Chiếc máy đo quét 3D của nhóm sinh viên - bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học, Đại học Bách khoa Hà Nội - có thể dựng lại hình dáng cơ thể người, từ đó đo được các thông số. Sản phẩm có nhiều ứng dụng trong ngành thời trang và chăm sóc sức khỏe.

Kinh phí nghiên cứu chỉ 30 triệu đồng

Nguyễn Đại Mã Lập Phong - sinh viên lớp CĐT 1, K56, trưởng nhóm nghiên cứu - chia sẻ về ý tưởng chế tạo máy quét 3D đo cơ thể người: “Tại Việt Nam, việc đo đạc cơ thể chủ yếu được thực hiện bằng thước dây, rất mất thời gian. Hiện các thiết bị đo quét cơ thể cũng đã xuất hiện nhưng giá thành cao. Một chiếc máy 3D quét cơ thể người trong ngành dệt - may hiện có giá khoảng vài tỷ đồng với hệ thống nhiều đầu cảm biến. Nhóm chúng tôi đưa ra giải pháp chế tạo một thiết bị giảm số cảm biến, giảm giá thành mà hiệu quả vẫn tốt”.

Bắt tay vào thực hiện đề tài từ tháng 1/2015, nhóm đối mặt với khó khăn lớn nhất là tìm phương pháp dùng trong máy quét 3D, nghiên cứu kết cấu cơ khí dịch chuyển đầu đo để đảm bảo thiết bị đo được toàn bộ cơ thể bằng một camera và một máy chiếu.

Với nguồn tài chính hạn hẹp, họ cố gắng không dùng nhiều đầu đo cảm biến mà chỉ dùng một đầu, kết quả đo được kiểm chứng nhiều lần để hạn chế tối thiểu sai số.

Máy đo quét 3D được trình diễn tại Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học ĐH Bách khoa 2016. Ảnh: Phượng Hằng
Máy đo quét 3D được trình diễn tại Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học ĐH Bách khoa 2016.
Ảnh: Phượng Hằng

ThS Nguyễn Thị Kim Cúc - giảng viên hướng dẫn nhóm nghiên cứu - cho biết: “Máy quét 3D gồm có hệ cơ khí và hệ quang. Hệ cơ khí gồm có bàn quay để người đứng lên, có thể quay 360 độ với tốc độ thấp, đảm bảo quét được toàn bộ cơ thể người và một hệ thống dịch chuyển đầu đo quang dọc theo chiều cao cơ thể. Hệ quang gồm máy chiếu độ phân giải 1.024x768 và camera HD”.

Nhóm đã tạo được thiết bị quét 3D với kích thước đối tượng quét 500x500x1.800mm3. Máy xử lý các dữ liệu để đạt mô hình ba chiều, sau đó tiến hành đo các kích thước cơ thể người.

Nguyên lý hoạt động của máy quét 3D đó là sử dụng ánh sáng mẫu gồm chuỗi các vạch đen và trắng chiếu lên bề mặt đối tượng quét bằng máy chiếu, sau đó thu lại các ảnh đã chiếu lên cơ thể người bằng camera. Mỗi lần quét thu được 42 ảnh. Kết quả xử lý trên máy tính sẽ cho thấy tọa độ đám mây điểm của đối tượng quét trong không gian 3D.

Để đảm bảo quét được toàn bộ cơ thể người, máy kết hợp chuyển động của bàn quay và của hệ dịch chuyển hệ quang (gồm camera và máy chiếu) để quét từng vùng cơ thể trước khi dựng lại biên dạng 3D. Các thiết bị đo quét 3D cung cấp dữ liệu bề mặt biên dạng đối tượng dưới dạng đám mây điểm.

Từ dữ liệu đám mây điểm thu được, có thể tái tạo biên dạng các vật thể, từ đó xác định các thông tin về hình dạng, màu sắc, kích thước vật thể từ nhiều góc nhìn khác nhau. Những thông tin thu được từ hình ảnh 3D giúp quan sát, nhận dạng, mô phỏng vật thể chính xác hơn.

Đề tài hoàn thành tháng 5/2015 với tổng chi phí chỉ khoảng 30 triệu đồng. Máy quét cơ thể người 3D của nhóm đã giành được giải nhì Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học của Đại học Bách Khoa năm 2016.

Triển vọng ứng dụng cao

Đánh giá về khả năng ứng dụng của thiết bị trên, TS Nguyễn Văn Vinh - Bộ môn Cơ khí chính xác và Quang học - nhận định đây là sản phẩm nghiên cứu bước đầu nhưng có triển vọng ứng dụng lớn vì xu hướng thế giới đang tiến đến công nghệ 3D.

“Với mô hình 3D, có thể mô phỏng các mẫu thời trang cho khách hàng mà không cần thử trực tiếp. Cũng có thể dùng biên dạng 3D để thiết kế các mẫu mới. Nó không chỉ giúp thiết kế nhanh mà còn thiết kế ngược, kiểm tra nhanh, lấy mẫu sản phẩm nhanh. Máy quét 3D còn có thể ứng dụng trong kiểm tra sản phẩm, nhận dạng, thậm chí trong việc tái tạo các tác phẩm nghệ thuật, các công trình kiến trúc cổ” - TS Vinh chia sẻ.

ThS Kim Cúc cho biết, việc xác định thông số cơ thể người từ đám mây dữ liệu quét 3D tốn ít thời gian và chính xác hơn đo nhân trắc truyền thống, cung cấp nhiều giá trị hơn. Sản phẩm còn có thể ứng dụng để sản xuất phim hoạt hình và đồ họa, ứng dụng y tế. “Ví dụ, muốn thay một chân cho người khuyết tật, có thể dùng máy quét 3D để đo và quét thông số chân nhằm thiết kế được chân giả thích hợp” - ThS Kim Cúc nói.

Theo TS Vinh, để sản phẩm sớm được đưa vào thực tế, cần nghiên cứu hoàn thiện để tăng độ chính xác, tăng tốc độ để thời gian đo giảm xuống, cải thiện hình thức gọn nhẹ hơn để thuận lợi cho vận chuyển, đo lưu động.

Nhóm nghiên cứu cũng thừa nhận máy quét cơ thể người 3D vẫn còn hạn chế: Độ chính xác giảm khi đối tượng quét chuyển động hoặc không gian quét không đủ tối. Trong thời gian tới, nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện máy, nâng cao độ chính xác, xây dựng hệ thống cơ khí cứng vững hơn, có thuật toán điều khiển và xử lý số liệu nhanh hơn. Các tác giả đặt mục tiêu phát triển sản phẩm vào các công ty may mặc và phục vụ việc đo đạc trong y học.