Quét 3D là gì? Lợi ích mang lại từ scan 3D

1. Quét 3D là gì?

Quét 3D là công nghệ không tiếp xúc, không phá hủy, có thể chụp kỹ thuật số hình dạng của các vật thể vật lý bằng cách sử dụng nguồn ánh sáng laser hoặc một vùng ánh sáng cấu trúc. Dữ liệu thu được bằng máy quét 3D là đám mây điểm mô tả chính xác biên dạng bề mặt của một vật thể. Nói cách khác, quét 3D là một cách để mô hình hóa 3D các vật thể trong thực tế vào máy tính với độ chính xác và chi tiết cao.

2. Máy quét 3D hoạt động như thế nào?

Máy quét 3D (scan 3D) hiện nay thường sử dụng 2 công nghệ nguồn sáng chính là: tia laser và ánh sáng cấu trúc.

2.1. Quét 3D sử dụng tia laser

Máy quét laser hoạt động theo nguyên lý chiếu một hoặc một chùm tia laser lên bề mặt mẫu. Sau đó, camera của máy quét sẽ thu lại phản xạ của các tia laser. Qua quá trình nhận diện và tính toán sự thay đổi về góc phản xạ của các tia laser, máy quét sẽ tái cấu trúc lại biên dạng thực của mẫu thành mô hình 3D trên phần mềm quét.

Ưu điểm của máy quét 3D sử dụng tia laser

Có thể đạt độ phân giải và chính xác cao là ưu điểm chính của các máy quét laser. Ngoài ra, các tia laser rất ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng môi trường và đáp ứng rất tốt cho nhu cầu quét các bề mặt bóng hoặc có màu tối mà không cần phủ bột chống phản quang. Tuy nhiên, các bề mặt rất sáng bóng, phản xạ ánh sáng lớn hoặc trong suốt vẫn sẽ gây khó khăn cho quá trình quét của máy.

2.2. Quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc

Máy quét ánh sáng cấu trúc hoạt động theo nguyên lý chiếu một vùng sáng có cấu trúc nhất định (thường là dạng sọc) lên bề mặt mẫu. Vùng sáng này sẽ được hệ thống một hoặc nhiều camera đồng thời theo dõi sự thay đổi và ghi nhận lại toàn bộ dữ liệu mà vùng sáng quét qua trên mẫu. Từ dữ liệu thu được, máy quét sẽ tái cấu trúc lại biên dạng thực của mẫu thành mô hình 3D trên phần mềm quét.

Ưu điểm của máy quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc

Sử dụng vùng sáng để quét giúp cho các máy quét ánh sáng cấu trúc có khả năng chụp một vùng dữ liệu lớn chỉ trong vài giây, đồng thời vẫn đảm bảo độ chính xác và độ phân giải cao. Nguồn sáng cấu trúc không ảnh hưởng tới thị giác. Do đó, một số máy quét cầm tay sử dụng ánh sáng này được phát triển riêng cho ứng dụng quét người.

3. Lợi ích khi áp dụng công nghệ quét 3D

Sử dụng công nghệ quét 3D mang lại một số lợi ích cho người dùng như:

3.1 Tăng độ chính xác và rút ngắn thời gian

Với những chi tiết có tính phức tạp và cần đến độ chính xác cao thì công nghệ quét 3D sẽ cho ra kết quả nhanh và chính xác dù ở những góc khuất hoặc bề mặt phức tạp. Dữ liệu quét 3D có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng sau đó tùy theo từng lĩnh vực cụ thể. 

3.2 Cải tiến thiết kế

Cải tiến và sáng tạo dựa trên một thiết kế, sản phẩm có sẵn. Sẽ giúp bạn tiết kiệm được rất nhiều về mặt chi phí và thời gian. Công nghệ quét 3D có khả năng sao chép lại biên dạng, kích thước của vật mẫu. Từ dữ liệu 3D này, bạn có thể sử dụng để  làm chuẩn lắp ghép, chuẩn chức năng,…. Sau đó, thực hiện cải tiến  lại một số vị trí hoặc thiết kế thêm chức năng mới nhằm giảm chi phí sản xuất. Bên cạnh đó, sản phẩm mới cũng sẽ được đảm bảo về độ chính xác và tăng hiệu quả hơn so với sản phẩm cũ

3.3 Giảm chi phí

Trong bối cảnh nền kinh tế cạnh tranh khốc liệt như hiện nay, tiết kiệm chi phí chính là mối quan tâm hàng đầu của những nhà kinh doanh. Vậy nên, để giảm chi phí thì bạn nên giảm thời gian thiết kế và những sai sót có thể xảy ra trong quá trình sản xuất. Cho ra sản phẩm tốt hơn và giảm nguồn nhân lực bằng việc sử dụng công nghệ scan 3D hiện đại. 

3.4 Kiểm tra chính xác 

Với những sản phẩm có biên dạng phức tạp, nếu dùng máy đo kính phóng hay thước kẹp thì không thể đo hết được. Nếu dùng máy đo CMM thì lại tốn rất nhiều chi phí, thời gian để thiết kế và chế tạo đồ gá mẫu đo. Bên cạnh đó, gia công đồ gá cũng dễ xảy ra sai số.

Vậy nên, giải pháp hiệu quả bạn nên sử dụng đó là dùng công nghệ đo kiểm 3D inspection. Dữ liệu quét 3D cho phép đo chính xác sai lệch bề cong phức tạp. Và hiển thị 3D màu trực quan với thời gian nhanh chóng và chính xác mà vẫn đảm bảo tiết kiệm chi phí thiết kế và chế tạo đồ gá đo.

4. Chuẩn bị gì khi quét 3D

4.1. Máy quét 3D

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy quét 3D. Tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng mà bạn có thể lựa chọn sản phẩm dựa trên các tiêu chí như: giá thành, độ bền, độ chính xác, tốc độ quét và phạm vi sử dụng,…

Thiết bị được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề khác nhau như: cơ khí, kim hoàn, y tế, thời trang, … Dữ liệu quét 3D thu thập về được ứng dụng cho nhiều mục đích như: thiết kế ngược, đo kiểm, số hóa, … 

4.2. Phần mềm xử lý dữ liệu quét

Phần mềm xử lý dữ liệu quét 3D là một công cụ thiết yếu đối với người sử dụng máy scan 3D. Cho phép điều chỉnh, sửa lỗi và hoàn thiện dữ liệu quét 3D một cách nhanh chóng và chuyên nghiệp. Đáp ứng yêu cầu về chất lượng của dữ liệu 3D cho các công đoạn tiếp theo. 

Một số phần mềm chỉnh sửa dữ liệu quét thông dụng hiện nay:  

• Geomagic Wrap
• Geomagic Essentials
• ZBrush
• Blender

4.3. Công cụ hỗ trợ quá trình quét

4.3.1 Điểm dán

Điểm dán quét 3D hay còn gọi là điểm tham chiếu. Được sử dụng nhằm đảm bảo độ chính xác và khả năng ghép nối dữ liệu trong quá trình quét. Các điểm này sẽ được dán lên bề mặt mẫu trước khi quét.

Trong quá trình quét, máy quét 3D sẽ thu thập thông tin tọa độ của các điểm tham chiếu để định vị dữ liệu quét trong không gian 3 chiều. Từ đó, phần mềm quét tiến hành ghép nối các vùng dữ liệu quét thu thập được để tạo thành dữ liệu 3D hoàn chỉnh của mẫu quét.

4.3.2 Bình xịt phủ

Bình xịt phủ là nguyên liệu được dùng để tạo một lớp phủ chống phản quang hoặc làm sáng bề mặt mẫu quét. Trong trường hợp quét các mẫu có bề mặt phản quang mạnh hoặc có màu tối, bình xịt phủ là một phần không thể thiếu để đảm bảo khả năng thu nhận dữ liệu của máy quét 3D. 

4.3.3 Đồ gá

Trong một số trường hợp đặc biệt, mẫu quét dễ biến dạng, bề mặt tiết diện mỏng, kích thước bé không thể dán điểm tham chiếu, việc sử dụng đồ gá sẽ cần thiết để đảm bảo chất lượng dữ liệu quét. 

Đối với quét 3D, người dùng có thể tùy ý sáng tạo các loại đồ gá khác nhau mà không bị bó buộc theo 1 quy chuẩn cụ thể nào. Miễn là những đồ gá này có thể giúp đảm bảo quá trình quét và mẫu quét luôn giữ được độ chính xác cao nhất.

5. Ứng dụng 3D Scanning vào thực tế

5.1. Nghiên cứu & Phát triển sản phẩm

Công nghệ scan 3D được nhiều doanh nghiệp ứng dụng trong sản xuất, kinh doanh nhằm tối ưu chi phí và nâng cao lợi nhuận. 

Với việc áp dụng quét 3D, doanh nghiệp sẽ rút ngắn được thời gian thiết kế, chế tạo mẫu thử hoặc tối ưu thời gian kiểm tra chất lượng sản phẩm.

Bên cạnh đó, trong bối cảnh nền kinh tế thị trường phát triển như hiện nay, việc các doanh nghiệp ứng dụng công nghệ 3D vào trong sản xuất là điều vô cùng cần thiết. Nó sẽ mang đến phương thức kinh doanh hoàn toàn mới. Phát huy tối đa khả năng sáng tạo của người dùng và tạo ra sản phẩm chất lượng.

5.2. Kim hoàn

Kim hoàn vốn là một nghề đòi hỏi sự tỉ mỉ và tính chính xác cao để tạo ra những sản phẩm chất lượng. Điều này đã làm cho quá trình sản xuất theo phương thức truyền thống mất khá nhiều thời gian và công sức. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ hiện đại. Cụ thể là công nghệ quét 3D đã giúp cho quá trình chế tác diễn ra nhanh chóng và thuận lợi hơn. 

5.3. Y tế

Công nghệ quét 3D được ứng dụng vào trong lĩnh vực y tế chủ yếu được các bác sĩ dùng để nghiên cứu về bộ phận cơ thể người. Nhờ đó, rút ngắn thời gian hội chuẩn bệnh và đưa ra kết quả chính xác hơn.

Không những thế, việc kết hợp quét và in 3D còn giúp nhanh chóng tạo ra các cơ quan phù hợp để thay thế bộ phận cơ thể người có tính tương thích cao. Hiện nay, đã có nhiều bệnh viện đều ứng dụng công nghệ này trong nhiều chuẩn đoán và điều trị bệnh.

5.4. Quảng cáo / Giải trí

Quét 3D đang là một công cụ hỗ trợ đắc lực cho những nhà thiết kế mô hình nghệ thuật trong ngành quảng cáo và giải trí.

Dữ liệu quét 3D các vật thể thực tế giúp đẩy mạnh sự sáng tạo trong việc thiết kế các ấn phẩm trong lĩnh vực quảng cáo, đặc biệt là kết hợp với công nghệ thực tế ảo AR/VR. Giờ đây, người dùng có thể trải nghiệm các sản phẩm một cách chân thực nhất qua môi trường thực tế ảo mà không cần phải tới tận cửa hàng như truyền thống.

Việc tạo ra các nhân vật ảo lấy cảm hứng từ những người nổi tiếng trong thực tế cũng đang là một xu hướng mới trong ngành công nghiệp trò chơi điện tử. Sử dụng dữ liệu quét 3D cơ thể người giúp cho quá trình thiết kế nhân vật được rút ngắn nhưng vẫn có được thần thái và những đặc trưng như một nhân vật trong thực tế.

5.5. Kiểm tra chất lượng sản xuất

Trong kiểm tra chất lượng sản phẩm, công nghệ quét 3D được sử dụng khá phổ biến. Thông thường, sản phẩm sau khi sản xuất xong sẽ tới bước kiểm tra chất lượng theo đúng quy trình. Nhằm đảm bảo đạt yêu cầu trước khi đưa ra thị trường. Công nghệ đo kiểm với máy quét 3D cho phép đo những sản phẩm có các chi tiết và kết cấu phức tạp đòi hỏi độ chính xác cao một cách nhanh chóng.

6. Kinh nghiệm sử dụng dịch vụ Scan 3D

Để đảm bảo công nghệ quét 3D được hoạt động hiệu quả thì bạn cần biết một số nguyên tắc và bản chất để mang đến kết quả tối ưu như:

• Xử lý bề mặt mẫu trước khi quét để tránh tình trạng bề mặt quá bóng hoặc quá tối dẫn tới việc máy quét khó nhận diện dữ liệu.
• Lựa chọn đúng chế độ quét, ghép nối cho từng loại mẫu khác nhau: cơ khí, nghệ thuật, nội thất, …
• Điều chỉnh ánh sáng và luôn đảm bảo khoảng cách quét, thao tác quét chính xác để tránh các hiện tượng lệch, lỗi dữ liệu.
• Chuẩn bị không gian rộng rãi giúp cho việc thao tác máy được diễn ra thuận lợi.