chế tạo thiết bị quét laser dùng trong kỹ thuật ngược phục vụ đào tạo tại trường đại học nha trang

-1-

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật ngược được ra đời từ những thập niên 90 của thế kỷ trước và

đã được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực phát triển nhanh sản phẩm,

tạo ra nhiều mẫu mã, kiểu dáng khác nhau nhằm đáp ứng kịp thời với nhu

cầu, đòi hỏi ngày càng cao của xã hội. Tại Việt Nam, nhiều công ty về chế tạo

máy, nhất là các công ty khuôn mẫu, đồ chơi trẻ em, đã áp dụng kỹ thuật

ngược để thiết kế và phát triển sản phẩm. Tuy nhiên, đa số trường đại học có

đào tạo ngành chế tạo máy ở nước ta lại chưa có điều kiện để cho sinh viên

tiếp cận với kỹ thuật này. Một trong những nguyên nhân là do thiết bị dùng

trong kỹ thuật ngược tương đối đắt. Trường Đại học Nha Trang cũng không

phải ngoại lệ.

Để phần nào tháo gỡ vướng mắc trên, em đã chọn đề tài “Chế tạo thiết

bị quét laser dùng trong kỹ thuật ngược phục vụ đào tạo tại trường Đại học

Nha Trang” để làm đồ án tốt nghiệp. Nội dung thực hiện trong đề tài này gồm

5 chương:

Chƣơng 1: Tổng quan về kỹ thuật ngƣợc

Chƣơng 2: Xây dựng kết cấu thiết bị

Chƣơng 3: Chế tạo thiết bị

Chƣơng 4: Quét thử nghiệm và hiệu chỉnh thiết bị

Kết luận và đề xuất ý kiến

Được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn, sự đóng góp ý kiến của bạn

bè và sự nỗ lực của chính bản thân không mệt nghỉ đã giúp em hoàn thành

xong đề tài này. Mặc dù đã cố gắng tuy nhiên do trình độ còn hạn chế và kinh

phí eo hẹp nên đồ án còn nhiều khiếm khuyết. Rất mong nhận được sự đóng

góp ý kiến từ thầy cô và bạn bè.

Xin chân thành cảm ơn !

Nha Trang, tháng 7 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Phan Dũng Sỹ

-2-

LỜI CẢM ƠN

Thấm thoát đã gần 4 năm của giảng đường đại học, để có ngày nhận quyết

định làm đề tài tốt nghiệp và hoàn thành đề tài này, đó không chỉ là sự cố

gắng của riêng bản thân em mà bên cạnh đó còn có rất nhiều sự ủng hộ, dạy

bảo và giúp đỡ của gia đình, thầy cô và bạn bè, đây thật sự là một chặn đường

dài chan chứa bao nỗi vui buồn nhưng cùng vô cùng ý nghĩa. Thông qua đề

tài này, em xin có lời cảm ơn đến tất cả những người đã quan tâm giúp đỡ em

trong những tháng ngày đại học:

Đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn tất cả những thầy cô của trường Đại

học Nha Trang nói chung và những thầy cô trong khoa Cơ khí, Bộ môn Chế

Tạo Máy, Xưởng cơ khí nói riêng đã dạy dỗ và dìu dắt em từ những ngày đầu

bước vào giảng đường đại học.

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Thầy TS. Nguyễn Văn

Tường đã tình giúp đỡ và chỉ bảo, động viên em trong quá trình thực hiện đề

tài này.

Qua đây, em cũng muốn nói lời cảm ơn đến gia đình, đặc biệt là bố mẹ,

anh chị em đã tạo điều kiện thuận lợi từ vật chất đến tinh thần để em có thể

hoàn thành khoá học.

Cuối cùng xin cảm ơn bạn Đỗ Tùng lớp 50CT2 đã rất nhiệt tình cố vấn,

thầy Vũ Hoàng Thanh, anh Tiến công ty TNHH Hồng Thành, anh Phương tổ

phó bảo trì sân golf Vinpearland, anh Nhân, anh Giang Meslab, anh Tuấn Hà

Nội… đã cùng giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Phan Dũng Sỹ

-3-

LỜI CAM ĐOAN

Sinh viên: Phan Dũng Sỹ, lớp 50CT2 nghiêm chỉnh chấp hành tốt nội quy làm

tốt nghiệp và không sao chép nội dung đề tài. Nội dung đề tài này do chính

tác giả thực hiện từ ngày 20/2/2012 đến ngày 2/6/2012.

Sinh viên thực hiện

Phan Dũng Sỹ

-4-

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NGƢỢC

1.1 Mở đầu

Từ những năm đầu thập niên 90 của thế kỷ trước, kỹ thuật ngược

(Reverse Engineering), đã được nghiên cứu và ứng dụng trong lĩnh vực phát

triển nhanh sản phẩm, tạo ra nhiều mẫu mã, kiểu dáng khác nhau nhằm đáp

ứng kịp thời với nhu cầu, đòi hỏi ngày càng cao của xã hội. Đặc biệt trong

lĩnh vực thiết kế mô hình 3D từ mô hình cũ đã có sẵn nhờ sự trợ giúp của máy

tính thông qua các gói phần mềm CAD/CAM [2, trang 7].

Để chế tạo sản phẩm, đầu tiên người thiết kế phải hiểu rõ kết cấu, chức

năng của chi tiết, sau đó thiết kế và gia công trên các phần mềm CAD/CAM

để tạo ra sản phẩm, tuy nhiên việc thiết kế ban đầu (dữ liệu đầu vào) mất rất

nhiều thời gian, công sức, năng suất thấp. Trong thực tế, người ta cần chế tạo

những mẫu có sẵn mà chưa (hoặc không) có mô hình CAD tương ứng (đồ cổ

chẳng hạn), những chi tiết đã ngừng sản xuất từ lâu, những chi tiết không rõ

xuất xứ, bộ phận con người, động vật,… Để tạo được mẫu của những sản

phẩm này, trước đây người ta đo đạc rồi vẽ phác lại 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 phức tạp. Ngày nay người ta đã sử

dụng máy quét hình để quét hình dáng của chi tiết sau đó nhờ các phần mềm

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

hình CAD 3D với độ chính xác cao. Mô hình 3D này có thể được chỉnh sửa

nếu cần [2, trang 7]. Vậy quy trình để thiết kế và chế tạo một sản phẩm theo

kỹ thuật ngược như sau: sản phẩm - đo và kiểm tra - tái thiết kế - tạo mẫu thử

và kiểm tra - sản phẩm [4].

Sau đây là một số lý do sử dụng kỹ thuật ngược.

- Một số sản phẩm gốc đầu tiên đã không sản xuất từ lâu, nhưng khách

hàng cần sử dụng sản phẩm đó lại.

- Sản phẩm đầu tiên đã ngừng sản xuất từ lâu,…sản phẩm gốc đã trở

nên lỗi thời, cổ xưa.

- Sản phẩm ban đầu đã mất tài liệu thiết kế.

-5-

- Tạo lại dữ liệu hoặc chế tạo từng phần mà không có dữ liệu CAD,

hoặc với dữ liệu đã trở nên quá lỗi thời hoặc đã bị mất.

- Kiểm tra và quản lý chất lượng, so sánh chế tạo từng bộ phận được

thiết kế trong mô hình CAD.

- Một vài sản phẩm xấu cần loại ra… chất lượng quá kém, đòi hỏi cần

phải cải thiện, giảm mức phế phẩm ở giá trị thấp nhất.

- Thăm dò thị trường và cải tiến sản phẩm

- Tạo dữ liệu 3D từ những nét đặc biệt, mô hình hoặc tạo một tác phẩm

điêu khắc.

- Sáng tạo ra các kiểu răng, hoặc phẩu thuật lắp ráp các bộ phận cơ thể,

tạo ra một loạt thân thể từng phần hoặc lập kế hoạch phẩu thuật [6, trang 3].

1.2 Một số ứng dụng của kỹ thuật ngƣợc trong công nghiệp

1.2.1 Kỹ thuật ngược trong ngành công nghiệp ô tô

Hình 1.1 Quy trình áp dụng kỹ thuật ngược ở các công ty ô tô của Nhật.

-6-

Để sản xuất ra một chiếc ô tô phải mất rất nhiều thời gian. Theo như

các phương pháp truyền thống sử dụng bộ ba CAD/CAM/CAE thì phải mất

trên 3 tháng mới hoàn thành xong sản phẩm. Các công ty Nhật Bản chọn

phương án dùng kỹ thuật ngược để có thể rút ngắn thời gian thiết kế cũng như

cạnh tranh thị trường trên thế giới và quy trình mà họ áp dụng rất thành công.

Hình 1.1 biểu diễn quy trình áp dụng kỹ thuật ngược ở các công ty ô tô của

Nhật [6, trang 142]. Hiện nay quy trình này cũng được nhiều công ty sản xuất

ô tô trên thế giới áp dụng.

Các bước thực hiện khi áp dụng kỹ thuật ngược trong sản xuất ô tô như

sau:

Bước 1: Tạo mô hình đất sét

Hình 1.2 Tạo mô hình đất sét Hình 1.3 Dán keo lên mô hình

Bước 2: Quét mẫu đất sét dùng thiết bị quét laser.

Bước 3: Xử lý dữ liệu quét bằng phần mềm chuyên dụng

Hình 1.4 Mô hình CAD sau khi xử lý.