Thiết kế phom giày dép bằng kỹ thuật ngược

!"# Trong những năm gần đây, trên thế giới, kỹ thuật ngược ReverseEngineering thường được đề cập trong một số ngành công nghiệp như cơ khí,hàng không, nhựa, giày dép, dệt may, … Đối với

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

!"#

-LUẬN VĂN THẠC SĨ

THIẾT KẾ PHOM GIÀY DÉP BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

MÃ SỐ NGÀNH: 09

VŨ MỘNG LONG

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2002

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

!"#

-CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS PHẠM NGỌC TUẤN

CÁN BỘ CHẤM NHẬN XÉT 1:

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Khoá (năm trúng tuyển): 1999

THIẾT KẾ PHOM GIÀY DÉP BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

1 Xây dựng tổng quan về ứng dụng CAD/CAM trong ngành giày dép và kỹ thuật ngược.

2 Xây dựng qui trỉnh thiết kế phom giày dép bằng kỹ thuật ngược.

3.Nghiên cứu các công việc chuẩn bị số hoá.

4 Thực nghiệm đo phom giày trên máy CMM.

5 Thiết kế phom giày từ dữ liệu đo.

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

VII HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ NHẬN XÉT 2: PGS TS PHÙNG RÂN

Nội dung và đề cương Luận án Cao học đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.

Ngày 16 tháng 08 năm 2002

- !"# -

-o0o - !"# -o0o -

-Xin kính lời cảm ơn TS PHẠM NGỌC TUẤN đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ

nhiều điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn chỉnh Luận văn Xin cảm ơn:

- Quí Thầy Cô của Khoa Cơ Khí - Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã cung cấp, truyền thụ kiến thức và kinh nghiệm trong thời gian học tập và thực hiện Luận văn.

- Quí Thầy Cô thuộc Phòng Quản Lý Khoa Học Sau Đại Học - Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã quan tâm, giúp đỡ trong quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

- Quí Thầy Cô và cán bộ Văn Phòng Khoa Cơ Khí, Phòng Thí Nghiệm Đo Lường Khoa Cơ Khí đã giúp đỡ rất nhiều trong thời gian khai thác và thu thập dữ liệu thực hiện Luận văn.

- Xin chân thành cảm ơn Quí Thầy Cô của Ban Giám Hiệu, Phòng Đào Tạo, Khoa Giáo Dục Đại Cương và các Phòng Ban khác - Trường Cao Đẳng Sư Phạm Kỹ Thuật Vĩnh Long, đã hỗ trợ và giúp đờ trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

- Xin cảm ơn các bạn cùng lớp Cao học CKCTM K10 đã giúp đỡ trong suốt quá

trình học tập và thực hiện Luận văn.

Cảm ơn tất cả các bạn đồng nghiệp, các thân hữu đã góp ý, cung cấp tư liệu cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn và chia sẻ niềm vui đến gia đình: nội ngoại, vợ và hai con, anh em và những người thân đã giúp đỡ, động viên, hỗ trợ và khích lệ tinh thần cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện Luận văn.

TP HỒ CHÍ MINH, ngày 10 tháng 08 năm 2002

******************************

!"# Trong những năm gần đây, trên thế giới, kỹ thuật ngược (ReverseEngineering) thường được đề cập trong một số ngành công nghiệp như cơ khí,hàng không, nhựa, giày dép, dệt may, … Đối với các đối tượng ba chiều (3D), kỹthuật ngược xuất hiện như một giải pháp để tạo những mô hình 3D trên máy tính.Tại Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ngược chỉ mới ở giai đoạn đầu.

-Xuất phát từ yêu cầu của ngành giày dép, qua tham khảo các nghiên cứuứng dụng CAD/CAM gần đây cho ngành này, luận văn đã đề xuất nghiên cứuxây dựng qui trình thiết kế bằng kỹ thuật ngược cho phom giày dép - một chi tiếtquan trọng làm cơ sở cho quá trình thiết kế và sản xuất sản phẩm giày dép Luậnvăn cũng trình bày quá trình thực nghiệm qui trình này để hoàn thành việc thiếtkế một phom giày mẫu

Luận văn được thực hiện nhằm góp phần cùng với các nghiên cứu ứngdụng trong nước gần đây để cùng hướng tới xây dựng một hệ thống CAD/CAMcho công nghiệp giày dép Việt Nam Phần cuối luận văn có phân tích về khảnăng ứng dụng của phom giày thiết kế và đề xuất về các vấn đề có liên quan đếnđề tài có thể được nghiên cứu sâu rộng sau này

********************

1.2.2.2 Một số hệ thống CAD/CAM cho công nghiệp giày dép 21.2.2.3 Một số nghiên cứu ứng dụng CAD/CAM gần đây tại Việt Namtrong công nghiệp giày dép

5

1.3 Ứng dụng kỹ thuật ngược trong công nghiệp giày dép 61.3.1 Một số khái niệm về kỹ thuật ngược 61.3.2 Các công cụ của kỹ thuật ngược 7

1.3.3 Giới thiệu một số qui trình thiết kế sản phẩm bằng kỹ thuật ngược 111.3.4 Ứng dụng kỹ thuật ngược trong công nghiệp giày dép 15

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ PHOM GIÀY BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

2.1 Xây dựng qui trình tổng quát thiết kế đối tượng 3D bằng kỹ thuật ngược 192.1.1 Những cơ sở để xây dựng qui trình 19

2.1.2 Xây dựng qui trình tổng quát thiết kế đối tượng 3D

2.2 Xây dựng qui trình thiết kế phom giày bằng kỹ thuật ngược 242.2.1 Những cơ sở để xây dựng qui trình 24

2.2.1.3 Phần mềm mô hình hoá Pro/Engineer 2000 I 242.2.2 Xây dựng qui trình thiết kế phom giày bằng kỹ thuật ngược 25

CHƯƠNG 3 CÁC CÔNG VIỆC CHUẨN BỊ SỐ HOÁ

3.1 Xác định các đường cong cần đo của phom giày 293.1.1 Nghiên cứu cấu trúc hình học phom giày 293.1.2 Chia bề mặt phom giày thành các mảnh dạng chữ nhật 303.1.3 Xác định các đường cong cần số hoá 32

3.2.2 Phân tích, so sánh lựa chọn phương án đo 34

3.3.1 Đặc điểm của hai dạng dữ liệu chọn xuất từ máy CMM 35

3.3.3 Lựa chọn dạng dữ liệu dùng cho thiết kế 39

CHƯƠNG 4

4.2 Thiết kế đồ gá

CHƯƠNG 5

ĐO PHOM GIÀY TRÊN MÁY CMM

5.1 Lắp đặt cụm đồ gá - phom giày và chuẩn bị đo 475.1.1 Lắp đặt cụm đồ gá - phom giày lên bàn máy 475.1.2 Lắp đặt đầu dò và khởi động máy CMM 475.1.3 Dò thử, chọn contour CH khả thi 485.1.4 Lấy dấu ba điểm làm chuẩn ghép hai phần 485.2 Đo các đường cong cần số hoá theo phương án đã chọn 48

5.2.1.3 Đo phần trên của các đường cong mép và các đường khác 49

5.2.2.3 Đo phần dưới của các đường cong mép và các đường khác 50

CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ PHOM GIÀY TỪ DỮ LIỆU ĐO

6.2 Thiết kế phom giày từ dữ liệu điểm 566.2.1 Nhập các chuỗi điểm cho phom giày thiết kế 566.2.1.1 Nhập các chuỗi điểm cho phần trên phom giày 56

a) Khai báo và chuẩn bị thiết kế phần trên 56b) Nhập các chuỗi điểm cho phần trên 57

6.2.1.2 Nhập các chuỗi điểm cho phần dưới phom giày

a) Khai báo và chuẩn bị thiết kế phần dưới 59b) Nhập các chuỗi điểm cho phần dưới 60

d) Lưu file ghép với định dạng prt 636.2.2 Thiết kế các đường cong NURB tương ứng với các đường đã số hoá 646.2.2.1 Thiết kế các đường cong đặc biệt 646.2.2.2 Thiết kế các đường cong khác 646.2.3 Thiết kế các mặt cong NURBS tương ứng với các mảnh đã chia 666.2.3.1 Thiết kế mặt cong phần thân phom giày 666.2.3.2 Thiết kế mặt cong phần đầu mũi phom giày 666.2.3.3 Thiết kế mặt cong phần cuối gót phom giày 656.2.3.4 Kiểm tra chỉnh sửa các mặt cong thiết kế 67

6.3.2.1 Bài toán khoảng cách giữa hai điểm 696.3.2.2 Khoảng giữa điểm đo và điểm tương ứng trên mặt thiết kế 706.3.2.3 Thực nghiệm qui trình với các công cụ của Pro/Engineer 726.3.2.4 Kết luận về độ chính xác thiết kế 79

CHƯƠNG 7 PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG

7.2 Ưùng dụng trong gia công CNC phom giày

7.5 Ưùng dụng trong thiết kế khuôn đúc đế giày dép 84

2D: 2 Dimensions (2 chiều).

3D: 3 Dimensions (3 chiều)

CAD: Computer-Aided Design (Thiết kế nhờ mày tính)

CAE: Computer-Aided Engineering (Kỹ thuật nhờ máy tính)

CAM: Computer-Aided Manufacturing (Sản xuất nhờ máy tính)

CARE: Computer-Aided Reverse Engineering (Kỹ thuật ngược nhờ máy tính).CCD: CCD Camera (Đo không tiếp xúc số hoá từng mặt)

CMM: Coordinate Measurement Machine (Máy đo toạ độ)

CNC: Computer Numerical Control (Điều khiển số nhờ máy tính)

CSP: Continuously Scanning Probe (Đo tiếp xúc tự động số hoá từng đường).LS: Line Scanner (Đo không tiếp xúc số hoá từng đường)

NC: Numerical Control (Điều khiển số)

NURB: Non-Uniform Rational B-Spline (B-Spline hữu tỷ không đều)

NURBS: Non-Uniform Rational B-Spline Surface (Mặt B-spline hữu tỷ khôngđều)

PL: Point Laser (Đo không tiếp xúc số hoá từng điểm)

RE: Reverse Engineering (Kỹ thuật ngược)

TTP: Touch Trigger Probe (Đo tiếp xúc số hoá từng điểm bằng tay)

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

!"#

-1.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GIÀY DÉP TẠI VIỆT NAM

Trong những năm gần đây, tốc độ tăng trưởng của công nghiệp sản xuấtgiày dép Việt Nam luôn đạt trên 10% (riêng thành phố Hồ Chí Minh đạt trên15%) và trở thành một trong những ngành kinh tế quan trọng của Việt Nam Sáutháng đầu năm 2002, trong khi đa số các ngành khác có kim ngạch xuất khẩu bịsụt giảm thì ngành giày dép vẫn tiếp tục tăng trưởng Tổng kim ngạch xuất khẩuhàng giày dép trong sáu tháng này đạt tới đạt 708 triệu USD, tăng 10,1% so vớicùng kỳ năm 2001 Mục tiêu phấn đấu của toàn ngành giày dép năm 2002 lànâng kim ngạch xuất khẩu lên 1,8 ÷ 1,9 tỷ USD, tăng 18% so với năm 2001 Thịtrường trong nước hàng năm cũng lên đến 1.000 tỷ đồng Ngành giày dép trongnước đang cạnh tranh với nhau theo hướng lành mạnh Các công ty sản xuất giàydép đều chú trọng đến việc hiện đại hoá thiết bị, tìm kiếm thị trường xuất khẩuvà nhận gia công cho nước ngoài

1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIÀY DÉP

1.2.1 QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIÀY DÉP

Qui trình công nghệ sản xuất giày gồm hai giai đoạn: giai đoạn chuẩn bị vàgiai đoạn sản xuất Giai đoạn chuẩn bị được thực hiện ở phòng kỹ thuật mẫu

Giai đoạn sản xuất được thực hiện tại các phân xưởng Nội dung công việc củagiai đoạn chuẩn bị, các bước thực hiện và loại thiết bị sử dụng cho mỗi bướctrong giai đoạn sản xuất, đã được đưa ra trình bày chi tiết trong tài liệu [57].

1.2.2 HỆ THỐNG CAD/CAM CHO CÔNG NGHIỆP GIÀY DÉP

1.2.2.1 CÁC THÀNH PHẦN HỢP THÀNH

Hệä thống CAD/CAM trong ngành sản xuất giày dép gồm các hệ thống thànhphần như sau:

• Hệ thống thiết kế phom giày: Thiết kế trên máy tính, tạo ra các mô hìnhphom 3D mới

• Hệ thống thiết kế mẫu: Thiết kế trên máy tính, tạo ra các mẫu 2D, 3D từ dữliệu số của phom 3D

• Hệ thống thiết kế sơ đồ rập: Thiết kế trên máy tính, từ dữ liệu thiết kế mẫu,tạo ra các sơ đồ sắp xếp các chi tiết mẫu hợp lý đảm bảo tiết kiệm vật liệu.Dữ liệu thiết kế sơ đồ rập dùng cho hệ thống sản xuất mẫu

• Hệ thống định mức và quản lý vật tư: Tính toán định mức vật tư chi tiết vàquản lý vật tư bằng máy tính

• Hệ thống định mức thời gian sản xuất: Tính toán định mức kỹ thuật thời gianchế tạo chi tiết ở mỗi công đoạn sản xuất và thời gian của toàn bộ sản phẩm

- bằng máy tính

• Hệ thống thiết kế khuôn và lập trình CNC cho quá trình sản xuất phom: Thiếtkế khuôn, lập trình CNC gia công khuôn, lập trình gia công CNC phom từ dữliệu của phom 3D

1.2.2.2 MỘT SỐ HỆ THỐNG CAD/CAM CHO CÔNG NGHIỆP GIÀYDÉP

• Hãng Parmel [57] đưa ra hệ thống CAD/CAM trong công nghiệp giày dépnhư hình 1

Hình 1: Hệ thống CAD/CAM trong công nghiệp giày dép của hãng Parmel

Hệ thống bắt đầu từ việc số hoá phom giày, sau khi kiểm tra, phom giàysố được chuyển vào ngân hàng dữ liệu phom cho bộ phận thiết kế trên máy tínhđể thiết kế ra mẫu phom mới Các hệ thống khác, như: hệ thống thiết kế mẫu vànhảy cỡ, hệ thống tính chi phí vật liệu, hệ thống thiết kế khuôn, hệ thống lậptrình CNC đều dùng dữ liệu của mẫu phom mới thiết kế và đều được thực hiệntrên máy tính Dữ liệu của hệ thống thiết kế mẫu và nhảy cỡ được chuyển tới hệthống sắp xếp trên máy tính, rồi tới các hệ thống cắt Dữ liệu này còn được lưưtrữ vào ngân hàng dữ liệu mẫu cho sử dụng sau này Dữ liệu của hệ thống lậptrình CNC được chuyển tới hệ thống sản xuất khuôn và gia công phom giày trênmáy CNC.

• Hãng Crispin Dynamics [34] đưa ra hệ thống CAD/CAM trong công nghiệpgiày dép như hình 2

Hình 2: Hệ thống CAD/CAM trong công nghiệp giày dép của Crispin Dynamics

Hệ thống bắt đầu từ hệ thống thiết kế phom giày với công việc đầu tiên làsố hoá phom giày trên tay đo toạ độ (Model Tracer), dữ liệu này được chuyểnđến bộ phận thiết kế giày trên máy tính (Shoe Design) Bộ phận thiết kế giày làtrung tâm để các hệ thống khác khai thác dữ liệu của phom giày thiết kế, như:hệ thống thiết kế mẫu (Pattern Engineering), hệ thống thiết kế và gia côngkhuôn phom giày và đế trong (Last and Sole Mould Data), … đều dùng dữ liệuphom giày của hệ thống thiết kế phom giày Các hệ thống khác: cắt vật liệu,tính chi phí vật tư, lao động, … sử dụng dữ liệu của hệ thống thiết kế mẫu làm cơsở cho chương trình tính toán Crispin Dynamics nổi tiếng về giải pháp toàn bộhệ thống CAD/CAM trong công nghiệp giày dép Trong sơ đồ này, hãng đã đưa

ra một số modul phần mềm của các hệ thống hợp thành, như: Micro Cost, ShoeDesign, …

1.2.2.3 MỘT SỐ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CAD/CAM GẦN ĐÂY TẠIVIỆT NAM TRONG CÔNG NGHIỆP GIÀY DÉP

• Nhằm mục đích đưa ngành công nghiệp sản xuất giày dép trong nước hộinhập với các nước tiên tiến trên thế giới, một số nghiên cứu ứng dụngCAD/CAM cho ngành đã được các Thầy Cô, sinh viên, học viên cao học Khoa

cơ khí hoàn thành và triển khai vào thực tiễn sản xuất Đó là các vấn đề: hệthống tự động thiết kế sơ đồ rập, hệ thống nhân ni (nhảy cỡ) tự động [56], … Nóichung các nghiên cứu dụng đã đi theo hướng thiết kế mẫu và nhảy cỡ trên máytính Đi theo hướng này, đang và sẽ giải quyết được các vấn đề: nhảy cỡ các chitiết 2D, sắp xếp các chi tiết 2D, tính chi phí vật liệu, tính chi phí lao động, sảnxuất các chi tiết 2D bằng các thiết bị CAM, tạo ngân hàng dữ liệu các chi tiết2D So sánh với các sơ đồ hệ thống CAD/CAM, các nghiên cứu này đã giảiquyết được phần giữa Nếu tiếp tục có các nghiên cứu ứng dụng về phần đầu (hệthống thiết kế phom giày) và phần cuối (hệ thống thiết kế khuôn và lập trìnhCNC sản xuất phom), ngành giày dép Việt Nam sẽ có một hệ thống CAD/CAM

hoàn chỉnh Triển khai hệ thống này vào thực tiễn sản xuất, ngành giày dép ViệtNam sẽ có một bước tiến mạnh về hiện đại hoá công nghệ Cùng với hiện đạihoá thiết bị, các sản phẩm giày dép làm ra không những đẹp, đa dạng như hiệnnay mà còn Việt Nam sẽ trở thành một trong các quốc gia đứng đầu về chấtlượng giày dép Khi đó, sự đóng góp của ngành giày dép cho sự nghiệp pháttriển kinh tế Việt Nam không ở mức khiêm tốn như hiện nay.

• Một trong các nghiên cứu kể trên cũng đã nghiên cứu về các hệ thống cỡkhác nhau trên thế giới trong vấn đề nhảy cỡ phom giày và chiều dài của giày.Đây là cơ sở cho bài toán nhảy cỡ các mẫu 3D, nhảy cỡ phom giày từ phom giàythiết kế số

1.3 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NGƯỢC TRONG CÔNG NGHIỆP GIÀY DÉP

1.3.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ KỸ THUẬT NGƯỢC

• Theo hai giáo sư Kevin Otto và Kristin Wood [42], kỹ thuật ngược là giaiđoạn đầu của quá trình thiết kế lại sản phẩm mà ở đó một sản phẩm đượcnghiên cứu, tháo rời, phân tích, thử nghiệm, rút kinh nghiệm và được lập thành

tư liệu theo thuật ngữ của sản phẩm về tính năng, hình dạng, các tính chất vật lý,khả năng sản xuất và khả năng lắp ráp Sơ đồ phương pháp luận kỹ thuật ngượcvà thiết kế lại của hai ông như hình 3

• Theo [9], kỹ thuật ngược là một phương pháp kỹ thuật không truyền thốngdùng để phân tích một hệ thống nhằm mục đích nhận dạng và biểu diễn một hệthống hiện hữu ở một hình thái khác có cấp độ trừu tượng cao hơn.

• Với các đối tượng thiết kế mà chỉ quan tâm đến thuộc tính kích thước hìnhhọc (gọi là các đối tượng 3D), theo nhiều tài liệu ([1], [3], [4], [20], [36], …), kỹthuật ngược là một phương pháp thiết kế mà theo cách đó, mô hình CAD đượctạo ra từ một đối tượng đã có

Đối tượng thiết kế trong cơ khí và nhiều ngành công nghiệp khác (công nghiệp ôtô, công nghiệp hàng không, công nghiệp giày dép, …) là các đối tượng 3D, nêntừ đây trở đi, kỹ thuật ngược được hiểu theo định nghĩa này

1.3.2 CÁC CÔNG CỤ CỦA KỸ THUẬT NGƯỢC

Kỹ thuật ngược có công cụ là các thiết bị đo toạ độ (Coordinate MeasurementDevice) và phần mềm kỹ thuật ngược (Reverse Engineering Software)

1.3.2.1 Các thiết bị đo toạ độ

• Theo [3], các thiết bị đo toạ độ, gọi là các thiết bị số hoá, dùng để thu nhậndữ liệu hình học của đối tượng ở dạng toạ độ của các điểm (x, y, z) Sau quátrình này, tập hợp các điểm trên bề mặt đối tượng được mô tả như một đám mâycác điểm

• Theo [7], phần quan trọng của máy đo toạ độ là các đầu dò (Probe) được gắntrên bộ phận công tác Tuỳ theo nguyên lý thu nhận dữ liệu điểm của đầu dò,các thiết bị đo toạ độ được chia thành hai thành hai nhóm: đo tiếp xúc và đokhông tiếp xúc

- Đo tiếp xúc (Contact): Dữ liệu toạ độ các điểm trên bề mặt đối tượng đượcthu nhận nhờ đầu dò di chuyển đến chạm tiếp xúc vào bề mặt đối tượng

- Đo không tiếp xúc (Non-Contact): Dữ liệu toạ độ các điểm trên bề mặt đốitượng được thu nhận nhờ đầu dò dùng các hiệu ứng và định luật quang học

• Theo [56], các thiết bị đo toạ độ được chia thành một số loại sau:

- Bàn số hoá 2D (2D Digitizer Tablets)

- Thiết bị quét 2D (2D Scanners)

- Các tay đo cơ điện tử (Electro-Mechanical Measuring Arms), gồm hai loại:

+ Tay đo toạ độ

+ Máy đo toạ độ CMM (Coordinate Measurement Machine)

- Các thiết bị quét hình (Scanning Devices)

- Các thiết bị chụp ảnh 3D (Photogrammetry)

Một số thiết bị đo thường dùng như hình 4

Hình 4: Một số thiết bị đo toạ độ thường dùng

(1) Tay đo toạ độ (2) Máy đo toạ độ

• Theo [4], để thu nhận dữ liệu của các điểm trên bề mặt đối tượng đo, với cácthiết bị đo toạ độ có thể dùng các đầu dò phương pháp:

- Đo từng điểm bằng đầu dò chạm tiếp xúc (Touch Trigger Probe - TTP): Đầudò được điều khiển bằng tay, di chuyển tới chạm vào từng điểm trên đốitượng, rồi nhấn nút nhập để nhập toạ độ điểm đo

- Quét từng đường bằng đầu dò chạm tiếp xúc (Continuously Scanning Probe CSP): Đầu dò được điều khiển tự động nhờ sự xác lập các điểm đầu, điểmcuối, bước dò và hướng dò của người điều khiển thiết bị Tự động dò và thu

Đo từng điểm bằng một tia tín hiệu (Point Laser - PL): Đầu dò phát ra một tiatín hiệu, chiếu lên mặt đối tượng để thu nhận toạ độ từng điểm chiếu trên đốitượng.

- Quét từng đường bằng chùm tín hiệu (Line Scanner - LS): Đầu dò phát ramột chùm tín hiệu phẳng, chiếu lên mặt đối tượng để thu nhận toạ độ từngđiểm trên đường giao tuyến giữa bề mặt đối tượng và chùm tín hiệu

- Quét từng mặt bằng chùm tín hiệu (CCD Camera - CCD): Đầu dò phát ramột chùm tín hiệu không gian, chiếu lên mặt đối tượng để thu nhận toạ độcác điểm trong phần bề mặt đối tượng được chiếu tới

Hình 5: Các phương pháp đo trong quét toạ độ

Cũng theo [4], so sánh các phương pháp trên về độ chính xác của phép đo - tốcđộ đo, độ đơn giản - độ bền của thiết bị đo như hình 6

Hình 6: So sánh các phương pháp đo

Có thể thấy rằng: Phương pháp TTP tuy chậm nhất nhưng có độ chính xáccao nhất, thiết bị đơn giản nhất Phương pháp CSP tuy có tốc độ chậm (bằngphương pháp LS, chỉ nhanh hơn phương pháp TTP) nhưng độ chính xác khá cao(chỉ kém phương pháp TTP) Các phương pháp còn lại tuy có ưu điểm về thiết bịnhưng độ chính xác kém hơn lại đòi hỏi thiết bị phức tạp Hai phương pháp TTPvà CSP dùng cho nhóm thiết bị đo tiếp xúc Các phương pháp còn lại dùng chonhóm thiết bị đo không tiếp xúc, chủ yếu trong các trường hợp vật liệu của đốitượng đo mềm hoặc không yêu cầu cao về độ chính xác.

1.3.2.2 Phần mềm kỹ thuật ngược

Theo [56], phần mềm kỹ thuật ngược là các chương trình có khả năng chuyểnđổi dữ liệu các điểm đo của bề mặt đối tượng thành mặt gồm lưới các đa giáchay các mặt cong NURBS Phần mềm kỹ thuật ngược gồm hai loại:

- Phần mềm ứng dụng (Aplication Software): có khả năng tự động phủ mộtlưới các đa giác (thường là tam giác) qua tất cả các điểm dữ liệu Các phầnmềm này chia đám mây điểm dữ liệu thành các phần nhỏ, rồi trong mỗi phầncác điểm gần nhau được nối bằng các đa giác Sau việc này, đa diện kết quả

đi qua chính xác các điểm đo, nhưng số lượng đa diện rất lớn Có nhiều thuậttoán để tinh giản số lượng các đa giác và đa diện vẫn xấp xỉ các điểm đo([6], [10], [30], …) Mô hình bề mặt kết quả của đối tượng, nhận được sau khiphủ mặt các đa diện là mô hình mặt đa diện xấp xỉ

Hình 7: Dùng phần mềm phủ lưới đa giác chuyển đổi dữ liệu đo

- Phần mềm mô hình hoá 3D (3D Modeling Software): có khả năng tạo cácđường cong, mặt cong NURBS qua các điểm dữ liệu nhờ tương tác giữa ngườisử dụng và giao diện của phần mềm.

Hình 8: Dùng phần mềm mô hình hoá 3D chuyển đổi dữ liệu đo

1.3.3 MỘT SỐ QUI TRÌNH THIẾT KẾ SẢN PHẨM BẰNG KỸ THUẬTNGƯỢC

• Theo CMMSoft [18], qui trình thiết kế sản phẩm bằng kỹ thuật ngược nhưhình 9

- Qui trình bắt đầu từ việc số hoá đối tượng đo trên một thiết bị đo toạ độ(chẳng hạn máy CMM), dữ liệu đo này được chuyển vào phần mềm kỹ thuậtngược phù hợp để thiết kế tạo thành mô hình CAD như mẫu Sau khi chỉnhsửa, dữ liệu CAD của mô hình được dùng để tạo đường chạy dao cho máyCNC Máy CNC gia công được đối tượng mới sẽ được kiểm tra để quyết địnhchấp nhận thiết kế hay không Nếu đối tượng gia công không đạt như mẫu, sẽphải thực hiện số hoá lại đối tượng Nếu đạt, dữ liệu thiết kế sẽ được dùngcho các bộ phận CAD/CAM khác

- Qui trình này cũng chỉ ra một cách khác để có thể chấp nhận kết quả đo haykhông, bằng cách dùng dữ liệu đo để tạo đường chạy dao cho gia công CNC.Rồi căn cứ vào đối tượng mới được gia công CNC để quyết định tương tự nhưtrên

Hình 9: Sơ đồ qui trình thiết kế sản phẩm bằng kỹ thuật ngược của CMMSoft.

• Theo Stephen M Hollister [56], các điều cần lưu ý khi áp dụng phương phápkỹ thuật ngược với một đối tượng 3D như sau:

1- Căn cứ vào đối tượng đo và mục đích sử dụng tiếp sau của mô hình thiết kếđể lựa chọn mô hình mặt kết quả là đa diện hay mặt cong NURBS Từ đó sẽ

lựa chọn phần mềm kỹ thuật ngược sử dụng là phần mềm ứng dụng hay phầnmềm mô hình hoá 3D tương ứng.

- Nếu mô hình mặt kết quả chỉ dùng để thuyết trình báo cáo, phân tíchphần tử hữu hạn (Finite Element Analysis - FEA), phân tích động học lưuchất (Computational Fluid Dynamics - CFD -Analysis), … thì nên chọn môhình đa diện

- Nếu mô hình mặt kết quả dùng làm dữ liệu cho thiết kế lại, thì mô hìnhkết quả phải là các mặt cong NURBS và tất nhiên phải chọn phần mềmmô hình hoá 3D phù hợp

2- Sau khi đã chọn mô hình kết quả và phần mềm kỹ thuật ngược phù hợp thìcông việc tiếp theo là chọn thiết bị đo phù hợp Rồi tiến hành đo, xuất dữliệu đo, đọc dữ liệu đo vào phần mềm đã chọn để thiết kế mô hình kết quả.Chẳng hạn: Nếu mô hình kết quả là đa diện thì dùng phần mềm ứng dụng phủlưới đa giác sẽ có kết quả nhanh chóng Mô hình này khi cần vẫn có thểchuyển sang mô hình mặt cong NURBS nhưng sẽ có nhiều việc phải làm.3- Với mô hình kết quả là các mặt cong NURBS thì cần chú ý:

- Để kết quả nội suy chính xác, mặt cong NURBS phải được xác định bởimột lưới các điểm được tổ chức theo các hàng và các cột - gọi là mảnhNURBS dạng chữ nhật Lưới các điểm không được tổ chức thành các hàngvà các cột thì mảnh NURBS nội suy từ chúng sẽ không chính xác

- Vì vậy trước khi số hoá, cần phải xem xét đối tượng để hình dung nó sẽđược phân chia thành các mảnh NURBS dạng chữ nhật như thế nào Xácđịnh tất cả các đường mà sau khi số hoá chúng trở thành các mép của cácmảnh NURBS Các mảnh NURBS dạng chữ nhật thì tương ứng với cácmảnh dạng chữ nhật trên bề mặt đối tượng Các mép của các mảnhNURBS thì tương ứng với các mép đo trên đố tượng Chia bề mặt đốitượng đo thành càng nhiều mảnh dạng chữ nhật thì các mặt cong NURBS

của kết quả thiết kế càng chính xác, nhưng dung lượng file mặt cong thiếtkế sẽ càng lớn, khó khăn cho ứng dụng tiếp sau Số lượng mảnh dạng chữnhật chia trên bề mặt đối tượng tuỳ thuộc vào yêu cầu về độ chính xácthiết kế.

Hình 10: Chia mặt đo thành các mảnh chữ nhật

4- Để thiết kế đối tượng bằng các mặt NURBS từ dữ liệu đo, các bước tuần tựphải thực hiện gồm:

- Bước 1: Đọc dữ liệu thô đã đo vào phần mềm mô hình hoá 3D Nếu các điểm

trên các mép đo không được xuất ra ở dạng các polyline thì cần phải sử dụngmột phần mềm để có thể nối các điểm này thành các polyline tương ứng vớicác mép

- Bước 2: Phù hợp mỗi polyline bằng một đường cong Bước này có thể không

cần thiết nếu phần mềm mô hình hoá 3D đã chọn có thể làm việc với cácpolyline

- Bước 3: Sử dụng lệnh phù hợp để tạo mặt NURBS nội suy qua các mép của

nó

- Bước 4: Kiểm tra NURBS vừa tạo ra bằng cách so sánh với các điểm dữ liệu

thô đã nhập Một số phần mềm mô hình hoá 3D có công cụ cho phép thấy vịtrí và độ lớn của các lỗi Nếu phần mềm đã chọn không có chức năng này,cần phải sử dụng các chương trình để xem xét mặt cong NURBS ở tất cả cáchướng và phóng to để xác định các lỗi

- Bước 5: Lặp lại từ bước 2 đến bước 4 cho mỗi mặt cong NURBS cần được

- Bước 6: Xuất các mặt cong NURBS kết quả sang file có định dạng IGES.

1.3.4 ỨNG DỤNG KỸ THUẬT NGƯỢC TRONG CÔNG NGHIỆP GIÀYDÉP

• Một số sơ đồ thiết kế phom giày dép dùng kỹ thuật ngược trên thế giới

Thiết kế phom giày dép bằng kỹ thuật ngược là lĩnh vực đang được quan tâm cảtrong nghiên cứu lẫn ứng dụng Những hệ thống thiết kế phom giày dép này baogiờ cũng được bắt đầu từ việc số hoá phom giày dép: Dùng tay đo toạ độ, nhưShoelast3D [46], Shoemaster [26], …; dùng máy CMM như Renishaw [31]; dùngthiết bị chiếu tia laser như Newlast [27],; … Đặc biệt đã có những nghiên cứu đểsố hoá bàn chân để lấy dữ liệu tạo phom giày dép phù hợp bàn chân đồng thờibổ sung vào ngân hàng dữ liệu phom giày dép [50], [54] Tài liệu [54] còn đưa

ra hệ thống bốn thiết bị quét 2D để đo bàn chân

Sau đây là một số sơ đồ thiết kế phom giày dép bằng kỹ thuật ngược:

- Luis Almeida [46] cùng cộng sự đưa ra hệ thống thiết kế phom giày như hình11

Hình 11: Hệ thống thiết kế phom giày dép của Shoelast 3D

- Sangkun Park [54] cùng cộng sự đưa ra hệ thống thiết kế phom giày phù hợpbàn chân như hình 12 Trong sơ đồ chỉ rõ: Phom giày và bàn chân được đo

bằng hệ thống đo bàn chân Các dữ liệu số của phom giày và bàn chân đođược chuyển tới hệ thống thiết kế phom giày Bộ phận thiết kế của hệ thốngthiết kế phom với kinh nghiệm thiết kế, dùng các dữ liệu đo này và kết hợpvới các thông tin về thị hiếu thời trang hoặc yêu cầu người đặt hàng, để thiếtkế những phom giày phù hợp.

Hình 12: Hệ thống thiết kế phom giày dép phù hợp bàn chân

• Công nghiệp sản xuất giày dép Việt Nam, đến nay chưa có một hệ thốngthiết kế phom giày Một số lý do cơ bản như sau:

- Công tác thiết kế phom giày dép còn yếu Ở một số doanh nghiệp giày déplớn, việc thiết kế phom giày trên máy vi tính hầu hết mới chỉ là thiết kế lạivới phương pháp thủ công

- Sự yếu kém này, một phần là do các doanh nghiệp giày dép chưa quan tâmđến công tác thiết kế Mặt khác, tâm lý trông chờ về nguồn phom nhập từnước ngoài và nguồn phom của một số cơ sở sản xuất phom bằng máy chéphình cơ khí (chất lượng bề mặt kém, nhảy cỡ bằng tay - kích thước khôngchuẩn theo quốc tế); làm cho việc sản xuất phom CNC cũng như thiết kếphom không được phát triển Điều này, nếu không được thay đổi, thì công

phom giày dép của nước ngoài và giày dép Việt Nam không có độ khí tốt;tuy có hình thức đẹp, đa dạng nhưng không phù hợp với việc đi bộ.

- Việc áp dụng phương pháp thiết kế mới như phương pháp thiết kế bằng kỹthuật ngược, chưa được nghiên cứu một cách đầy đủ về qui trình thiết kế, vềkhả năng áp dụng trong điều kiện Việt Nam (nghiên cứu và sản xuất) Bởi vìcác thiết bị này tương đối đắt tiền, rất ít doanh nghiệp có thể trang bị được.Tại Triển Lãm Da Giày Quốc Tế tổ chức tại thành phố Hồ Chí Minh đầutháng 07 / 2002, giải pháp CAD của Crispin Dynamics được bán với giákhoảng 80 ngàn USD, giải pháp CAD/CAM cho phom giày dép của Newlastđược chào bán với giá khoảng 180 ngàn USD Đặc biệt với chi tiết phom giàydép có mặt cong tự do, trơn láng và không có mặt phẳng đối xứng phải cómột cách làm đặc biệt

• Để ứng dụng phương pháp kỹ thuật ngược vào công tác thiết kế các đối tượng3D phức tạp trong các ngành công nghiệp nói chung và đưa ngành công nghiệpsản xuất giày dép Việt Nam phát triển bền vững, tiến tới có một hệ thốngCAD/CAM hoàn chỉnh Cần phải có một sự nghiên cứu, xây dựng một qui trìnhthiết kế các đối tượng 3D bằng kỹ thuật ngược với các công cụ hiện có trongnước Ứng dụng qui trình này để xây dựng và thực nghiệm qui trình thiết kếphom giày dép bằng kỹ thuật ngược, với máy đo toạ độ CMM Mitutoyo BeyondA504 có tại Phòng Thí Nghiệm Đo Lường Khoa Cơ Khí Trường ĐHBK TPHCMvà phần mềm Pro/Engineer - một công cụ thiết kế mô hình khối mạnh và chínhxác đang được ưa dùng trong thiết kế cơ khí

1.4 NHIỆM VỤ CỦA LUẬN VĂN

Nhiệm vụ của luận văn nhằm nghiên cứu để nắm vững công nghệ thiết kế phomgiày dép bằng kỹ thuật ngược

Những vấn đề cụ thể cần giải quyết bao gồm:

• Xây dựng qui trình tổng quát thiết kế đối tượng 3D bằng kỹ thuật ngược.

• Xây dựng qui trình thiết kế phom giày dép bằng kỹ thuật ngược với máyCMM và phần mềm Pro/Engineer

• Phân tích cấu trúc phom giày, khả năng của máy CMM, khả năng của phầnmềm để tiến hành các công việc chuẩn bị số hoá, gồm:

- Xác định các đường cong cần số hoá của phom giày

- Lựa chọn phương án đo phù hợp

- Lựa chọn dạng dữ liệu phù hợp

- Thiết kế và chế tạo đồ gá đo phom

• Đo phom giày dép trên máy CMM Mitutoyo Beyond A504

• Thiết kế phom giày dép từ dữ liệu đo, gồm:

- Chuyển đổi và tinh chế dữ liệu phù hợp

- Thiết kế phom giày dép từ dữ liệu điểm

- Phân tích đánh giá sai số thiết kế

• Phân tích các khả năng ứng dụng của phom giày thiết kế bằng kỹ thuậtngược

CHƯƠNG 2

XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ PHOM GIÀY

BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

!"#

-2.1 XÂY DỰNG QUI TRÌNH TỔNG QUÁT THIẾT KẾ ĐỐI TƯỢNG 3D BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

2.1.1 NHỮNG CƠ SỞ ĐỂ XÂY DỰNG QUI TRÌNH

2.1.1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỐI TƯỢNG 3D

Các đối tượng 3D trong cơ khí và nhiều ngành công nghiệp khác thườngcó mặt cong biên phức tạp, mô hình thiết kế bằng kỹ thuật ngược sẽ được dùngcho các quá trình CAD/CAM tiếp sau, nên mô hình kết quả phải là các mặt congNURBS dể đảm bảo độ trơn láng cũng như độ chính xác Mặt khác, đối với cácdoanh nghiệp Việt Nam, các thiết bị đo toạ độ vốn rất đắt tiền không phải dễtrang bị Đầu tư cho thiết kế đòi hỏi sản phẩm thiết kế phải chính xác, đem lạihiệu quả cho sản xuất kinh doanh Điều này chỉ có thể đáp ứng với mặt congthiết kế là các mặt NURBS

2.1.1.2 CÁC THIẾT BỊ ĐO TOẠ ĐỘ

• Hiện nay một số cơ sở trong nước đang nghiên cứu chế tạo tay đo toạ độ, mộtsố khác được trang bị thiết bị quét hình (Scanning Devices), máy đo toạ độ(Coordinate Measurment Machine - CMM), … Khoa Cơ Khí Trường Đại HọcBách Khoa TPHCM được trang bị một máy đo toạ độ CMM Mitutoyo BeyondA504

• Các thiết bị đo toạ độ đều có phần mềm kèm theo, để thu nhận và kết xuấtdữ liệu đo ở nhiều dạng khác nhau phù hợp với các chương trình CAD

2.1.1.3 CÁC PHẦN MỀM MÔ HÌNH HOÁ 3D

Các phần mềm mô hình hoá 3D chuyển đổi dữ liệu đo thành mô hình CAD vớicác mặt cong NURBS Một số phần mềm này hiện đang được dùng thông dụngtrong thiết kế, như: Mechanical Desktop, Pro/Engineer, Cimatron, …

2.1.1.4 KHẢ NĂNG LẬP TRÌNH - GIA CÔNG CNC

Việc lập trình NC cho gia công CNC cũng đang được dùng rất phổ biến trong giacông khuôn mẫu và gia công chi tiết

2.1.2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH TỔNG QUÁT THIẾT KẾ ĐỐI TƯỢNG 3D

2.1.2.1 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUI TRÌNH

Từ sơ đồ qui trình của CMMSoft và sự phân tích của Stephen M Hollister; kếthợp với các cơ sở thực tế kể trên Qui trình thiết kế đối tượng (mẫu đo) 3D bằngkỹ thuật ngược gồm bốn giai đoạn với trình tự các bước được đề xuất như sau:

1- Giai đoạn chuẩn bị

- Tiến hành nghiên cứu cấu trúc hình học của mẫu đo để xác định yêu cầuvề độ chính xác thiết kế

- Lựa chọn phần mềm mô hình hoá 3D và thiết bị đo phù hợp với yêu cầuvề độ chính xác thiết kế

- Chia toàn bộ mặt cong cần số hoá thành các mảnh dạng chữ nhật

- Xác định các đường cần số hoá, gồm các mép của các mảnh dạng chữnhật và một số đường khác (nếu có), như: các giao tuyến rõ nét, cácđường cong có tính khắc hoạ, …

- Lựa chọn trình tự và phương pháp đo các đường cần số hoá nói trên chophù hợp với thiết bị đo và khả năng chế tạo đồ gá đo (nếu có)

- Lựa chọn dạng dữ liệu xuất từ thiết bị đo, lựa chọn dữ liệu chuyển đổiphù hợp với phần mềm mô hình hoá 3D sử dụng

- Chế tạo đồ gá đo (nếu có)

Đây là giai đoạn khá phức tạp vì các quyết định chọn lựa có ảnh hưởng lẫn nhau

2- Giai đoạn đo đối tượng

- Lắp đặt mẫu đo cùng đồ gá (nếu có) trong không gian đo của thiết bị đo

- Thực hiện các công việc cho chuẩn bị đo

- Đo các đường cong cần số hoá theo trình tự và phương pháp đã lựa chọn

- Dùng phần mềm đo trong thiết bị đo để xuất dữ liệu đo

3- Giai đoạn thiết kế đối tượng từ dữ liệu đo

- Chuyển đổi định dạng dữ liệu xuất từ thiết bị đo phù hợp với phần mềmmô hình hoá 3D sử dụng

- Thiết kế đối tượng mới từ dữ liệu đo đã chuyển đổi định dạng

+ Đọc dữ liệu đo vào phần mềm sử dụng

+ Thiết kế các đường cong NURB tương ứng với các đường đã số hoá.+ Thiết kế các mặt cong NURBS tương ứng với các mảnh dạng chữnhật trên mẫu đo

+ So sánh từng mặt cong NURBS vừa tạo với dữ liệu đo nếu không đạtphải chỉnh sửa các đường cong hoặc đo lại; nếu đạt thì chấp nhận mặt congđó

- Xuất các mặt cong thiết kế sang định dạng igs

4- Giai đoạn gia công CNC và kiểm tra

- Lập trình CNC với dữ liệu hình học thiết kế cho gia công trên máy CNC.

- Gia công khuôn hoặc gia công đối tượng mới trên máy CNC

- Kiểm tra sản phẩm, nếu đạt thì dữ liệu thiết kế được chấp nhận chuyểnsang các bộ phận CAD/CAM khác, nếu không đạt phải thực hiện đo lạimẫu

2.1.2.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA QUI TRÌNH

Qui trình thiết kế mô tả ở trên được biểu diễn ở dạng sơ đồ khối như hình 13

Hình 13: Qui trình tổng quát thiết kế đối tượng 3D bằng kỹ thuật ngược.

2.2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ PHOM GIÀY BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

2.2.1 NHỮNG CƠ SỞ ĐỂ XÂY DỰNG QUI TRÌNH

Qui trình thiết kế phom giày bằng kỹ thuật ngược được ứng dụng từ qui trìnhthiết kế các đối tượng 3D bằng kỹ thuật ngược ở trên và được xây dựng cụ thểhơn căn cứ vào đặc điểm chi tiết thiết kế (phom giày), khả năng của thiết bị đotoạ độ (CMM) và khả năng của phần mềm mô hình hoá 3D (Pro/Engineer)

2.2.1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHOM GIÀY

Toàn bộ mặt cong của phom giày là mặt cong trơn láng và không đối xứng quabất kỳ mặt phẳng nào cắt ngang qua nó Để đặt phom giày trong không gian đovà tiến hành đo phom giày trên máy CMM, cần phải thiết kế đồ gá phù hợp

2.2.1.2 MÁY ĐO TOẠ ĐỘ CMM MITUTOYO BEYOND A504

- Máy Mitutoyo Beyond A504 là máy đo toạ độ có cấu trúc thuộc máy CMMkiểu đứng dạng cầu dịch chuyển, bàn cố định Máy được điều khiển bằng khínén, hộp giao tiếp đặt trên bàn máy cho phép điều khiển bộ phận công tác cógắn đầu dò di chuyển đến nới cần đo

- Máy có độ chính xác cao và cho phép số hoá chuỗi điểm của đường congtheo hai cách: TTP và CSP (xem phần 1.3.2.1 chương 1) Phương pháp TTPđược thực hiện thủ công nên rất phù hợp với các đường cong ghềnh, nhưngtốc độ số hoá rất chậm Phương pháp CSP được thực hiện tự động nên rất phùhợp với các đường cong phẳng, đặc biệt khi các đường cong này nằm trên cácmặt phẳng song song cách đều nhau

- Phần mềm đo GEOPACK-Win kèm theo máy xuất dữ liệu ở nhiều kiểu địnhdạng khác nhau, trong đó có hai kiểu đáng chú ý là gws (định dạng ASCII)và igs (định dạng polyline)

2.2.1.3 PHẦN MỀM MÔ HÌNH HOÁ PRO/ENGINEER 2000I

- Phần mềm Pro/Engineer là phần mềm thiết kế mô hình cấu trúc khối thểhiện đối tượng thiết kế ba chiều chính xác hơn nhừng phần mềm thiết kế môhình cấu trúc mạng lưới.

- Phần mềm Pro/Engineer có các công cụ thiết kế mạnh, chẳng hạn: cho phépthiết kế chi tiết từ dữ liệu điểm có định dạng pts (định dạng ASCII), thiết kếđường cong NURB qua chuỗi điểm, thiết kế mặt cong NURBS qua lưới cácđường cong, thiết kế chi tiết gồm nhiều bộ phận thành phần, …

- Với các lệnh Import / Export, phần mềm Pro/Engineer cho phép đọc vào /xuất ra các file dữ liệu có định dạng của hệ thống CAD/CAM, như igs, stl, …

- Phần mềm Pro/Engineer còn có chức năng lập trình NC phục vụ gia công Cóthể sử dụng chức năng này để lập trình theo công nghệ CAD/CAM [48]

Hình 14: Hai công cụ cho thiết kế phom giày bằng kỹ thuật ngược

(1) - Máy CMM thu nhận toạ độ của các điểm và xuất dữ liệu đo

(2) - Phần mềm Pro/Enginee cho phép thiết kế mô hình 3D từ dữ liệu đo

2.2.2 XÂY DỰNG QUI TRÌNH THIẾT KẾ PHOM GIÀY BẰNG KỸ THUẬT NGƯỢC

2.2.2.1 CÁC GIAI ĐOẠN CỦA QUI TRÌNH

Ứng dụng qui trình tổng quát thiết kế các đối tượng 3D xây dựng ở trên, kết hợpvới các cơ sở để xây dựng qui trình: đặc điểm của phom giày, khả năng của máyCMM, khả năng của phần mềm Pro/Engineer Qui trình thiết kế phom giày bằngkỹ thuật ngược cũng gồm bốn giai đoạn với trình tự các bước được đề xuất nhưsau:

1- Giai đoạn chuẩn bị

- Tiến hành nghiên cứu cấu trúc hình học của phom giày để xác định yêucầu về độ chính xác thiết kế

- Chia toàn bộ bề mặt phom giày thành các mảnh dạng chữ nhật

- Xác định các đường cần số hoá của phom giày, gồm các mép của cácmảnh dạng chữ nhật và một số đường khác, như: các giao tuyến rõ nét,các đường cong có tính khắc hoạ, …

- Lựa chọn trình tự và phương pháp đo các đường cần số hoá nói trên chophù hợp với máy CMM và khả năng chế tạo đồ gá đo

- Lựa chọn dạng dữ liệu xuất từ máy CMM, lựa chọn dữ liệu chuyển đổiphù hợp với phần mềm Pro/Engineer

- Thiết kế và chế tạo đồ gá đo

2- Giai đoạn đo phom giày

- Lắp đặt cụm đồ gá - phom giày lên bàn máy CMM và thực hiện các côngviệc chuẩn bị đo

- Đo các đường cong cần số hoá theo trình tự và phương pháp đã lựa chọn

- Dùng phần mềm đo GEOPAK-Win của máy CMM để xuất dữ liệu đo

3- Giai đoạn thiết kế phom giày từ dữ liệu đo

- Chuyển đổi và tinh chế dữ liệu xuất từ máy CMM phù hợp với phần mềmPro/Engineer

- Thiết kế đối tượng phom giày từ dữ liệu đo đã chuyển đổi và tinh chế

+ Thiết kế các đường cong NURB tương ứng với các đường đã số hoá.+ Thiết kế các mặt cong NURBS tương ứng với các mảnh dạng chữnhật trên phom đo.

+ So sánh từng mặt cong NURBS vừa tạo với dữ liệu đo nếu không đạtphải chỉnh sửa các đường cong hoặc đo lại; nếu đạt thì chấp nhận mặt congđó

- Xuất các mặt cong của phom thiết kế sang định dạng igs

4- Giai đoạn gia công CNC và kiểm tra

- Lập trình CNC với dữ liệu hình học của phom giày thiết kế cho gia côngtrên máy CNC

- Gia công khuôn hoặc gia công phom giày mới trên máy CNC

- Kiểm tra sản phẩm, nếu đạt thì dữ liệu thiết kế phom được chấp nhậnchuyển sang các bộ phận CAD/CAM khác, nếu không đạt phải thực hiện

đo lại phom trên máy CMM

2.2.2.2 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA QUI TRÌNH

• Qui trình thiết kế mô tả ở trên được biểu diễn ở dạng sơ đồ khối như hình 15

• Do điều kiện thực tế trong nước chưa có máy CNC chuyên dùng cho gia côngcông phom giày Các cơ sở sản xuất và nghiên cứu mới chỉ có máy phay CNC 3trục Để có thể gia công CNC phom giày trên máy phay CNC 3 trục, yêu cầuphải có đồ gá chính xác Trong điều kiện đó, và xét về nguyên lý thì mô hìnhCAD là cơ sở dữ liệu quan trọng để triển khai chức năng CAM Nên phần thựcnghiệm qui trình chỉ thực hiện đến hết giai đoạn thứ ba Và để kiểm tra tínhchính xác của mô hình phom giày thiết kế, luận văn sẽ thực hiện phân tích đánhgiá, sai số thiết kế Luận văn cũng thực hiện phân tích khả năng ứng dụng củaphom giày thiết kế bằng kỹ thuật ngược

Hình 15: Qui trình thiết kế phom giày dùng kỹ thuật ngược.

CHƯƠNG 3

CÁC CÔNG VIỆC

CHUẨN BỊ SỐ HOÁ

Hình 16: Phom giày điền đầy phần không gian bên trong giày

• Phom giày có thể ở dạng liền khối hay hai nửa ghép với nhau bằng bản lề,nhưng nói chung phom giày có cấu trúc hình học chung gồm các phần: phần mu,