Nghiên Cứu Khoa Học: Ứng Dụng Microsoft Kinect V2 Trong Tạo Hình Bề Mặt 3D Sản Phẩm Cơ Khí

• Tác giả: Th.S Bùi Văn Biên
• Trường học: Trường Đại Học Hải Phòng
• Chuyên ngành: Cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Thực Nghiệm Tạo Hình Bề Mặt 3D Sản Phẩm Cơ Khí Bằng Microsoft Kinect V2
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hải Phòng

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: Tổng quan về tạo hình ba chiều chi tiết cơ khí
• 1.1. Lý thuyết tạo hình ba chiều từ đám mây điểm
• 1.1.1. Giới thiệu bài toán
• 1.1.2. Một số phương pháp tái tạo bề mặt
• 1.1.3. Các chương trình xử lý dữ liệu
• 1.1.3.1. Kiểm tra mặt và đỉnh
• 1.1.3.2. Tìm cạnh của mặt
• 1.1.3.3. Tìm mặt trong phép tam giác phân Delaunay
• 1.1.3.4. Tìm đồ thị đối ngẫu
• 1.1.4. Ứng dụng với đám mây điểm cho trước
• 1.1.5. Kết luận chương 1
• 1.2. Hệ thống thực nghiệm sử dụng Microsoft Kinect v2
• 2. CHƯƠNG 2: Hệ thống thực nghiệm sử dụng Microsoft Kinect v2
• 2.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• 2.2. Mô hình của camera độ sâu
• 2.3. Xây dựng đám mây điểm
• 3. CHƯƠNG 3: Thực nghiệm tạo hình bề mặt 3D một số sản phẩm cơ khí
• 3.1. Trình tự thực hiện
• 3.1.1. Hệ thống thiết bị
• 3.1.2. Tạo hình bề mặt 3D với KSCAN3D
• 3.1.3. Tạo hình bề mặt 3D với phần mềm nhúng
• 3.1.3.1. Chương trình Matlab
• 3.1.3.2. Kết quả thực nghiệm
• 3.1.4. Đánh giá kết quả
• 3.1.5. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào quá trình tạo hình bề mặt 3D các sản phẩm cơ khí bằng Microsoft Kinect V2. Đề tài nhằm xây dựng hệ thống thực nghiệm và đánh giá chất lượng tạo hình bề mặt. Công nghệ 3D và quét 3D được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các đối tượng vật lý, chuyển đổi thành mô hình 3D trong máy tính. Xử lý hình ảnh và kỹ thuật cơ khí là các yếu tố then chốt trong quá trình này.

1.1. Tổng quan về tạo hình 3D

Tạo hình 3D từ đám mây điểm là quá trình chuyển đổi dữ liệu rời rạc thành bề mặt liên tục. Các phương pháp như bề mặt ẩn, phát triển vùng, và Delaunay được áp dụng. Phần mềm 3D như MATLAB được sử dụng để thực thi các thuật toán. Mục tiêu là tạo ra mô hình 3D chính xác từ dữ liệu quét.

1.2. Ứng dụng trong cơ khí

Trong thiết kế cơ khí, tạo hình bề mặt 3D giúp mô phỏng và gia công các chi tiết phức tạp. Công nghệ quét 3D như Microsoft Kinect V2 được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các bề mặt tự do. Điều này giúp giảm chi phí và thời gian so với các phương pháp truyền thống.

II. Thực nghiệm

Thực nghiệm được tiến hành để đánh giá hiệu quả của Microsoft Kinect V2 trong việc tạo hình bề mặt 3D. Hệ thống thực nghiệm bao gồm thiết bị Kinect, phần mềm KSCAN3D, và các công cụ hỗ trợ. Các bề mặt điển hình của sản phẩm cơ khí được quét và tái tạo để kiểm tra độ chính xác.

2.1. Hệ thống thực nghiệm

Hệ thống thực nghiệm sử dụng Microsoft Kinect V2 để quét và tạo đám mây điểm. Phần mềm 3D như KSCAN3D và MATLAB được sử dụng để xử lý dữ liệu. Các bước quét, tái tạo, và tối ưu hóa được thực hiện để tạo ra mô hình 3D hoàn chỉnh.

2.2. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy Microsoft Kinect V2 có khả năng tạo hình bề mặt 3D với độ chính xác chấp nhận được. Các bề mặt phức tạp như vỏ hộp giảm tốc được tái tạo thành công. Tuy nhiên, độ phân giải và nhiễu vẫn là những thách thức cần khắc phục.

III. Tạo hình bề mặt 3D

Tạo hình bề mặt 3D là quá trình chuyển đổi dữ liệu quét thành mô hình 3D sử dụng trong thiết kế cơ khí. Công nghệ quét 3D và xử lý hình ảnh đóng vai trò quan trọng trong việc tái tạo bề mặt. Phần mềm 3D như KSCAN3D và MATLAB được sử dụng để xử lý dữ liệu và tạo mô hình.

3.1. Phương pháp tạo hình

Các phương pháp tạo hình bề mặt 3D bao gồm bề mặt ẩn, phát triển vùng, và Delaunay. Phần mềm 3D được sử dụng để thực thi các thuật toán này. Mục tiêu là tạo ra mô hình 3D chính xác từ dữ liệu quét.

3.2. Ứng dụng trong cơ khí

Tạo hình bề mặt 3D được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế cơ khí để mô phỏng và gia công các chi tiết phức tạp. Công nghệ quét 3D giúp giảm chi phí và thời gian so với các phương pháp truyền thống.