Đo kiểm thân xe ô tô kết hợp Solutionix C500 và Photogrammetry

Quét 3D các vật thể lớn lên đến vài mét mà vẫn đảm bảo được độ chính xác lên đến vài chục micron là một thử thách khá lớn đối với nhiều máy quét 3D hiện nay. Đặc biệt trong công việc đo kiểm thân xe ô tô, nếu chỉ quét theo phương pháp thông thường thì sai số thể tích của dữ liệu quét có thể lên đến vài milimet, không thể đáp ứng yêu cầu về độ chính xác cao khi kiểm tra.

Để giải quyết vấn đề này, đội ngũ kỹ thuật của 3DS đã áp dụng phương pháp kết hợp máy quét 3D Solutionix C500 với hệ thống Photogrammetry V-STARS/N của Geodetic Systems trong quá trình quét và đo kiểm thân xe ô tô 7 chỗ.

Vấn đề đặt ra

• Với cách quét thông thường là quét các vùng dữ liệu mẫu nối tiếp nhau (overlap), sau mỗi tấm chụp hoặc một chiều dài tương ứng của thể tích quét, máy quét sẽ có sai số ở từng tấm chụp. Sau quá trình quét hoàn thiện mẫu thì các sai số này sẽ bị cộng dồn lại và tạo ra sai số cho mẫu quét. Do đó, với mẫu có kích thước càng lớn thì sai số này càng nhiều, với các mẫu từ 3 – 4m sai số có thể lên đến vài mm. Sai số này quá lớn so với yêu cầu về độ chính xác chỉ vài chục micron trong quá trình đo kiểm thân xe ô tô.
• Mặt khác, việc dán điểm thường là bắt buộc trong trường hợp quét các mẫu lớn và biên dạng ít hoa văn như xe ô tô, khung giàn … Với phương pháp quét thông thường, trong một vùng quét phải dán ít nhất từ 3 – 4 điểm tham chiếu (marker) nối tiếp nhau và khi di chuyển, vùng quét phải có các điểm nối tiếp (overlap) cũ – mới với nhau. Do đó, điểm dán khi này sẽ khá dày và phải luôn đảm bảo các điểm từng vùng overlap để máy scan có thể nhận diện được tọa độ.

Phương thức hoạt động của phương pháp

• Sử dụng hệ thống V-Stars/N để chụp dữ liệu điểm dán trên thân xe ô tô. Sau đó, xử lý dữ liệu điểm thu được trên phần mềm V-Stars nhằm tạo ra dữ liệu điểm với độ chính xác cao nhất đáp ứng yêu cầu của việc đo kiểm thân xe ô tô.
• Từ dữ liệu điểm đã xử lý ta sẽ nhập vào phần mềm của máy quét Solutionix C500 là EzScan. Sau đó, tiến hành quét mẫu theo dữ liệu điểm đã có sẵn.
• Do dữ liệu điểm được chụp và xử lý bằng hệ thống Photogrammetry V-Stars/N có thể đạt độ chính xác lên đến 5 micron với các mẫu lớn đến vài hoặc vài chục mét nên khi sử dụng dữ liệu này để nhập và quét bằng C500 sẽ đảm bảo được độ chính xác mong muốn trong quá trình đo kiểm thân xe. Lúc này, sai số của dữ liệu điểm được quyết định bởi hệ thống photogrammetry khi xử lý nên sẽ hạn chế được sai số cộng dồn ở các lần chụp nối tiếp như phương pháp thông thường. Ta có thể di chuyển tùy ý để chụp các vùng dữ liệu khác nhau mà không cần đi nối tiếp.

Quá trình thực hiện quét và đo kiểm thân xe

Chuẩn bị dữ liệu điểm tham chiếu

• Sử dụng điểm tham chiếu 3mm phản quang để dán lên thân xe và sử dụng các điểm code để định vị trên thân xe. Các điểm này giúp hệ thống V-Stars/N có thể nhận diện và ghép các hình ảnh lại với nhau.

• Sử dụng các thanh scale bar cho quá trình chụp dữ liệu bằng V-Stars/N. Các thanh này giúp cho hệ thống hiểu, tính toán được kích thước thực của đám mây điểm và xây dựng lên sơ đồ điểm chính xác trong phần mềm.

• Sử dụng máy V-Stars/N để chụp dữ liệu.

• Từ dữ liệu ảnh thu thập được, ta xử lý trên phần mềm V-Stars để lọc các điểm rác, điểm sai lệch. Sau đó hoàn chỉnh dữ liệu trước khi xuất ra tệp điểm.

Xử lý dữ liệu điểm trên phần mềm V-Stars

Dữ liệu điểm hoàn chỉnh

• Kiểm tra sai số của các tính toán trong phần mềm nằm trong giá trị cho phép. Đây là bước quan trọng để đảm bảo độ chính xác của quá trình quét và đo kiểm thân xe.

• Xuất dữ liệu đã xử lý ra dưới dạng tệp .txt sau đó đổi đuôi tệp này thành định dạng .obc. Đây là định dạng của tệp điểm tham chiếu mà phần mềm EzScan của máy Solutionix C500 có thể đọc và sử dụng được.

Dữ liệu điểm tham chiếu được nhập vào phần mềm EzScan

Quét thân xe ô tô để lấy dữ liệu biên dạng

• Tiến hành lắp đặt và kết nối Solutionix C500 sử dụng FOV 500 và chân đế rời.
• Quét dữ liệu xe sử dụng dữ liệu điểm tham chiếu đã nhập từ trước.

• Bằng việc sử dụng lưới điểm đã có sẵn, ta có thể chụp dữ liệu ở các vùng khác nhau mà không cần nối tiếp như phương pháp chụp thông thường.

• Khi chụp các vùng dữ liệu ta cần chú ý tới số lượng điểm mà máy quét nhận diện được trong vùng chụp. Trong 1 vùng chụp máy cần nhận diện được từ 7 - 9 điểm để có thể tính toán và ghép nối vào sơ đồ điểm đã nhập.

• Máy quét sẽ nhận diện được các điểm ở góc máy từ 90^o – 30^o. Nếu góc nghiêng quá lớn hoặc quá nhỏ, máy sẽ không thể nhận diện được điểm dẫn tới ghép sai biên dạng hoặc không bắt được biên dạng sau khi chụp.

Xử lý dữ liệu sau quá trình quét phục vụ cho quá trình kiểm tra thân xe

• Quá trình quét sử dụng hệ thống điểm tham chiếu được xây dựng từ hệ thống Photogrammetry để đảm bảo độ chính xác cao và giảm tối đa hiện tượng hở mặt thường gặp khi quét toàn bộ thân xe. Tuy nhiên, vẫn có hiện tượng hở mặt nhẹ xuất hiện sau quá trình quét. Nguyên nhân là do khi chụp dữ liệu ở các góc máy khác nhau, tọa độ điểm tham chiếu trong không gian sẽ có sai lệch do góc nhìn tới  khác nhau của camera thu tín hiệu.

Dữ liệu đầu cuối không ghép nối với nhau

• Để giải quyết ta cần phải tách nhóm các biên dạng hở và ghép lại với nhau, sau đó sử dụng công cụ Global Align của phần mềm để tính toán sự trùng khớp của các bề mặt biên dạng để cho ra dữ liệu hoàn chỉnh cuối cùng.

Dữ liệu hoàn chỉnh sau khi xử lý