Đo kích thước cơ thể người bằng máy quét 3D

Trong những năm gần đây, chất lượng cuộc sống của người dân Việt Nam ngày càng được cải thiện, dẫn đến nhu cầu đối với các sản phẩm may mặc và thời trang ngày một tăng cao. Để hỗ trợ cho việc thiết kế được nhanh thuận lợi, các thiết bị công nghệ hiện đại đã ra đời và đang được sử dụng rộng rãi trong ngành may mặc và thời trang.

Bắt nhịp xu hướng đó, mới đây, nhóm sinh viên Nguyễn Đại Mã Lập Phong (Lớp: CĐT1 - K56), Đặng Huy Dương (Lớp: CĐT2 - K56), Mai Thị Huyền Thu (Lớp: KTCK08 - K57) và Hoàng Thị Nhài (Lớp: KTCK05 - K57) Trường đại học Bách Khoa Hà Nội đã cho ra mắt sản phẩm “Máy đo quét 3D các kích thước cơ thể người”.

2 năm theo đuổi để cho ra mô hình tối giản nhất

Trao đổi với phóng viên báo điện tử Một Thế Giới, Lập Phong cho biết hệ thống đo lường 3D các kích thước của cơ thể người đang được sử dụng khá rộng rãi nhưng giá thành của các thiết bị này thường rất cao và chưa phù hợp để ứng dụng vào sản xuất tại Việt Nam.

Vì vậy, mục đích của nhóm nghiên cứu muốn thiết kế, chế tạo máy đo quét 3D và xây dựng thuật toán giúp tính toán các kích thước của cơ thể người từ dữ liệu thu được với giá thành hợp lý hơn trên thị trường Việt Nam.

Suốt 2 năm ròng rã cùng nhau nghiên cứu, nhóm đã nhận được sự giúp đỡ của những giảng viên đầu ngành để chọn ra được phương pháp phù hợp ứng dụng vào sản phẩm để cho ra được một mô hình với hệ thống cơ khí, điều khiển phù hợp, đảm bảo có thể quét được hết đối tượng, tiến hành xây dựng các thuật toán trong máy quét, sau đó tiến hành xây dựng chương trình cho máy.

Nhóm nghiên cứu đang thử nghiệm mô hình máy quét 3D

Được biết, máy quét 3D gồm có hệ cơ khí và hệ quang. Trong đó, hệ cơ khí gồm có: bàn quay để người đứng lên và có thể quay 360° với tốc độ thấp, đảm bảo quét được toàn bộ cơ thể người; một hệ thống dịch chuyển đầu đo quang dọc theo chiều cao của cơ thể người. Hệ quang gồm: 1 máy chiếu độ phân giải 1024x768 và 1 camera HD.

Theo Lập Phong phân tích, máy quét 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.

Sau mỗi lần quét sẽ thu được 42 ảnh. Kết quả được xử lý trên máy tính sẽ thu được tọa độ đám mây điểm của đối tượng quét trong không gian 3D.

“Để đảm bảo quét được hết toàn bộ cơ thể người, máy quét kết hợp chuyển động quay của bàn quay và chuyển động của hệ dịch chuyển hệ quang (gồm camera và máy chiếu) để có thể quét được từng vùng trên cơ thể người. Sau khi quét và dựng lại được biên dạng 3D của cơ thể người, máy sử dụng phần mềm đo các thông số cơ thể người”, Phong giải thích về nguyên lý hoạt động của sản phẩm.

Ngoài ra, các thành viên trong nhóm cũng cho biết, ngoài đo biên dạng cơ thể người, thiết bị cũng có thể đo được các chi tiết cơ khí và từ đó có thể ứng dụng được cho việc kiểm tra chất lượng sản phẩm, chế tạo khuôn mẫu ngược…

Mô hình máy quét 3D hoàn chỉnh sau 2 năm nghiên cứu của nhóm sinh viên Bách Khoa

Ứng dụng trong nhiều ngành nghề

“Trồng cây tới ngày hái quả”, mô hình được các thầy cô đánh giá cao, thu hút sự chú ý từ nhiều bạn học nhưng trong quá trình làm cũng khiến cả nhóm gặp không ít khó khăn. Theo các thành viên trong nhóm, cả nhóm đã rất đau đầu trong việc tìm hiểu và đề xuất được 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 người bằng một camera và một máy chiếu thay vì hệ thống nhiều camera như máy của các hãng đo nước ngoài.

Trong 2 năm thực hiện, 4 thành viên trong nhóm vừa phải đảm bảo thời lượng học tập trên lớp, vừa phải tập trung hoàn thiện sản phẩm nhưng với sự sáng tạo, sự nhiệt huyết của tuổi trẻ, nhóm bạn trẻ đã cho “ra lò” mô hình được ấp ủ bấy lâu.

Phong chia sẻ: “Đo biên dạng 3D có ý nghĩa rất lớn trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống và các ngành khoa học kỹ thuật như: đo lường kiểm tra trực tuyến, quản lý chất lượng quá trình sản xuất, công nghệ thiết kế ngược, công nghiệp thời trang, y học, an ninh, xây dựng tái tạo các di sản văn hóa, khảo cổ...

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 lại biên dạng các vật thể, từ đó giúp xác định các thông tin về hình dạng, màu sắc, kích thước, góc quan sát vật thể từ nhiều góc nhìn khác nhau…”

Tác giả của mô hình máy quét 3D

Được biết, những thông tin thu được từ hình ảnh 3D giúp cho khả năng quan sát, nhận dạng, mô phỏng chính xác hơn. Máy quét 3D được ứng dụng trong ngành công nghiệp may và thời trang (may quân phục, thử trang phục ảo, khảo sát cỡ số nhân trắc, phân tích độ vừa vặn của trang phục…), mô phỏng thử các mẫu thời trang mới cho khách hàng mà họ không cần trực tiếp thử sản phẩm, sản xuất phim hoạt hình và đồ họa, ứng dụng y tế…

Đồng thời, việc xác định thông số cơ thể con người từ đám mây dữ liệu quét 3D tốn ít thời gian hơn với đo nhân trắc truyền thống, cung cấp nhiều giá trị hơn, chính xác, tiết kiệm thời gian và sức lao động.

Theo Phong cho biết đề tài hiện nay đã xây dựng được thiết bị quét 3D với kích thước đối tượng quét 500x500x1800 mm. Các dữ liệu quét được xử lý sau khi quét để có thể đạt được mô hình ba chiều, sau đó tiến hành đo các kích thước cơ thể người. Tuy nhiên, sản phẩm hiện nay mới chỉ hoàn thiện được 70% tiêu chí mà cả nhóm đặt ra.

Cụ thể, Phong cho rằng hiện nay khả năng quét của máy vẫn còn nhiều hạn chế về đối tượng quét, yêu cầu của không gian phòng quét cũng như ảnh hưởng từ chất lượng bề mặt của đối tượng tới kết quả đo. Vì vậy nhóm vẫn đang tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện máy.

“Trong tương lai nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu để thiết bị xây dựng phần mềm đo được hoàn thiện hơn, có thể xác định các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác của thiết bị”, Phong cùng cả nhóm mong muốn và đặt rất nhiều kì vọng vào sản phẩm 3D mang thương hiệu Bách Khoa lần này.

Thu Anh

Ảnh: NVCC