Nghiên cứu phân tích và ứng dụng phần mềm chuyên dùng trong công nghệ ngược để thiết kế và chế tạo chi tiết phức tạp trên Trung tâm khoan và phay

Nghiên cứu phân tích và ứng dụng phần mềm chuyên dùng trong công nghệ ngược để thiết kế và chế tạo chi tiết phức tạp trên Trung tâm khoan và phay Nghiên cứu phân tích và ứng dụng phần mềm chuyên dùng trong công nghệ ngược để thiết kế và chế tạo chi tiết phức tạp trên Trung tâm khoan và phay luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

VŨ HỒNG SƠN

NGHIÊN CỨU, PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHUYÊN DÙNG TRONG CÔNG NGHỆ NGƯỢC ĐỂ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHI TIẾT PHỨC TẠP TRÊN TRUNG TÂM KHOAN VÀ PHAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

Hà Nội - Năm 2011

VŨ HỒNG SƠN

NGHIÊN C ỨU, PHÂN TÍCH VÀ ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHUYÊN DÙNG TRONG CÔNG NGH Ệ NGƯỢC ĐỂ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CHI TI ẾT PHỨC TẠP TRÊN TRUNG TÂM KHOAN VÀ PHAY

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong Luận văn là trung

th ực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ một công trình nào khác Trừ các ph ần tham khảo đã được nêu rõ trong Luận văn

Tác giả

Vũ Hồng Sơn

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn Hùng, người đã hướng dẫn và giúp đỡ tận tình từ định hướng đề tài đến quá trình viết và hoàn chỉnh Luận văn

Tác giả bày tỏ lòng biết ơn đối với Ban lãnh đạo và Viện đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành bản Luận văn này

Do năng lực bản thân còn nhiều hạn chế nên Luận văn không tránh khỏi sai sót, tác giả rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo, các nhà khoa học và các bạn đồng nghiệp

Vũ Hồng Sơn

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN

DANH MỤC CÁC CHỮ VI ẾT TẮT, CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC 1.1 Công nghệ thiết kế ngược 3

1.2 CAD/CAM/CAE 5

3 1.2.1 CAD (3Computer-Aided Design) 5

3 1.2.2 CAM 3(Computer-Aided Manufacturing) 8

3 1.2.3 CAE 3(Computer-Aided Engineering) 10

1.3 CNC (Computer Numerical Control) 12

C hương 2 CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC 2.1 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ thiết kế ngược 15

2.1.1 Các thiết bị dùng phương pháp quang học 15

2.1.2 Các thiết bị dùng phương pháp cơ học 23

2.2 Các phần mềm sử dụng trong công nghệ thiết kế ngược để sử lý dữ liệu sau khi quét và lập trình gia công 26

2.2.1 Phần mềm Geomagic studio 26

2.2.2 Phần mềm Rapidform XOR 29

2.2.5 Phần mềm Delcam……… 35

Chương 3 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC THIẾT KẾ, CHẾ TẠO SẢN PHẨM 3.1 Thiết kế, chế tạo chi tiết vũ khí ứng dụng công nghệ thiết kế ngược 42

3.2 Thiết kế, chế tạo chi tiết khóa nòng súng trung liên RPD ứng dụng công nghệ thiết kế ngược 46

3.2.1 Phân tích chi tiết khóa nòng súng trung liên RPD 47

3.2.2 Lựa chọn thiết bị quét 47

3.2.3 Lựa chọn phần mềm sử lý dữ liệu sau quét 48

3.2.4 Qui trình ứng dụng công nghệ thiết kế ngược trong thiết kế, chế tạo chi tiết khóa nòng súng trung liên RPD 50

Chương 4 PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC SẢN PHẨM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC 4.1 Sai số trong giai đoạn quét thu thập dữ liệu 82

4.2 Sai số trong giai đoạn xử lý dữ liệu quét 82

4.3 Sai số trong giai đoạn gia công cơ 82

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 Kết luận 86

2 Kiến nghị 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

Hình 1.1 Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ thiết kế ngược……… … 3

Hình 1.2 Mô phỏng ứng suất dùng phần mềm ANSYS 10

Hình 1.3 Mô phỏng chuyển vị dùng phần mềm ANSYS 11

Hình 1.4 Mối quan hệ giữa CAD/CAM và CNC 14

Hình 2.1 Máy quét laser Handy Scan 16

Hình 2.2 Máy quét tốc độ cao ATOS I 17

Hình 2.3 Máy quét laser 3D Vivid 910 19

Hình 2.4 Hệ thống đo COMET 20

Hình 2.5 Nguyên lý nhận điểm 20

Hình 2.6 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM 24

Hình 2.7 Một số loại đầu dò máy đo tọa độ 3 chiều CMM 24

Hình 2.8 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM kiểu cầu 25

Hình 2.9 Máy CMM kiểu Grantry của B&S 26

Hình 2.10 Máy CMM kiểu Cantiver của Tarrus 26

Hình 2.11 Quy trình xử lý dữ liệu quét 28

Hình 3.1 Chi tiết mẫu thân tay cò súng chống tăng B41 43

Hình 3.2 Dữ liệu quét của thân tay cò súng chống tăng B41 43

Hình 3.3 Sửa lỗi dữ liệu quét 44

Hình 3.4 Vá lưới và tối ưu hóa lưới 45

Hình 3.5 Phân vùng dữ liệu 45

Hình 3.6 Tạo các surfaces và dựng hình 46

Hình 3.7 Mô hình 3D của chi tiết thân tay cò súng chống tăng B41 46

Hình 3.8 Chi tiết mẫu khóa nòng súng trung liên RPD 47

Hình 3.9 Máy quét laser 3D Vivid 910 và các thiết bị đi kèm………48

Hình 3.12 Giao diện chính phần mềm Rapidform XOR……….51

Hình 3.13 Khởi động máy quét bằng phần mềm Rapidform XOR…… … 51

Hình 3.14 Giao diện thiết lập các thông số quét……… 52

Hình 3.15 Dữ liệu quét xem trước khi quét……….……52

Hình 3.16 Dữ liệu quét trên giao diện máy quét……….53

Hình 3.17 Tự động điền đầy dữ liệu quét……… ……….53

Hình 3.18 Mô hình dữ liệu sau khi điều chỉnh độ sáng phù hợp……….……54

Hình 3.19 Tự động tối ưu hóa dữ liệu quét……….55

Hình 3.20 Sửa lỗi dữ liệu quét……….…56

Hình 3.21 Bề mặt trước khi được điền đầy các lỗ hổng………… …………56

Hình 3.22 Bề mặt sau khi được điền đầy các lỗ hổng……… ……… 57

Hình 3.23 Bề mặt sau khi tạo lưới sạch……… ….57

Hình 3.24Phân vùng màu dữ liệu……….… 58

Hình 3.25 Xây dựng mặt phẳng Mesh sketch……….…….59

Hình 3.26 Xử lý các dữ liệu để xây dựng bề mặt……… ………….60

Hình 3.27 Mô hình 3D hoàn chỉnh của chi tiết……… …….60

Hình 3.28 Sơ đồ quy trình công nghệ gia công sản phẩm……….… 63

Hình 3.29 Khai báo phôi……… ………… 64

Hình 3.30 Thiết lập đường chạy dao để gia công chi tiết………65

Hình 3.31 Thiết lập các thông số của dao……… …….65

Hình 3.32 Thiết lập và lựa chọn chiều sâu cắt……… …… 66

Hình 3.33 Mô phỏng đường chạy dao……….………66

Hình 3.34 Lựa chọn tốc độ cắt……… … 67

Hình 3.35 Mô phỏng quá trình gia công……….68

Hình 3.36 Quá trình xuất chương trình NC……… …… 68

Hình 3.39 Set-up gốc tọa độ……… ……….71 Hình 3.40 Bù đường kính dao……….71

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ trên hầu hết tất cả các lĩnh vực thì các sản phẩm cơ khí ngày càng có yêu cầu cao hơn về chất lượng, độ chính xác gia công, mức độ tự động sản xuất và đặc biệt là yêu cầu về kiểu dáng, mẫu mã sản phẩm phải được thay đổi một cách thường xuyên và linh hoạt Vì vậy nhu cầu về thiết kế phát triển sản phẩm mới hoặc chép mẫu và thiết kế lại từ các sản phẩm đã có, cũng như nhu cầu

về sản xuất, chế tạo chi tiết có hình dáng hình học phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao là rất lớn

Nằm trong xu hướng phát triển chung của công nghiệp, ngành công nghiệp quốc phòng cũng có sự phát triển mạnh về lượng và chất của các sản phẩm quốc phòng trong đó có sản phẩm vũ khí Ngoài những loại vũ khí cần được sửa chữa cải tiến còn có những loại vũ khí cần phải được phát triển mới phù hợp với điều kiện nước ta Để có sản phẩm đáp ứng được yêu cầu trước tiên các chi tiết của sản phẩm phải đảm bảo được độ chính xác về hình dáng hình học vị trí tương quan, độ chính xác về kích thước và các yêu cầu kỹ thuật khác

Từ thực tế đó đòi hỏi phải phát triển công nghệ mới, trong đó có công nghệ CAD/CAM/CNC và công nghệ thiết kế ngược Vì vậy sau khi nhận được sự định hướng và giúp đỡ tận tình của Thầy PGS.TS Phạm Văn Hùng

tác giả đã chọn và thực hiện đề tài “Nghiên cứu, phân tích và ứng dụng

phần mềm chuyên dùng trong công nghệ ngược để thiết kế và chế tạo chi tiết phức tạp trên trung tâm khoan và phay” Vấn đề này là rất cấp bách, cần

thiết và có ý nghĩa thực tiễn rất cao với điều kiện nước ta trong giai đoạn hiện

nay

2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1 Mục đích nghiên cứu

Với việc ứng dụng công nghệ thiết kế ngược trong thiết kế, chế tạo các chi tiết có hình dạng phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao sẽ cho chúng ta khai thác triệt để các loại vũ khí được viện trợ từ trước và phát triển mới một số loại vũ khí hiện đại đáp ứng được yêu cầu hiện nay

2.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khả năng về công nghệ thiết kế ngược

- Khả năng ứng dụng công nghệ thiết kế ngược trong thực tế

3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu theo các nội dung sau:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ thiết kế ngược

Chương 2: Các thiết bị và phần mềm sử dụng trong công nghệ thiết kế

4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC

1.1 Công nghệ thiết kế ngược

Từ những năm cuối của thế kỷ XX công nghệ thiết kế ngược đã được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực phát triển các sản phẩm, đặc biệt là trong lĩnh vực thiết kế các mô hình 3D từ mô hình cũ đã có nhờ sự trợ giúp của máy tính Công nghệ thiết kế ngược ngày càng phát triển cùng với sự phát triển của máy quét hình, máy đo 3 chiều và các phần mềm CAD/CAM

Hình 1.1 Một số sản phẩm ứng dụng công nghệ thiết kế ngược

Trong công nghệ chế tạo truyền thống, để chế tạo một sản phẩm từ ý tưởng hoặc nhu cầu thị trường, người ta thiết kế mô hình CAD rồi gia công trên các máy công cụ Tuy nhiên trong thực tế chế tạo sản phẩm, đôi khi người ta cần chế tạo những sản phẩm theo những mẫu đã có sẵn mà chưa hoặc không có các mô hình CAD tương ứng như một số loại sản phẩm sau:

- Các tác phẩm đồ cổ

- Những chi tiết đã ngừng sản xuất từ lâu

- Những chi tiết không rõ nguồn gốc xuất xứ

- Những tác phẩm điêu khắc

- Những chi tiết phức tạp

- Các bộ phận trong cơ thể con người và động vật dùng trong kỹ thuật

cấy ghép

Để tạo được mẫu của những sản phẩm này, trước đây người ta dùng các

phương pháp đo rồi vẽ phác hoặc dùng sáp, thạch cao để in mẫu Các phương

pháp này cho độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và công sức, đặc

biệt là những chi tiết có hình dáng hình học phức tạp

Với công nghệ ngày nay người ta đã sử dụng máy quét hình hoặc máy

đo 3 chiều CMM để quét hình các sản phẩm sau đó sử dụng các phần mềm

CAD/CAM chuyên dụng để xử lý dữ liệu quét và cuối cùng sẽ tạo được mô

hình CAD 3D dưới dạng khối hoặc dạng bề mặt có độ chính xác cao Mô hình

CAD 3D này có thể được chỉnh sửa lại nếu cần Ngoài việc thiết kê, chế tạo

được nhiều sản phẩm khác nhau, công nghệ thiết kế ngược còn có một số ứng

dụng sau đây:

- Đánh giá chất lượng sản phẩm bằng cách so sánh mô hình CAD nhận

được sau khi quét với sản phẩm, từ đó điều chỉnh mô hình hoặc các thông số

công nghệ để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu

- Mô hình CAD nhận được sau khi quét có thể sử dụng làm mô hình

trung gian trong quá trình thiết kế bằng cách tạo mô hình sản phẩm bằng thủ

công trên đất sét, thạch cao, sáp hoặc cao hơn là tạo mô hình sản phẩm trên

các máy tạo mẫu nhanh… rồi sau đó quét hình để tạo mô hình CAD mới, mô

hình CAD này có thể chỉnh sửa theo ý muốn

1.2 CAD/CAM/CAE

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin, CAD/CAM/CAE

đã được ứng dụng nhanh chóng trong công nghiệp vì nó là công cụ đắc lực giúp các nhà thiết kế và chế tạo sản phẩm có thể phân tích đánh giá, thay đổi mẫu mã hoặc lựa chọn phương án gia công một cách tối ưu, chính xác và linh hoạt Đặc biệt trong công nghệ thiết kế ngược thì việc sử lý các dữ liệu sau khi quét và xây dựng mô hình 3D thì không thể không dùng các phần mềm CAD/CAM

Khái niệm CAD/CAM dù đã có từ khá rất lâu nhưng vẫn đang tiếp tục được phát triển và mở rộng Ban đầu CAD và CAM được sử dụng độc lập để

mô tả việc thiết kế các bản vẽ, đồ họa và lập trình bộ phận với sự trợ giúp của máy tính Trong những năm gần đây, hai khái niệm này được nối kết với nhau

để tạo ra khái niệm thống nhất CAD/CAM Theo khái niệm này thì CAD/CAM biểu diễn một phương pháp trợ giúp tích hợp của máy tính trong toàn bộ quá trình sản xuất bao trùm từ khâu thiết kế đến sản xuất Cụ thể trong pha thiết kế bao gồm toàn bộ các hoạt động liên quan đến các dữ liệu kỹ thuật như bản vẽ, các mô hình, các phần tử hữu hạn, bản ghi các chi tiết và kế hoạch, thông tin chương trình NC Trong khâu sản xuất thì các ứng dụng của máy tính bao trùm trong lập kế hoạch quá trình, điều độ sản xuất, NC, CNC, quản lý chất lượng và lắp ráp

3

CAD được định nghĩa là một hoạt động thiết kế liên quan đến việc sử dụng máy tính để tạo lập, sửa chữa hoặc trình bày một thiết kế kỹ thuật CAD

có liên hệ chặt chẽ với hệ thống đồ họa máy tính Các lý do quan trọng có thể

kể đến khi sử dụng hệ thống CAD là tăng hiệu quả làm việc cho người thiết

kế, tăng chất lượng thiết kế, nâng cao chất lượng trình bày thiết kế và tạo lập

cơ sở dữ liệu cho sản xuất Các bước tiến hành một thiết kế với CAD: Tổng hợp (xây dựng mô hình động học); phân tích tối ưu hóa (phân tích kỹ thuật); trình bày thiết kế (tự động ra bản vẽ)

U

Mô hình hình học

Mô hình hình học là dùng CAD để xây dựng, biểu diễn toán học dạng hình học của đối tượng Mô hình này cho phép người sử dụng CAD biểu diễn hình ảnh của đối tượng lên màn hình và thực hiện một số thao tác lên mô hình như: làm biến dạng hình ảnh, phóng to thu nhỏ, lập một mô hình mới trên cơ

sở mô hình cũ Từ đó người thiết có thể xây dựng mô hình một chi tiết mới hoặc thay đổi mô hình một chi tiết cũ Có nhiều dạng mô hình hình học trên CAD, ngoài mô hình 2D phổ biến, các mô hình 3D có thể được xây dựng cho phép người sử dụng quan sát vật thể từ nhiều hướng khác nhau, có thể phóng

to thu nhỏ, thực hiện các phân tích kỹ thuật như sức căng, lý hoá và nhiệt độ

U

Mô hình lưới

Là mô hình sử dụng các dạng đường để minh hoạ vật thể Mô hình này

có những hạn chế lớn là không có khả năng phân biệt các nét thấy và nét khuất trong vật thể, không nhận biết được các dạng đường cong, không có khả năng kiểm tra va chạm giữa các chi tiết bộ phận và khó khăn trong việc tính toán các đặc tính vật lý

3

Mô hình khối đặc

Mô tả hình dạng toàn khối của vật thể một cách rõ ràng và chính xác

Nó có thể mô tả các đường thấy và đường khuất của vật thể Mô hình này trợ giúp đắc lực trong quá trình lắp ráp các phần tử phức tạp Ngoài ra, mô hình này còn có khả năng tạo mảng màu và độ bóng bề mặt Hơn nữa, người sử dụng có thể kết hợp với các chương trình phần mềm chuyên dụng khác để biểu diễn mô hình và tạo hình ảnh sống động cho vật thể

3

Ngày nay CAD được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành khác nhau:

Cơ khí, xây dựng, kiến trúc, điện - điện tử, y học, dệt may, thiết kế nhạc cụ

3

Ở Việt Nam trong lĩnh vực cơ khí các phần mềm CAD phổ biến được

sử dụng hiện nay là Autocad, Mechanical Destop, Inventor, Solidworks, Catia, Pro/Engineer

3

+ Lập kế hoạch sản xuất với sự trợ giúp của máy tính: Các trình tự thực hiện và các trung tâm gia công cần thiết cho sản xuất một sản phẩm được chuẩn bị bởi máy tính Các hệ thống này sẽ cung cấp các quy trình công nghệ, tìm ra quy trình tối ưu và tiến hành mô phỏng kiểm nghiệm quy trình đã chọn

3

+ Các hệ thống dữ liệu gia công máy tính hóa: Các chương trình máy tính cần được soạn thảo để đưa ra các điều kiện cắt tối ưu cho các loại nguyên vật liệu khác nhau Các tính toán dựa trên các dữ liệu nhận được từ thực nghiệm hoặc tính toán lý thuyết về tuổi thọ của dao theo điều kiện cắt gọt

3

+ Lập trình với sự trợ giúp của máy tính: Lập trình cho máy công cụ là công việc khó khăn, tiêu tốn thời gian cho người lập trình và gây ra nhiều lỗi khi các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp Các phần post processor được sử dụng rất có hiệu quả để thay thế việc lập trình bằng tay Đối với các chi tiết có hình dạng hình học phức tạp hệ thống CAM có thể đưa ra chương trình gia công chi tiết nhờ phương pháp tạo ra tập lệnh điều khiển cho máy công cụ có hiệu quả hơn hẳn so với lập trình bằng tay

+ Dây chuyền lắp ráp với sự trợ giúp bằng máy tính: Việc định vị các

phần tử trong các dây chuyền lắp ráp là vấn đề lớn và khó khăn Các chương trình máy tính như COMSOAL và CALB được phát triển để trợ giúp tối ưu cho các dây chuyền lắp ráp

3

+ Xây dựng các định mức lao động: Một bộ phận chuyên trách sẽ có trách nhiệm định mức thời gian cho các công việc lao động trực tiếp tại nhà máy Việc tính toán này khá công phu và phức tạp, hiện đã có một số phần mềm được phát triển cho công việc này Các chương trình máy tính sử dụng

dữ liệu về thời gian chuẩn cho các phần tử cơ bản, sau đó cộng tổng thời gian thực hiện của các phần tử và chương trình sẽ đưa ra thời gian chuẩn cho công việc hoàn chỉnh

3

+ Lập kế hoạch sản xuất và quản lý tồn kho: Máy tính được sử dụng trong hai chức năng lập kế hoạch sản xuất và lưu trữ Hai chức năng này bao gồm ghi nhớ các bản ghi tồn kho, đặt hàng tự động các mặt hàng khi kho rỗng, điều độ sản xuất, duy trì các đặc tính hiện tại cho các đơn đặt hàng sản xuất khác nhau, lập kế hoạch nhu cầu nguyên vật liệu và lập kế hoạch năng lực

là khá phổ biến trong các hệ thống sản xuất tự động hiện nay Chúng bao gồm các dây chuyền vận chuyển, các hệ thống lắp ráp, điều khiển số, kỹ thuật rôbốt, vận chuyển nguyên vật liệu và hệ thống sản xuất linh hoạt

3

Điều khiển hoạt động sản xuất phân xưởng liên quan tới việc thu nhập

dữ liệu đó để trợ giúp điều khiển sản xuất và lưu trữ trong nhà máy Các công

nghệ thu nhập dữ liệu máy tính hóa và giám sát quá trình bằng máy tính đang

là phương tiện được đánh giá cao trong hoạt động sản xuất hiện nay

3

CAE là công nghệ sử dụng hệ thống máy tính để phân tích đối tượng hình học CAD, công nghệ này cho phép người thiết kế mô phỏng, phân tích

và nghiên cứu cách ứng xử của sản phẩm một cách chính xác từ đó có thể tinh chỉnh và tối ưu hóa sản phẩm Các công cụ của CAE tương đối đa dạng đáp ứng được cho nhiều nhu cầu phân tích sản phẩm khác nhau

Trong công nghệ CAE người ta sử dụng 3 công cụ giải tích chính là phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method - FEM), phương pháp sai phân hữu hạn (Finite Difference Method - FDM) và phương pháp phần

tử biên (Boundary Element Method- BEM) Trong đó phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng rộng rãi nhất

Hình 1.2 Mô phỏng ứng suất dùng phần mềm ANSYS

Hình 1.3 Mô phỏng chuyển vị dùng phần mềm ANSYS

U

Công nghệ CAE được ứng dụng trong các lĩnh vực sau:

- Phân tích ứng suất trên các chi tiết và trên các láp ráp bằng cách sử dụng FEM

- Phân tích dòng chảy và truyền nhiệt (CFD)

- Phân tích động học các cơ cấu

- Mô phỏng các trường hợp cơ khí (MES)

- Mô phỏng các quá trình công nghệ như đúc, dập

- Tối ưu hóa sản phẩm hoặc quá trình công nghệ

U

Phân tích, tính toán kỹ thuật với CAE với 3 pha như sau:

- Tiền xử lý: Dùng bộ tiền xử lý để soạn những thông số cần thiết để giải thích, định nghĩa các phần tử hữu hạn trong model và các thông số vùng biên, các thông số môi trường

- Tiến hành thực hiện các giải pháp để mô phỏng

- Hậu xử lý: Phân tích hình ảnh hoặc các trị số do kết quả đưa ra từ bộ hậu xử lý Các lĩnh vực ứng dụng của CAE là cơ khí, điện, điện tử, kiến trúc,

STEP=1

SUB =1

TIME=120

U

hóa học Tùy theo mỗi ngành mà ứng dụng của CAE và phần mềm chuyên dụng khác nhau

U

Một số phần mềm CAE chuyên dụng cho một số ứng dụng:

- Tính toán phân tích kết cấu: MSC.Nastran, ANSYS, ABAQUS, Amps, Mpact, CATIA Analysis, MSC.SIMDESIGNER, NX, ADVC

- Tính toán phân tích ứng lực: MSC.SIMDESIGNER, MSC.Fatigue, ANSYS, CATIA Analysis, Amps, Abaqus

- Tính toán phân tích dao động, chấn động: Abaqus, ANSYS, MSC Nastran, CATIA Analysis, NX

- Tính toán phân tích xung kích, va đập: Pam-Crash, LS-DYNA, ABAQUS, RADIOSS, Amps

- Tính toán phân tích dòng chảy: FLUENT, FLOW-3D, FloWizard, STRAEM, PHOENICS, Pam-Flow, DYNAFLOW, ANSYS CFX, NX

- Tính toán phân tích điện từ trường: PHOTO-Series, MagNet6, JMAG-Studio, Pam-Cem, ANSYS

- Tính toán phân tích động học cơ cấu: MSC.ADAMS, LMS Virtual.Lab Motion, LMS DADS, FunctionBay RecurDyn, NX

1.3 CNC (Computer Numerical Control)

Với sự phát triển mạnh của khoa học - công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển số và tin học đã cho phép các nhà chế tạo máy ứng dụng vào máy cắt kim loại các hệ thống điều khiển ngày càng tin cậy hơn với tốc độ xử

lý nhanh hơn và giá thành hạ hơn

Điều khiển số với sự trợ giúp của máy tính (CNC) được ứng dụng trong công nghiệp là một bước phát triển quan trọng của công nghệ chế tạo máy Trong chế tạo máy thì khâu gia công chi tiết có vai trò quan trọng đến chất lượng và giá thành sản phẩm

Một trong những thành tựu quan trọng nhất của tiến bộ khoa học - kỹ thuật là tự động hóa sản xuất Phương thức cao của tự động hóa sản xuất là sản xuất linh hoạt (dây chuyền mềm) Trong dây chuyền mềm sản xuất linh hoạt thì máy công cụ điều khiển số CNC đóng một vai trò rất quan trọng Sử dụng máy công cụ điều khiển số cho phép giảm khối lượng gia công chi tiết, nâng cao độ chính xác gia công và hiệu quả kinh tế, đồng thời cũng rút ngắn được chu kỳ sản xuất Chính vì vậy mà hiện nay nhiều nước trên thế giới đã

và đang ứng dụng rộng rãi các máy công cụ điều khiển số vào lĩnh vực cơ khí chế tạo

0

Để sử dụng các máy công cụ điều khiển số một cách có hiệu quả thì các nhà công nghệ không chỉ phải biết lập quy trình công nghệ với từng loạt chi tiết bằng tay nhanh chóng và chính xác mà còn phải biết sử dụng phần mềm CAD/CAM để lập các chương trình cho các chi tiết có hình dạng phức tạp

0

Trong môi trường sản xuất, để đạt hiệu quả cao nhất thì kết hợp các máy CNC thành một tổ hợp khi đó có thể làm nhiều thao tác trên một bộ phận Máy CNC ngày nay được điều khiển trực tiếp từ các bản vẽ được thiết

kế ở phần mềm CAM, vì thế một bộ phận hay lắp ráp có thể trực tiếp từ thiết

kế sang sản xuất mà không cần sử dụng các bản vẽ in của từng chi tiết Có thể nói CNC là các phân đoạn của các hệ thống robốt công nghiệp, tức là chúng được thiết kế để thực hiện nhiều thao tác trong sản xuất

0

Hiện nay các máy công cụ điều khiển số đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta để chế tạo các chi tiết cơ khí, đặc biệt là chế tạo các khuôn mẫu chính xác, các chi tiết vũ khí phục vụ công nghiệp quốc phòng Ngoài ra các máy công cụ điều khiển số CNC còn được dùng để đào tạo nghề nhằm cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao cho sản xuất trong tương lai

Hình 1.4 M ối quan hệ giữa CAD/CAM và CNC

Kết luận chương:

Công nghệ thiết kế ngược được dùng phổ biến không những trên thế giới mà còn ở Việt Nam hiện nay vì xu hướng sản xuất tự động hóa Các máy CNC được kết hợp với nhau và tạo thành mạng lưới sản xuất linh hoạt FMS Với sự trợ giúp của các phần mềm CAD/CAM/CAE công nghệ CNC trở nên

vô cùng linh hoạt giúp các danh nghiệp thích ứng với các thay đổi nhanh chóng và liên tục về mẫu mã và chủng loại sản phẩm của khách hàng

CAD

CAM

CNC

Chương 2 CÁC THIẾT BỊ VÀ PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG

CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC 2.1 Các thiết bị sử dụng trong công nghệ thiết kế ngược

Trong công nghệ thiết kế ngược thì công việc quan trọng là thu thập dữ các liệu hình về dáng hình học của sản phẩm Để có được các dữ liệu về hình dáng hình học của sản phẩm phải cần đến các thiết bị lấy dữ liệu về hình dáng hình học Với công nghệ ngày nay sử dụng quét hình dạng sản phẩm Công nghệ quét hình dạng có hai phương pháp: Phương pháp quang học và phương pháp cơ học

2.1.1 Các thiết bị dùng phương pháp quang học

Phương pháp quang học là phương pháp dùng ánh sáng để quét lên bề mặt vật thể bằng ánh sáng laser hoặc ánh sáng trắng Cả hai loại thiết bị này khi quét đều dùng phương pháp quét không tiếp xúc

2.1.1.1 Thiết bị quét laser

Laser là từ viết tắt của cụm từ tiếng anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức Laser là loại ánh sáng có đặc tính đặc biệt, là loại sóng điện từ nằm trong dãy ánh sáng có thể nhìn thấy được Bản chất của chùm tia laser là chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng xác định và góc phân kỳ rất nhỏ Bước sóng phụ thuộc vào vật liệu phát ra tia laser

Các máy quét laser có thể đo các vật từ gần tới xa đến 35 mét, có thể đạt độ chính xác khoảng 25 micron với khoảng cách 5 mét Máy laser có thể thu thập dữ liệu về các toạ độ với tốc độ cao và vận hành đơn giản Đối với các vật thể lớn như ô tô, xe máy … có thể dễ dàng nhanh chóng đo với máy quét laser

Máy quét laser hoạt động theo nguyên tắc bắn tia laser tới một mục tiêu

có tính phản hồi trên vật đo Tia sáng phản hồi từ mục tiêu sẽ quay trở lại điểm phát ra tại thiết bị đo Tức là chùm tia laser từ máy chiếu vào vật thể sẽ phản xạ lại cảm biến thu Hình dạng của toàn bộ vật thể sẽ được ghi lại bằng cách dịch chuyển đầu đo hay quay vật thể trong chùm ánh sáng ngang qua vật Độ chính xác và tốc độ đo của máy quét laser là điểm khác biệt khi so sánh với các thiết bị đo toạ độ khác Người sử dụng có thể nhanh chóng thực hiện các phép đo với ít nguyên công nhất, máy quét laser là một trong những thiết bị đo được sử dụng phổ biến Các phần mềm quét sẽ phân tích các dữ liệu quét được và thể hiện kết quả dưới nhiều loại định dạng khác nhau

Độ nhạy của thiết bị luôn là nhân tố quan trọng quyết định đến độ chính xác của vật cần đo Vì vậy máy quét hình 3D bằng laze được sử dụng phổ biến Nếu quét hình bằng máy quét laser lên cơ thể sống như con người cũng không ảnh hưởng đến sức khoẻ hay làm ô nhiễm môi trường

U

Máy quét laser Handy Scan

Hình 2.1 Máy quét laser Handy Scan

Dùng hiệu quả với các đối tượng có kích thước lớn và thiết bị quét ATOS dùng ánh sáng whitelight dùng để quét các đối tượng vô cùng nhỏ Nhờ vậy đối tượng cần được số hoá thành file 3D được dựng lại rất nhanh Điểm hết sức đặc biệt là trong quá trình quét, đối tượng cần quét có thể cầm nắm, di chuyển tự do mà độ chính xác đạt được vẫn cao Chính nhờ đặc điểm

này mà đối tượng quét sẽ không bị hạn chế về kích thước và độ phức tạp, thậm chí quét được cả những đối tượng có kích thước lớn như các chi tiết của máy bay, tầu thuỷ…

Thông số kỹ thuật cơ bản của máy Handy Scan

Kích thước bao 172 x 260 x 216 mm (6.75 x 10.2 x 8.5 in)

Loại tia laser II ( đảm bảo độ an toàn cho mắt)

Thiết bị quét 3D tốc độ cao ATOS I

Hình 2.2 Máy quét tốc độ cao ATOS I

Máy scan ATOS dựa trên nguyên lý phép đo đạc tam giác Đầu project phát ra vân sáng trắng đen chiếu lên vật scan Hai camera sẽ ghi lại ánh sáng phản xạ Dựa trên dữ liệu này và các công thức quang học, phần mềm sẽ tính toán và dựng lại bề bặt 3D của vật scan dưới dạng lưới tam giác Dữ liệu này

có thể xuất sang nhiều định dạng khác nhau Trong quá trình scan, các thông

số liên quan như rung động, cường độ ánh sáng, tình trạng của đầu project đều được quản lý và điều chỉnh bằng phần mềm Trong khoảng 1,3 giây 2 camera của ATOS có thể thu được toàn bộ vân sáng đen trắng phản xạ từ bề mặt sản phẩm đo ATOS có khả năng scan dữ liệu nhanh và chính xác các kích thước của sản phẩm

Thông số kỹ thuật cơ bản của máy ATOS

Máy quét laser 3D Vivid 910

Thiết bị quét 3D Vivid 910 là thiết bị của hãng Konica (Nhật Bản) Hệ thống máy Vivid 910 bao gồm: Máy ViVid 910, máy tính, bàn xoay, các ống kính ngắm, thẻ nhớ và các phụ tùng khác như bộ đổi nguồn, cáp tín hiệu, bộ điều khiển bàn xoay

Hình 2.3 Máy quét laser 3D Vivid 910

Vivid 910 có 3 ống kính với các tiêu cự khác nhau cho phép chụp hình 3D những vật thể có kích thước lên tới 640x480 mm (Đây chỉ là kích thước 1 lần chụp) Có thể điều chỉnh chế độ chụp từng phần rồi ghép lại bằng phần mềm để số hoá vật thể có kích thước lớn

Thông số và kí hiệu của 3 thấu kính máy quét laser 3D Vivid 910

Thấu kính vật đo (mm)Kích thước Phạm vi đo tốt nhất (mm) Kí hiệu (Tiêu cự: f)

Thiết bị quét thông dụng của phương pháp này là máy COMET 250

Bằng phép đo tam giác (triangulation) dùng ánh sáng trắng, hệ thống máy được ứng dụng cho các bộ phận nhỏ, đòi hỏi chính xác cao như các tác phẩm

điêu khắc bằng tay Bằng kỹ thuật chiếu dùng ánh sáng giao thoa, COMET tạo ra đám mây dữ liệu chính xác và dày đặc, từ đó tạo điều kiện thuận lợi để tạo ra mô hình 3D của vật thể

COMET số hóa bề mặt hình học theo từng vùng nhỏ Các vùng dữ liệu tập trung cao được sắp xếp thẳng hàng với nhiều kỹ thuật khác nhau, chính nhờ điều này đã làm cho nó trở thành một hệ thống linh hoạt

Việc quét dùng tia laser hay ánh sáng trắng đều dựa trên nguyên lý tam giác Ở biểu đồ trên, nguồn sáng ở đáy chiếu một điểm nằm trong tầm quan sát của máy quay đặt ở đỉnh Vì góc và khoảng cách giữa nguồn sáng và máy quay là không đổi và hướng của tia sáng là xác định nên kích thước của bề mặt ánh sáng chiếu đến là có thể tính được.Trong hình trên nếu cửa xe di chuyển gần hơn, máy quay sẽ nhìn thấy điểm được đánh dấu nằm ở thấp hơn

và độ dày tính được sẽ lớn hơn

Hệ thống số hóa 3 chiều COMET: Mỗi lần chiếu của COMET 250 có thế tích là 230x180x250 mm và độ chính xác là +/-0,06mm Mỗi lần chiếu đo được 420000 điểm trong 30 giây Với những vật lớn hay vật có hình dạng phức tạp cần có nhiều lần chiếu để đảm bảo tất cả các bề mặt đều được đo Không có hạn chế về số lần chiếu cũng như các vùng để đo với mỗi vật và cách sắp xếp một cách tổng thể các vùng được số hóa

COMET số hóa các bề mặt hình học theo từng vùng nhỏ, đây là một

hệ thống linh hoạt bởi các vùng tập trung dữ liệu cao được sắp xếp theo nhiều

kỹ thuật khác nhau Sau quá trình quét, các vùng được sắp xếp lại 1 cách tổng thể bởi phần mềm COMET để tạo nên 1 dải mây điểm 3 chiều không cố định; kích thước của dải mây này có thể lên đến hàng triệu điểm Tọa độ của những điểm này được hệ thống tính toán và kết quả thu được là đám mây điểm dày đặc chứa nhiều đường hay mô hình đa giác

Định dạng cung cấp là AC, ASCII, TXT, DXF, VDA, IGES, OBJ và STL Phần mềm cũng cho phép sắp xếp các đám mây điểm cho các mô hình CAD và các tính toán phục vụ cho báo cáo về biểu màu

U

Sự khác nhau giữa hệ thống dùng ánh sáng trắng và hệ thống dùng laser

Xét về tính chất, 2 nguồn sáng này hoàn toàn khác nhau nhưng khi chúng liên quan đến kết quả đo thì sự khác biệt chỉ là rất nhỏ Theo toán học,

cả 2 đều ứng dụng thuật toán dùng phép đo tam giác, vốn đã có cùng đặc điểm về độ chính xác và độ phân giải - chúng đều là các kỹ thuật chiếu dùng ánh sáng Việc người ta sử dụng loại kỹ thuật chiếu nào phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể Ánh sáng laser được hội tụ vào 1 tia hay một bản để bao phủ một khu vực nhất định của vật đo, do đó chỉ có thể đo một số điểm nhất định nằm trong dải tia laser đó

Ánh sáng trắng trong hệ thống COMET có khả năng bao phủ cả một vùng của vật đo Mỗi lần quét trong vùng này có thể thu được 420000 điểm

dữ liệu Hơn nữa, bằng việc chiếu các kiểu bóng đã được mã hóa trong các vùng đó, rất nhiều điểm khác nữa có thể được đo Do đó kiểu đo dùng ánh sáng trắng sẽ đo được nhiều điểm hơn khi dùng tia laser Điều này cho thấy,

hệ thống máy quét dùng ánh sáng trắng nhanh hơn so với hệ thống máy quét

sử dụng tia laser

Hệ thống dùng laser có chi phí thấp hơn so với hệ thống dùng ánh sáng trắng Tuy nhiên, hệ thống này lại có tốc độ chậm hơn nhiều so với hệ thống dùng ánh sáng trắng

U

Sự giống nhau giữa hệ thống dùng ánh sáng trắng và hệ thống dùng laser

Về độ chính xác: Những hệ thống ứng dụng các nguồn sáng trên đã được xây dựng nhưng chưa thấy hệ thống nào nổi trội hơn về độ chính xác

Hệ thống laser dễ bị ảnh hưởng với dữ liệu âm thanh với các bề mặt phản xạ nhưng cũng có những kỹ thuật để khắc phục vấn đề này Mỗi lần quét chỉ quét được một vùng nhỏ khoảng 8 inchP

P sẽ có nhiều lần quét hơn Lần quét sau cần “gối” lên lần quét trước đó

để có thể quét được đầy đủ vật cần quét

Có nhiều kỹ thuật để quét những vật lớn và mỗi kỹ thuật sẽ cho ra những kết quả khác nhau Một lần nữa, giải pháp quét tối ưu phụ thuộc vào

yêu cầu ứng dụng Hệ thống quét laser phù hợp với mô hình lớn như: ô tô cần

độ chính xác là 0,1mm và với cánh máy bay Boeing là 0,25 mm COMET

250 rất thích hợp đối với những bộ phận có dung sai nhỏ như: các chi tiết trong trong xe máy, các chi tiết trong trong máy chính xác và các dụng cụ tạo

ra bằng việc phun vật liệu nóng vào khuôn đến những ứng dụng cần độ chính xác thấp hơn như đồ chơi bằng nhựa

Sau khi quét hình bằng các phương pháp trên đều cho dữ liệu là đám mây điểm Đám mây này phải được chuyển sang dạng lưới tam giác để xây dựng mô hình mặt

2.1.2 Các thiết bị dùng phương pháp cơ học

Thiết bị dùng phương pháp cơ hoc là thiết bị đo tọa độ 3 chiều dạng tiếp xúc Khi quét bằng phương pháp này thì đầu dò của máy đo tiếp xúc với

bề mặt cần đo, mỗi vị trí đo có toạ độ (x,y,z) và tập hợp các điểm đo sẽ cho một đám mây điểm hoặc dữ liệu là tập hợp các biên dạng

U

Máy đo toạ độ 3 chiều CMM

Máy đo toạ độ là tên gọi chung của các thiết bị vạn năng có thể thực hiện việc đo các thông số hình học theo phương pháp toạ độ Thông số cần đo được tính từ các toạ độ điểm đo so với gốc toạ độ của máy Các loại máy này còn được gọi là máy quét hình vì chúng còn được dùng để quét hình dáng của vật thể Có hai loại máy đo toạ độ thông dụng là máy đo bằng tay (đầu đo được điều khiển bằng tay) và máy đo CNC (đầu đo được điều khiển tự động bằng chương trình số)

Các máy đo toạ độ 3 chiều CMM hoạt động theo nguyên lý dịch chuyển một đầu dò để xác định tọa độ các điểm trên một bề mặt của vật thể Máy đo toạ độ thường đo các toạ độ theo phương chuyển vị X, Y, Z Bàn đo được làm bằng đá granít, đầu đo được gắn trên giá, giá lắp trên thân trượt

theo phương Z, khi đầu đo được điều chỉnh đến một điểm đo nào đó thì 3 đầu đọc sẽ cho ta biết 3 toạ độ X,Y,Z tương ứng với độ chính xác cao, có thể lên đến 0,1 micromét

Hình 2.6 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM

Với hệ thống đầu đo cho máy CMM, người ta có thể sử dụng loại đầu

dò tiếp xúc hay đo điểm rời rạc, hệ thống đầu đo laser, hoặc camera Máy đo

3 chiều CMM đa cảm biến có thể được trang bị nhiều hơn một cảm biến, camera hoặc đầu dò

Hình 2.7 Một số loại đầu dò máy đo tọa độ 3 chiều CMM

Máy đo tọa độ 3 chiều có phạm vi sử dụng lớn Nó có thể đo kích thước

chi tiết, đo profin, đo góc, đo độ sâu Nó cũng có khả năng đo các thông số phối hợp trên một chi tiết như độ song song, độ vuông góc, độ phẳng Đặc biệt máy có thể cho phép đo các chi tiết có biên dạng phức tạp, các bề mặt không gian như: bề mặt khuôn mẫu, cánh turbine, vỏ xe ô tô

Máy đo tọa độ 3 chiều CMM có nhiều chủng loại khác nhau về kích cỡ, thiết kế và công nghệ dò Máy có thể chỉ có hệ điều khiển bằng tay hoặc có

hệ điều khiển CNC/PC Các máy CMM thường được sử dụng để đo kích thước, đo kiểm mẫu, góc, hướng hoặc chiều sâu Các tính năng chung của máy CMM là có hệ thống bảo vệ chống va đập, khả năng lập trình online và

bù nhiệt độ

Hình 2.8 Máy đo tọa độ 3 chiều CMM kiểu cầu

Kiểu tay gấp thường là loại máy nhỏ cầm tay, cho phép đầu dò xoay theo nhiều hướng khác nhau Máy kiểu cầu là loại có trục đo được lắp thẳng đứng với một dầm ngang đặt trên 2 trụ đỡ Máy đo kiểu cầu (theo trục X) giúp

mở rộng phạm vi đo Với máy đo kiểu chìa đỡ, trục đo được đỡ bởi một kết cấu đỡ Máy đo kiểu giàn có kết cấu khung treo trên các ụ đỡ để có thể mở

rộng pham vi trên các vật được đo Các máy đo kiểu giàn có cấu trúc tương tự

như kiểu cầu Đối với máy đo kiểu trục ngang, trục lắp đầu dò được đặt nằm

ngang, một đầu gắn trên giá đỡ thẳng đứng có thể dịch chuyển được Máy đo

CMM cầm tay “Sigma Series” là loại máy thế hệ mới kết nối không dây và

sử dụng năng lượng pin “Sigma series” hiện có 9 chủng loại với các khoảng

đo 1,8; 2,2; 2,5; 2,8; 3,0; 3,3; 3,6; 4,6 và 5,2 mét Đây là loại máy có dải đo

lớn nhất trên thị trường hiện nay

Hình 2.9 Máy CMM kiểu Hình 2.10 Máy CMM kiểu

Grantry của B&S Cantiver của Tarrus

2.2 Các phần mềm sử dụng trong công nghệ thiết kế ngược để sử lý

dữ liệu sau khi quét và lập trình gia công

2.2.1 Phần mềm Geomagic studio

Đây là một trong các phần mềm sử lý dữ liệu nhanh chóng và rất tiện

lợi đựơc dùng nhiều trong các công ty thiết kế chuyên nghiệp, là hệ thống

thiết kế cơ khí dẫn đầu trong nghành công nghiệp với những công cụ vượt trội

để tạo mẫu và chỉnh sửa các dữ liệu 3D, với quy trình làm việc khép kín tạo

mô hình cao cấp và là một trong những giải pháp thiết kế chính xác

Geomagic studio là một trong những phần mềm hàng đầu về chỉnh sửa

và tái tạo ra các kiểu CAD với tham số trực tiếp từ các dữ liệu quét 3D Là một giải pháp phầm mềm mới mà nó cho phép tạo ra đầy đủ các tham số của vật thể và các bề mặt khuôn mẫu từ dữ liệu quét 3D với dữ liệu mạng lưới đa giác có giao diện tốt nhất Công nghệ quét 3D kết hợp với Geomagic studio cung cấp cho nhà sản xuất hiệu quả cao nhất

U

Kết nối mô hình số và thực tế:U Thay đổi là một công việc tất yếu trong quá trình thiết kế Thay đổi cũng xảy ra ngay cả khi sản phẩm đã đưa vào sử dụng Geomagic Studio sẽ đưa mô hình số và thực tế xích lại gần nhau hơn đảm bảo mô hình số phản ánh đúng thực tế Vì thế hạn chế đáng kể những thay đổi trong quá trình thiết kế

U

Đạt hiệu quả cao hơn khi phân tích tính toán:U Các công cụ tính toán động lực học chất lưu và phần tử hữu hạn dựa trên mô hình CAD không phải luôn phản ánh toàn bộ quá trình Bằng công nghệ tạo mô hình từ vật thật của Geomagic Studio, quá trình phân tích tính toán sẽ đạt hiệu quả cao hơn khi so sánh với mô hình CAD hoàn thiện

U

Tập trung vào thiết kế lại:U Với mođun Fashion, có thể tập trung vào thiết kế nhằm đạt độ chính xác cao hơn và có thể xây dựng lại bề mặt dễ dàng

Phần mềm sẽ nhận dạng tự động các bề mặt khác nhau, phân tích và tự động tạo các bề mặt cong ba chiều phức tạp Phân tích bề mặt và các đường cong sẽ giảm đáng kể thời gian tạo định dạng ban đầu và có thể dành nhiều thời gian hơn tập trung vào các tính năng khác

U

Quy trình xử lý dữ liệu quét của Geomagic studio:

Hình 2.11 Quy trình xử lý dữ liệu quét

Dụng cụ được dùng để tạo ra các mô hình trên sẽ được nhận ra ngay lập tức để tương thích với các ứng dụng của CAD Các đặc trưng thiết kế thông thường cung cấp hỗ trợ cực kì hiệu quả và mang lại nhiều tính năng ưu việt

- Các đặc trưng của Geomagic studio:

+ Làm sạch mạng lưới

+ Tự động làm sạch và nối mạng lưới

+ Liên kết tự động với dụng cụ liên kết thông minh

+ Vận hành mạng lưới với cấp độ tốt nhất

+ Kiểm soát độ phân giải và độ mịn của chi tiết

- Sự đồng bộ hoá quét tới CAD:

+ Cập nhật các mô hình CAD gốc để xây dựng lại chi tiết

+ Nhập dữ liệu quét vào các định dạng file CAD khác nhau

+ Tự động nhập các định dạng file CAD

+ Lặp lại kiểu CAD theo kiểu mạng lưới

+ Thiết kế lại trong vùng cho phép

- Thiết kế từ dữ liệu quét 3D:

+ Thực hiện nhiều thao tác với dữ liệu quét 3D

+ Tạo các kiểu CAD với tham số từ dữ liêu quét 3D

+ Gửi đầy đủ các mô hình cơ sở từ nhiều hệ thống khác nhau

+ Đạt được mục đích thiết kế và xác định các tham số thiết kế

+ Tham số hoá các mô hình CAD từ dữ liệu quét 3D

Ngoài ra Geomagic studio còn một số các ưu điểm nổi bật khác như: Phần mềm này có giao diện đẹp, thân thiện, khả năng thiết kế nhanh hơn các phần mềm khác rất nhiều nhờ vào sự xắp xếp và bố trí các toolbar một cách

có hệ thống và hợp lý

2.2.2 Phần mềm Rapidform XOR

RapidformXOR là một trong các phần mềm được dùng nhiều trong

công nghệ thiết kế ngược, tạo mô hình tham số từ dữ liệu quét rất hiệu quả, cho phép người thiết kế đưa ra các ghi chú thiết kế và các tham số thiết kế của các chi tiết của thế giới thực RapidformXOR cho phép các nhà sản xuất có được các tham số thiết kế của bất kỳ chi tiết nào của thế giới thực một cách dễ dàng, bao gồm các hình trụ hoặc các bề mặt cong tự do Vì các mô hình CAD

đã tạo trong RapidformXOR có đầy đủ các tham số, người thiết kế và người tính toán có thể hiệu chỉnh lại các thiết kế chi tiết của thế giới thật để hoàn chỉnh mô hình của sản phẩm bằng RapidformXOR

U

Nhập dữ liệu:

- Quét 3D/STL dạng lưới tam giác hoặc mô hình lưới đa diện

U

Chức năng hiệu chuẩn:

- Chia miền: Tự động hoặc tác động chia mô hình lưới thành các miền trên cơ sở các vùng feature

- Căn chỉnh: Tìm ra các hệ toạ độ chính của mô hình

- Làm sạch lưới: Làm sạch các khuyết tật và tạo các mô hình lưới kín

U

Mô hình hoá CAD:

- Khai triển thông số thiết kế: Nhận dạng và định nghĩa các tham số mô hình hoá feature

- Mô hình hoá feature: Thiết kế mô hình CAD bằng việc xây dựng các feature tham số từ mô hình lưới

- Kiểm tra độ chính xác: Accuracy analyzer cho phép phân tích sai số của toàn bộ quá trình xử lý thiết kế, đảm bảo mô hình CAD nằm trong miền dung sai cho phép

- Điểu chỉnh các bề mặt trên lưới: Tự động tạo nhanh hoặc chính xác các bề mặt chất lượng cao, bề mặt NURES với lưới đường cong người dùng định nghĩa

Mô hình hoá lưới :

- Mô hình hoá và tối ưu hoá lưới: Tạo các mô hình lưới tối ưu cho CAE, tạo mẫu nhanh hoặc sản xuất

UXuất dữ liệu gia công:

- Chuyển đổi dữ liệu sang các hệ CAD: Xuất các mô hình solid tham số được tạo ra sang nhiều ứng dụng CAD với đầy đủ lịch sử mô hình hoá

- Tương thích với tất cả các hệ CAD lớn bao gồm CATiA, Pro/E, USG, Solidworks…

- Xuất dữ liệu ra máy gia công như: Máy gia công, máy in 3D, tạo mẫu nhanh

- Các định dạng file hỗ trợ: XRL, XDL, MDL, FCS, iCF, RPS, STL, OBJ, PLY, 3DS, WRL (VRML), iGES, STEP, VDAS, file mô hình của Parasolid (X_T, X_B)

U

Tinh chỉnh lưới:

- Tự động chỉnh sửa và làm sạch

- Chỉnh sửa mặt lưới nâng cao

- Các công cụ chỉnh sửa và làm sạch chuyên nghiệp và dễ sử dụng

- Công cụ căn chỉnh

- Căn chỉnh dữ liệu scan 3D sang hệ toạ độ thiết kế lý tưởng

- Các công cụ thiết đặt hệ toạ độ có khả năng tương tác rất cao, xây dựng các đối tượng chuẩn, các hệ toạ độ tham chiếu rất nhanh và chính xác…

- Tối ưu hoá các dữ liệu lưới nhanh chóng cho các hướng sử dụng RP, CAM và CAE

- Điều khiển độ phân giải chi tiết (giảm đi và chia nhỏ)

- Điều khiển độ trơn nhẵn của mặt lưới (toàn bộ và từng vùng)

- Tự động chia lại lưới cho mô hình của chức năng CAE