan 3D KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 20 2.2.1 Khối điều khiển 2.2 Thiết kế hệ thống điện KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 21 Sơ đồ kết nối mạch điện Sơ đồ kết nối mạch điện hoàn chỉnh 2.2 Thiết kế hệ thống điện 2.2.1 Sơ đồ kết nối điện KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 22 2.3 Camera xử lý ảnh 2.3.1 Webcam Logitech C270 - Thiết kế nhỏ gọn. - Hình ảnh chất lượng chuẩn HD rõ nét. - Giá thành hợp lý. - Dễ dàng kết nối, giao tiếp với các thiết bị. - Lắp ráp dễ dàng, hoạt động đơn giản . KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 23 Bảng hiệu chỉnh thông số 2.3 Camera xử lý ảnh 2.3.2 Cân chỉnh camera KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 24 Giao diện phần mềm Horus 2.3 Phần mềm KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 25 2.3 Phần mềm Giao diện phần mềm MeshLab KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 26 3. Kết quả và hướng phát triển 3.1 Chế tạo thành công KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 27 3.1 Chế tạo thành công KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 28 3.1 Chế tạo thành công * Khi chưa cân chỉnh thông số - Độ sáng ( brightness): 100 - Tương phản (contrust): 32 - Bão hòa (saturation): 100 - Phơi sáng (exposure): 32 Kết quả: không quét ra hình dạng của vật 3.1.1 Quét ảnh khi chưa cân chỉnh thông số KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 29 3.1 Chế tạo thành công * Khi đã cân chỉnh thông số - Độ sáng ( brightness): 128 - Tương phản (contrust): 32 - Bão hòa (saturation): 32 - Phơi sáng (exposure): 43 Kết quả: máy quét ra được hình ảnh rõ ràng, chi tiết về màu sắc và hình dạng. 3.1.2 Quét ảnh khi đã cân chỉnh thông số KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 30 3.1 Chế tạo thành công So sánh kích thước ảnh thực tế và ảnh sau khi Scan chậu cây Thông số Mẫu thực tế Ảnh Scan 3D Kích thước đáy 10.5 12.3 Kích thước mặt trên 15 16.8 Chiều cao 13 11.2 KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 31 3.1.3 Quét đối với vật sáng bóng, phản chiếu 3.1 Chế tạo thành công - Quét được hình dạng của vật. - Những màu sáng bóng, phản chiếu máy không nhận. - Kích thước sai số nhiều hơn so với vật không phản chiếu. KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 32 3.3 Một số kết quả quét được 3. Kết quả và hướng phát triển Máy đang hoạt động KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 33 Kết luận đạt được  Thiết kế và chế tạo thành công mô hình máy Scan 3D hoàn chỉnh  Máy Scan 3D nhỏ gọn dễ sử dụng  Quét được với những vật liệu mềm  Giá thành rẻ  Trọng lượng máy 2,5kg  Kích thước sản phẩm không nhỏ hơn 5 x 5cm  Kích thước sản phẩm không lớn hơn 50 x 50cm  Trọng lượng sản phẩm quét nhỏ hơn 3kg KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 34 3.2 Hướng cải tiến - Sử dụng trục vit me để điều khiển khoảng cách của bàn xoay và camera phù hợp với kích thước của vật mẫu cần quét, để tạo ra ảnh có sai số thấp nhất sau khi quét. - Khi quét máy Scan 3D phụ thuộc vào ánh sáng của môi trường nên cần tạo một ánh sáng cố định cho máy, ta có thể sử dụng thùng caton hoặc thùng nhựa để bao quanh máy tạo cho máy không gian ánh sáng cố định. KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 35 [1] Mã Lập Phong (2014) “đồ án tốt nghiệp cơ điện tử tính toán thiết kế máy đo 3d hình dáng cơ thể người” Trường đại học Bách Khoa Hà Nội [2] Trần Ngọc Tú, đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu công nghệ thiết kế ngược và ứng dụng vào quá trình tạo mẫu nhanh”, Trường đại học giao thông vận tải [3] Kỹ sư Phan Huỳnh Lâm “ Máy quét 3D “Made in Việt Nam””, trường đại học Bách Khoa TP.HCM [4] Mario lukas(2020), “Das 3D – Scanner – Praxixbuch” [5] Drive Product Innovation with Reverse Engineering [6] https://www.youtube.com/watch?v=PUcbCgG2-NA&t=1s [7] https://text.123docz.net/document/7289041-nghien-cuu-va-che-tao-may-quet-3d.htm Tài liệu tham khảo KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ CẦN THƠ https://www.ctuet.edu.vn 36 THANK YOU FOR LISTENNING