Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy quét 3D

Khái niệm về máy quét 3D đã xuất hiện từ giữa thế kỷ 20, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ số và khả năng xử lý hình ảnh. Từ những năm 1980, công nghệ này đã có những bước tiến đáng kể, trở thành một phần không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu, chế tạo và y khoa. Tuy nhiên, giá thành của máy quét 3D vẫn còn cao, gây khó khăn cho việc ứng dụng rộng rãi tại Việt Nam. Phương pháp quét đồng dạng (Triangulation) là một trong những phương pháp phổ biến và hiệu quả nhất, đã được nhiều nhà nghiên cứu cải tiến để nâng cao độ chính xác. Đề tài này nhằm mục tiêu chế tạo một máy quét 3D giá thành thấp, phục vụ nhu cầu trong nước, đặc biệt cho đối tượng sinh viên và những người yêu thích công nghệ.

Các ứng dụng của máy quét 3D rất đa dạng, từ kỹ thuật chế tạo, đồ họa, mô phỏng, đến y khoa và sản phẩm tiêu dùng. Trong kỹ thuật thiết kế ngược, máy quét 3D giúp số hóa linh kiện để phục vụ cho việc chế tạo lại. Hợp tác thiết kế cũng được cải thiện nhờ vào khả năng số hóa mô hình thực tế, giúp người thiết kế tương tác với vật liệu thực. Ngoài ra, trong lĩnh vực y khoa, máy quét 3D cho phép thiết kế chính xác các bộ phận giả, mang lại sự thoải mái cho người sử dụng. Công nghệ này còn giúp bảo tồn và số hóa hiện vật trong bảo tàng, cho phép mọi người trải nghiệm chúng một cách trực quan thông qua giao diện 3D.

Phương pháp số hóa vật thể có thể chia thành hai loại chính: chủ động và bị động. Phương pháp chủ động thường tạo ra sự tiếp xúc với vật thể, trong khi phương pháp bị động không ảnh hưởng đến vật thể. Các phương pháp chủ động như Triangulation, Interferometry, và Active stereo đều có những ưu điểm riêng. Phương pháp Triangulation được lựa chọn trong đề tài này do tính đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp. Việc áp dụng phương pháp này không chỉ giúp nâng cao độ chính xác mà còn giảm thiểu chi phí chế tạo, phù hợp với điều kiện sản xuất tại Việt Nam.

Quy trình chế tạo máy quét 3D bao gồm nhiều bước từ thiết kế đến lắp ráp. Đầu tiên, việc thiết kế phần cứng và phần mềm là rất quan trọng. Phần cứng bao gồm camera, laser, và các bộ phận cơ khí, trong khi phần mềm điều khiển giúp xử lý dữ liệu quét. Sau khi chế tạo xong, máy cần được thử nghiệm trong các điều kiện khác nhau để đánh giá hiệu suất. Các thử nghiệm này giúp xác định độ chính xác của thiết bị và đưa ra các phương án cải tiến nếu cần thiết. Kết quả từ các thử nghiệm cũng sẽ được sử dụng để hoàn thiện sản phẩm trước khi đưa vào ứng dụng thực tế.

Đề tài đã thành công trong việc chế tạo một nguyên mẫu máy quét 3D với chi phí thấp, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều hạn chế cần khắc phục, chẳng hạn như độ chính xác và khả năng ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu cao hơn. Hướng phát triển tiếp theo có thể tập trung vào việc cải thiện công nghệ quét và phát triển phần mềm hỗ trợ, nhằm nâng cao hiệu suất và khả năng ứng dụng của máy quét 3D trong các lĩnh vực khác nhau như thương mại điện tử và giáo dục.