1.Quét 3D là gì?

Quét 3D (Scan 3D) chính là một trong những bước đột phá lớn trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Đây là phương pháp giúp chụp lại các đối tượng vật lý dưới dạng hình học 3 chiều (CAD). Scan 3D là một quy trình xác định hình dạng bề mặt của vật thể trong không gian ba chiều để tạo ra mô hình kỹ thuật số 3D. Nhờ công nghệ này, giờ đây việc tạo ra sản phẩm có độ chính xác cao so với vật mẫu đã trở nên vô cùng dễ dàng.

2. Máy quét 3D hoạt động như thế nào?

Máy quét 3D (scan 3D) là thiết bị dùng để thu thập dữ liệu hình học của vật thể và chuyển đổi thành mô hình 3D số hóa. Hiện nay, phần lớn các máy scan 3D trên thị trường hoạt động dựa trên hai công nghệ nguồn sáng phổ biến: tia laser và ánh sáng cấu trúc.

2.1. Công nghệ quét 3D bằng tia laser

Máy quét 3D laser hoạt động bằng cách phát ra một hoặc nhiều tia laser chiếu trực tiếp lên bề mặt vật thể. Hệ thống camera tích hợp sẽ ghi nhận lại tín hiệu phản xạ của tia laser sau khi tiếp xúc với bề mặt mẫu.
Dựa trên sự thay đổi vị trí và góc phản xạ của tia laser, phần mềm sẽ xử lý dữ liệu và tái tạo hình dạng thực tế của vật thể dưới dạng mô hình 3D có độ chính xác cao.

Ưu điểm của máy quét 3D laser
Công nghệ quét laser cho phép đạt độ chính xác và độ phân giải cao, phù hợp với các ứng dụng yêu cầu chi tiết kỹ thuật.

Tia laser ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng môi trường và có khả năng quét tốt các bề mặt tối màu hoặc có độ bóng nhất định mà không cần xử lý bề mặt trước.
Tuy nhiên, đối với các vật thể quá bóng, phản xạ mạnh hoặc trong suốt, quá trình quét vẫn có thể gặp một số hạn chế.

2.2. Công nghệ quét 3D bằng ánh sáng cấu trúc

Máy quét 3D sử dụng ánh sáng cấu trúc hoạt động bằng cách chiếu các dải ánh sáng có hình dạng xác định (thường là dạng sọc hoặc hoa văn) lên bề mặt vật thể. Một hoặc nhiều camera sẽ đồng thời ghi lại sự biến dạng của các dải ánh sáng này khi chúng tiếp xúc với bề mặt mẫu.
Từ dữ liệu thu được, phần mềm quét sẽ phân tích và tái dựng chính xác hình dạng không gian của vật thể, tạo thành mô hình 3D hoàn chỉnh.

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

Máy quét 3D ứng dụng công nghệ ánh sáng cấu trúc cho phép thu thập dữ liệu trên một vùng bề mặt rộng chỉ trong thời gian rất ngắn, đồng thời vẫn đảm bảo độ chính xác và độ phân giải cao. Nhờ khả năng ghi nhận nhanh và đồng đều, công nghệ này đặc biệt phù hợp với các ứng dụng cần quét toàn bộ hình dạng trong thời gian ngắn.

Bên cạnh đó, nguồn sáng cấu trúc an toàn cho thị giác, không gây chói hay ảnh hưởng đến mắt người. Chính vì vậy, nhiều dòng máy quét 3D cầm tay sử dụng công nghệ này đã được phát triển chuyên biệt cho các ứng dụng quét cơ thể người trong y tế, thời trang và giải trí.

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

Việc ứng dụng công nghệ quét 3D mang lại nhiều giá trị thiết thực cho doanh nghiệp và người dùng trong quá trình thiết kế, sản xuất và kiểm tra chất lượng.

3.1. Nâng cao độ chính xác và rút ngắn thời gian

Đối với các chi tiết có hình dạng phức tạp hoặc yêu cầu độ chính xác cao, quét 3D cho phép thu thập dữ liệu nhanh chóng và đầy đủ, kể cả ở những khu vực khó tiếp cận hay bề mặt cong phức tạp.
Dữ liệu 3D sau khi quét có thể được sử dụng linh hoạt cho nhiều mục đích khác nhau như thiết kế, kiểm tra, mô phỏng hoặc lưu trữ số hóa, tùy theo từng lĩnh vực ứng dụng cụ thể.

3.2. Hỗ trợ cải tiến và phát triển thiết kế

Công nghệ quét 3D cho phép sao chép chính xác hình dạng và kích thước của sản phẩm hoặc chi tiết sẵn có. Từ dữ liệu số thu được, người dùng có thể sử dụng làm chuẩn lắp ráp, chuẩn chức năng hoặc nền tảng để phát triển thiết kế mới.
Việc cải tiến dựa trên dữ liệu thực tế giúp rút ngắn thời gian thiết kế, giảm chi phí thử nghiệm, đồng thời đảm bảo sản phẩm mới đạt độ chính xác cao và hiệu quả sử dụng tốt hơn so với thiết kế ban đầu.

3.3. Tối ưu chi phí sản xuất

Trong môi trường cạnh tranh ngày càng gay gắt, việc tối ưu chi phí là yếu tố then chốt đối với doanh nghiệp. Công nghệ scan 3D giúp giảm đáng kể thời gian thiết kế, hạn chế sai sót trong quá trình sản xuất và cắt giảm nhu cầu về nhân lực đo đạc thủ công.
Nhờ đó, doanh nghiệp có thể nâng cao chất lượng sản phẩm, đồng thời tối ưu chi phí vận hành và sản xuất.

3.4. Kiểm tra và đo kiểm chính xác

Đối với các sản phẩm có biên dạng phức tạp, việc đo kiểm bằng các phương pháp truyền thống như thước kẹp hay máy đo quang học thường không đáp ứng được yêu cầu. Trong khi đó, máy đo CMM lại đòi hỏi chi phí cao và mất nhiều thời gian để thiết kế, chế tạo đồ gá đo, tiềm ẩn nguy cơ sai số.

Giải pháp đo kiểm bằng công nghệ 3D inspection cho phép so sánh trực tiếp dữ liệu quét với mô hình CAD, đo chính xác sai lệch hình học trên các bề mặt cong phức tạp. Kết quả được hiển thị trực quan dưới dạng bản đồ màu 3D, giúp quá trình kiểm tra diễn ra nhanh chóng, chính xác và tiết kiệm chi phí.

4. Cần chuẩn bị gì trước khi quét 3D?

Để quá trình quét 3D diễn ra hiệu quả và thu được dữ liệu chính xác, người dùng cần chuẩn bị đầy đủ cả thiết bị, phần mềm và các công cụ hỗ trợ phù hợp với từng loại mẫu quét.

4.1. Máy quét 3D

Hiện nay, thị trường máy quét 3D rất đa dạng về chủng loại và công nghệ. Tùy theo nhu cầu sử dụng thực tế, người dùng có thể lựa chọn máy quét dựa trên các tiêu chí như: mức đầu tư, độ chính xác, tốc độ quét, độ bền và phạm vi ứng dụng. Việc lựa chọn đúng thiết bị sẽ giúp tối ưu hiệu quả sử dụng và chi phí đầu tư lâu dài.

4.2. Phần mềm xử lý dữ liệu quét 3D

Phần mềm xử lý dữ liệu là thành phần không thể thiếu trong hệ thống quét 3D. Các phần mềm này cho phép người dùng chỉnh sửa, làm sạch dữ liệu, xử lý lỗi bề mặt và hoàn thiện mô hình 3D một cách nhanh chóng và chuyên nghiệp.
Dữ liệu sau xử lý sẽ đáp ứng yêu cầu chất lượng cho các công đoạn tiếp theo như thiết kế CAD, đo kiểm hoặc in 3D.

Một số phần mềm xử lý dữ liệu quét 3D phổ biến hiện nay gồm:

• Geomagic Wrap

• Geomagic Essentials

• ZBrush

• Blender

4.3. Công cụ hỗ trợ trong quá trình quét 3D

Bên cạnh máy quét và phần mềm, các công cụ hỗ trợ đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ chính xác và chất lượng dữ liệu thu thập.

4.3.1. Điểm dán tham chiếu

Điểm dán quét 3D, hay còn gọi là điểm tham chiếu, được sử dụng để hỗ trợ định vị và ghép nối dữ liệu trong quá trình quét. Các điểm này được dán trực tiếp lên bề mặt mẫu trước khi tiến hành quét.
Trong quá trình làm việc, máy quét sẽ ghi nhận tọa độ của các điểm tham chiếu trong không gian 3 chiều, từ đó phần mềm có thể liên kết và ghép nối các vùng dữ liệu quét khác nhau, tạo thành mô hình 3D hoàn chỉnh và chính xác.

4.3.2. Bình xịt phủ bề mặt

Bình xịt phủ được sử dụng để tạo lớp phủ chống phản quang hoặc làm sáng bề mặt mẫu quét. Đối với các vật thể có bề mặt quá bóng, phản xạ mạnh hoặc màu tối, việc sử dụng bình xịt phủ giúp máy quét thu nhận dữ liệu ổn định và chính xác hơn, hạn chế lỗi trong quá trình quét.

4.3.3. Đồ gá hỗ trợ

Trong một số trường hợp đặc biệt, mẫu quét có kích thước nhỏ, bề mặt mỏng, dễ biến dạng hoặc không thể dán điểm tham chiếu, việc sử dụng đồ gá là giải pháp cần thiết để đảm bảo chất lượng dữ liệu.
Đồ gá trong quét 3D có thể được thiết kế linh hoạt theo từng loại mẫu, không bị ràng buộc bởi một tiêu chuẩn cố định, miễn sao giúp cố định mẫu ổn định và duy trì độ chính xác cao trong suốt quá trình quét.

Với khả năng số hóa chính xác và linh hoạt, công nghệ quét 3D đang trở thành công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực từ thiết kế, sản xuất đến kiểm tra chất lượng. Việc lựa chọn đúng thiết bị, phần mềm và giải pháp phù hợp sẽ giúp doanh nghiệp khai thác tối đa hiệu quả của công nghệ này.
DETSA luôn đồng hành trong việc tổng hợp, chia sẻ và tư vấn các giải pháp scan 3D phù hợp thực tế, giúp khách hàng tiếp cận công nghệ một cách bài bản, hiệu quả và đúng mục tiêu ứng dụng.