Thuật ngữ lĩnh vực scan 3D – số hóa 3D dữ liệu
Chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn các thuật ngữ thường dùng trong ngành scan quét mẫu 3D và thiết kế 3D từ dữ liệu mesh ( STL, OBJ, Mesh) để thuận tiện trong việc trao đổi thông tin khi cần xử lý công việc.
2D Drawing – Bản vẽ kỹ thuật: Đây là một loạt đường nét có kèm theo ghi chú về kích thước thực tế cũng như các chi tiêu về dung sai hình học/ kích thước….
3D Laser Scanner – Máy quét 3D laser: Một thiết bị đặc biệt, có khả năng thu – phát tín hiệu phản hồi ( tia sáng) nhờ vào các camera và đèn chiếu laser với độ chính xác cao. Dựa vào độ trể của tín hiệu mà máy sẽ tính toán ra vị trí tọa độ trong không gian 3 chiều của một điểm bất kỳ. Sau đó, phần mềm đi kèm sẽ số hóa dữ liệu này dưới dạng trực quan hơn : đám mây điểm, lưới tam giác,…
3D Modeling – Thiết kế 3D: Sử dụng phần mềm chuyên dụng để dựng nên các mô hình 3 chiều. Mô hình 3 chiều này được diễn tả bằng các thuật toán với sai số cực kỳ bé. Phần mềm còn có nhiệm vụ quan trọng nữa đấy là diễn tả đối tượng ấy trong không gian 3 chiều ảo, tức là người xem có thể xoay, nắm kéo và hình dung được tương quan vị trí của đối tượng A so với đối tượng B ở các góc nhìn khác nhau. Ngoài ra, trong ngành scan 3D, thiết kế 3D được hiểu theo khái niệm hẹp hơn : thiết kế ngược (Reverse Engineering).
3D Scanner – máy quét 3 chiều: Là tên gọi chung cho nhiều thiết bị có chức năng đo kiểm và số hóa dữ liệu của đối tượng vật lý. Máy scan 3D laser như vừa trình bày bên trên là một ví dụ điển hình. Ngoài ra, khi nhắc tới máy scan 3D, có thể kể tới vài thiết bị cũng khá quen thuộc , chẳng hạn như Máy CMM ( máy đo tọa độ với độ chính xác lên tới 0,001mm).
Quét 3D : Là công đoạn dùng máy scan 3D để thu nhận dữ liệu mô hình.
Accuracy – Độ chính xác: Được nhà sản xuất định lượng dựa trên nhiều tiêu chí đo kiểm khác nhau. Chẳng hạn: độ chính xác ĐIỂM, chính xác MẶT, chính xác trên TỔNG CHIỀU DÀI,…Thông thường, người ta sử dụng thông số chính xác % trên tổng chiều dài vật thể.
Alignment – Xoay gốc tọa độ: Thuật ngữ này nói tới một thao tác đưa vật thể scan ( trên máy tính) về gốc tọa độ “chuẩn” gần giống nhất với file 3D của mẫu thiết kế hoặc gốc tọa độ để thuận tiện nhất cho các tác vụ đo kiểm sau này. Hoặc đôi khi, alignment cũng là công doạn sắp xếp các đối tượng scan ( của cùng một mẫu lớn) về vị trí tương quan như nó vốn có.
As-Built – Đối tượng thực: Đây là cách diễn đạt hệ tọa độ và cách mà đối tượng cần scan được đặt trong thực tế.
As-Designed – Nguyên bản thiết kế: Thuật ngữ này nói tới mô hình 3D nguyên bản của sản phẩm.
Auto Surfacing – Tự động tạo bề mặt bao: Surface trong ngành đồ họa 3D cơ khí là các mặt ( face) có biên dạng tự do ( freeform) được điều khiển/ xác định bởi các điểm nút của một loạt những đường cong đa bậc, chúng được gọi là NURBS . Autosurfacing, là cách mà phần mềm reverse tự động tính toán và ốp những surface lại với nhau bao quanh bề mặt mẫu scan.
CAD – Computer Aided Design. Thiết kế với sự trợ giúp của máy tính . Nói tới CAD , là nói tới các phần mềm thiết kế kỹ thuật với độ chính xác cao, dùng trong sản xuất! Một số phần mềm thiết kế phổ biến hiện nay: SOlidworks, catia, unigraphic, autocad, rhino,…
CAI – Computer Aided Inspection. Đây là thuật ngữ mô tả một loạt những kỹ thuật chuyển đổi mẫu thiết kế thành các dữ liệu có khả năng phân tích và đo kiểm, tính toán và mô phỏng…
CAM – Computer Aided Manufacturing. Là tạo ra các dòng lệnh điều khiển máy gia công CNC cắt gọt tạo nên mẫu sản phẩm dựa trên mô hình thiết kế.
CAQ – Computer Aided Quality Assurance / Inspection / Control. See CAI.
Class A: Là một thể loại surface có độ mịn mượt và các phần tiếp xúc giữa những surfaces liền kề có độ chuyển đổi cực kỳ mịn. Công đoạn tạo ra một sản phẩm mà bề mặt Class A cũng phức tạp hơn. Thường thì Class A là yêu cầu đầu tiên khi thiết kế các sản phẩm trong ngành hàng không, vũ trụ..
Color Map – Một biểu đồ hiển thị sự sai lệch giữ mẫu thực với mẫu thiết kế 3D.
Computational Fluid Dynamics (CFD) – Là tính toán mô phỏng cách mà các tương tác dòng chảy khí động học với bề mặt sản phẩm.
Datum – Dữ liệu gốc: Là một đối tượng toán học cơ bản, chẳng hạn như: điểm, đường, mặt phẳng, hình trụ… được sử dụng để xác định nên vị trí hoặc tạo ra biên dạng hình học của đối tượng.
Decimation – giảm lưới: Một mẫu scan 3D cần có số lượng lưới tam giác rất lớn để diễn tả nó. Tuy nhiên, phần mềm thiết kế/scan có khả năng tính toán và lược giản số lượng lưới này mà vẫn đảm bảo độ chính xác hình học nhất định.
Degrees of Freedom – Bậc tự do: Là giá trị dương, diễn tả khả năng một vật có thể dịch chuyển tương đối. Chẳng hạn, trong không gian 3 chiều, Oxyz, một vật không bị khống chế có thể di chuyển theo 3 chiều trục x, y, z và 3 chiều xoay quay các trục đấy. Tức là 6 bậc tự do.
Deviation – Độ lệch: Là yếu tố củ yếu cần quan tâm khi sử dụng các giải pháp scan 3D, số hóa vật thế… Độ lệch được diễn tả thông qua color map như vừa trình bày ở bên trên.
Digital Archiving – Lưu trữ dữ liệu.
“Dumb” IGES – Dumb Surface : Là cách mô tả một bề mặt ở định dạng IGES, STEP, X_T… Dữ liệu này là chính xác (cực kỳ cao) tuy nhiên nó không thể chỉnh sửa một cách có hệ thống như những dữ liệu thiết kế ban đầu. Nói dễ hiêu, một mặt cong được điều khiển thông qua các vector của các spline, nhưng khi xuất ra DUMB IGES, các mặt cong này không còn giữ được sự linh hoạt đấy..
Ví dụ: Khi thiết kế một hình trụ, giá trị quy định của nó là bán kính mặt đáy và chiều cao của trụ. Trong phân mềm thiết kế ban đầu, việc thay đổi thông số này là đơn giản, tuy nhiên, một khi xuất ra dumb iges, nó là một khối “đơ”, phần mềm khác sẽ hiểu nó: bao gồm 2 “surface” tròn ở 2 đầu và 2 tấm ốp cong 2 bên gứn lại với nhau.
Tuy vậy, vài phần mềm có thể thao tác tực tiếp trên đối tượng này y chang giữ liệu mà nó thiết kế ra!
FEA – Finite Element Analysis. Phân tích phần tử hữu hạn. Tức là công đoạn chia nhỏ mô hình thành các đơn vị rất bé và tính toán dựa trên những thuật toán hữu hạn.
FEM – Finite Element Model. Qúa trình chuyển đổi các phần tử nhỏ bé ở FEA thành các đơn vị toán học.
Fillet – Bo tròn: Thuật toán bo tròn đường chuyển tiếp giữa 2 hay nhiều surface.
Hybrid Surface Model – Mô hình 3D gồm nhiều đối tượng hình học, gồm cả Dumb surface và đối tượng gốc ( được tạo ra ngày trên phần mềm thiết kế.)
IGES – Initial Graphics Exchange Specification / System is a standard mathematical
surface file, định dạng toán học được sử dụng từ 25 năm nay, nó chuyên dùng để làm dữ liệu trung gian giữa các phần mềm CAD.
Inspection – Đo kiểm
Legacy Part : Là chi tiết/ sản phẩm mà khách hàng không có file 3D gốc. Do vậy, cần mang đi quét 3d để lấy dữ liệu 3 chiều.
Median Part Verification : Khi có nhiều sản phẩm giống nhau, người ta sẽ quét vài mẫu rồi lấy giá trị sai lệch trung bình để hạn chế sai sót quá lớn khi gia công lại sản phẩm ấy.
Merge: Kết hợp nhiều phần scan lại với nhau
Mesh : Lưới tam giác bao quanh mô hình.
Noise: Qúa trình scan chắc chắn sẽ sinh ra những dữ liệu nhiễu, chẳng hạn như hình ảnh phản chiếu, bụi, chi tiết thừa xung quanh vật thể…
NURBS: Một tên gọi chung cho thuật toán xác định và diễn tả mặt cong thông qua các đường spline Bézier .
Parametric Model: Hay chính xác hơn là đối tượng được thiết kế có tham số, người thiết kế có thể tùy ý chỉnh sửa bất kỳ thông số vào bất kỳ thời điểm nào của công đoạn thiết kế. Một số tên gọi khác là: historial model, parametric design software
Photogrammetry : Quang trắc, là phép đo đạc thu nhận dữ liệu dựa trên việc so sánh các bức ảnh chụp ở nhiều vị trí khác nhau. Phương pháp này khác với phương pháp scan laser.
Precision: Là tính chính xác của mộ phép đo kiểm bằng công nghệ scan 3D.
Point Cloud: Đám mây điểm, mỗi điểm là một “tọa độ số” được máy scan 3D thu nhận được thông qua quá trình quét.
Poly – mesh: Là sự diễn tả point cloud thông qua việc nối các điểm lại thành những đa giác. Hiện nay, phổ biến là các lưới tam giác STL.
Rapid Surfacing : Tương tự như auto surfacing.
Reference Markers: Các điểm dán định vị trên vật mẫu làm nhiệm vụ tham chiếu cho các máy scan 3D. Các ddiemr này rất nhạy sáng và cũng khá đắt tiền.
Rendering : Là diễn đạt các mô hình 3D với các bóng đổ, hướng nhìn rất giống với môi trường thực.
Resolution – Độ phân giải: Là khoảng cách bé nhất mà máy scan có thể phân biệt và thu nhận được.
Reverse Engineering – Thiết kế ngược: Là giải pháp thiết kế 3D dựa trên dữ liệu scan 3D ở dạng stl, obj…
Reverse Modeling : Tương tự như ở trên.
Shell – Bề dày của mô hình. Bề dày này khá quan trọng khi khách hàng muốn mang mẫu thiết kế đi gia công tạo mẫu nhanh ( Dịch vụ in 3D )
STEP – Standard for the Exchange of Product Model Data, Là một định dạng file 3D tương tự như IGES.
STL – Standard Tessellation Language: Đây là định dạng file 3D khá phổ biến hiện nay, đặc biệt khi cần render hoặc mockup 3D.
Touch Probe: Đầu dò, trực tiếp chạm vào vật thể cần đo kiểm kích thước trên máy CMM
Watertight – Kín: Tức là một mô hình ( dù ở dạng STL hay STEP.//.) đã kín đặc hay không. Bạn có thể xem thêm thông tin watertight ở bài viết hướng dẫn thiết kế để in 3D
Xem thêm: Thuật ngữ thiết kế CAD
Bài viết được thực hiện bởi Công ty Dịch vụ máy in 3D : http://in3Dplus.com