Phương pháp đo gián tiếp

Chia sẻ: Ngũ Nguyệt Thiên | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung bài viết trình bày phương pháp đo gián tiếp là đo không tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng các thuật toán, phần mềm tính toán, mô phỏng để tính kích thước cơ thể từ dữ liệu đám mây điểm ảnh 3D hoặc ảnh 2D. Mời các bạn tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp đo gián tiếp

PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Đặng Thị Thanh Nhàn, Nguyễn Thành Danh, Nguyễn Văn Cường, Trần Tịnh Nghi, Lê Chí Hào Khoa Kiến trúc  Mỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: TS.Nguyễn Thị Ngọc Quyên TÓM TẮT Phương pháp đo gián tiếp là đo không tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng các thuật toán, phần mềm tính toán, mô phỏng để tính kích thước cơ thể từ dữ liệu đám mây điểm ảnh 3D hoặc ảnh 2D. Từ khóa: Đo gián tiếp, đo 2D, đo 3D, kích thước. 1 ĐỊNH NGHĨA PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Phương pháp đo gián tiếp là đo không tiếp xúc với mẫu đo; Sử dụng các thuật toán, phần mềm tính toán, mô phỏng để tính kích thước cơ thể từ dữ liệu đám mây điểm ảnh 3D hoặc ảnh 2D. Phân loại phương pháp đo gián tiếp gồm phương pháp đo gián tiếp 3D và phương pháp đo gián tiếp 2D được thể hiện ở Hình 1.1. Phương pháp đo gián tiếp Phương pháp đo 3D Phương pháp đo 2D Kỹ thuật Kỹ thuật sóng Kỹ thuật Chụp ảnh 2D Chụp ảnh 2D từ chiếu tia siêu âm CNC từ máy ảnh camera Hình 1.1. Phân loại phương pháp đo gián tiếp 2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP 2.1 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia Trong kỹ thuật chiếu tia, sử dụng các tia laser, ánh sáng trắng, tia hồng ngoại. Hệ thống thiết bị trong đo gián tiếp 3D gồm: Buồng đo (Hình 1.2), thiết bị quét (nguồn phát tia), camera (từ 3 đến 16 camera như Hình 1.3), cảm biến quang học và máy tính có chương trình phần mềm phù hợp được kết nối với thiết bị quét. 655
Hình 1.2. Buồng đo Hình 1.3. Vị trí lắp camera Phương pháp đo kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật quét 3D theo nguyên tắc phép đo tam giác: khi quét 3D, tia sáng được chiếu lên bề mặt cơ thể và hình ảnh mẫu được cảm biến camera thu nhận lại từ các góc độ khác nhau. Khoảng cách từ nguồn sáng đến mẫu đo và khoảng cách từ camera đếm mẫu đo là bằng nhau (Hình 1.4), cũng như góc quét của nguồn sáng và camera (góc , ) là bằng nhau, với sự hỗ trợ của máy tính và phần mềm điều khiển đo cho ra kết quả của chi tiết đo dưới dạng đám mây điểm (Hình 1.5). Thuật toán sẽ mô phỏng hình dáng cơ thể, trích xuất mốc đo và tính kích thước cơ thể [48]. Hình 1.4. Phép đo tam giác Hình 1.5. Đám mây điểm từ máy quét 3D Tư thế và trang phục mẫu đo của phương pháp đo gián tiếp 3D được quy định theo tiêu chuẩn ISO 20685:2010 [66] (Hình 1.6) như sau: Mẫu đứng thẳng, hai tay dang ra một góc 200, khoảng cách dang chân 20 cm. Mẫu đo không mặc trang phục quá rộng hoặc quá chật và phải để lộ các mốc đo. Màu sắc trang phục không quá tối vì sẽ không bắt ánh sáng, tóc không được che phần cổ và vai. 656
Hình 1.6. Tư thế đứng quy định trong ISO 20685 Thời gian cần thiết để quét toàn bộ cơ thể từ vài giây đến vài chục giây. Độ chính xác kết quả của hệ thống đo gián tiếp 3D trong khoảng 0.2 mm,÷ 60 mm tùy theo nhà sản xuất. Để đánh giá độ chính xác của phương pháp đo gián tiếp 3D, theo Tiêu chuẩn ISO 20685:2010 - thực hiện so sánh các đặc trưng thống kê giữa phương pháp đo gián tiếp 3D với phương pháp đo trực tiếp. Với chính sách hỗ trợ tài chính hợp lý cho nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số của chính phủ các nước trên thế giới, việc ứng dụng đo gián tiếp 3D trở nên rất phổ biến từ năm 1992 đến nay. Một số công trình nghiên cứu xây dựng hệ thống cỡ số ứng dụng phương pháp đo gián tiếp 3D được trình bày ở Bảng 1.1 như sau: Bảng 1.1. Ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D trên thế giới Tên nhà Cỡ mẫu Tư thế/số kích Nước Năm Tuổi sản xuất Đối tượng thước Nhật Bản Voxelan, 1992-1994 7-90 34000 nam, nữ 2/178 Hà Lan Hamano 1999-2000 18-65 1255 nam, nữ 2/130 Đức Vitronic 1999-2000 14-80 1500 nữ 3/84 Mỹ Vitronic 1998-2000 18-65 2375 nam, nữ 3/57 Anh WB4,Cyber 1999-2002 16-90 11000 nam, nữ 2/130 Ý TC2 2000-2001 18-65 801 nam, nữ 2/130 Đức WB4,Cyber 2001 16-70 500 nữ 2/10 Mỹ Vitronic 2002-2003 18-65 10500 nam, nữ 2/130 Đức TC2 2002 50-80 1300 nữ 2/84 Nhật Vitronic 2004-2007 18-89 6700 nam, nữ 2/115 Pháp Vitronic 2005-2006 5-70 11562 nam, nữ 2/217 Trung Quốc Cyberware 2006 18-71 2500 nam, nữ 2/55 Thái Lan TC2NX16 2006-2008 16-60 13442 nam, nữ 1/140 Pháp Vitronic 2007 70-100 400 nam 2/85 Đức Vitronic 2007-2008 6-87 13400 nam, nữ 4/43 Tây Ban Nha Vitronic 2007-2008 12-70 9159 nữ 3/95 657
Bên cạnh những tính năng ưu việt về thời gian và độ chính xác, ứng dụng hệ thống đo gián tiếp 3D còn hạn chế một số điểm như sau: – Thiết bị rất nhạy cảm với ánh sáng và hình dáng hình học của đối tượng quét nên đa số hệ thống được bố trí trong buồng tối. Khi đo giáp tiếp 3D, ánh sáng phải được kiểm soát nghiêm ngặt và mẫu đo mặc trang phục phù hợp. Các yếu tố: độ bóng trang phục, độ rung cơ thể, ánh sáng,... đều có thể ảnh hưởng đến dữ liệu đám mây điểm. – Thiết bị quét 3D gồm từ 3÷16 camera và dữ liệu xử lý kết quả tương đối lớn, phải dùng các phần mềm chuyên dụng để xử lý ảnh 3D như Geomegic, Studio, Geomegic Qualify, Rapid Form,... – Mẫu đo phải áp dụng tư thế tiêu chuẩn và giữ hơi thở trong quá trình quét để giảm thiểu ảnh hưởng của chuyển động cơ thể, nhưng vì mẫu quét đứng trong buồng tối nên người điều khiển rất khó kiểm soát. Ngoài ra một số vùng trên cơ thể bị khuất dễ bị mất dữ liệu đám mây điểm như nách, đáy đũng quần. – Buồng đo có kích thước cao khoảng 2 m; Rộng: 1,2 m với khối lượng 8,6450 kg gây khó khăn trong di chuyển. – Đo gián tiếp 3D sử dụng kỹ thuật chiếu tia laser và ánh sáng trắng phù hợp quét cơ thể người cho các nghiên cứu nhân trắc trong ngành may. Kỹ thuật chiếu ánh sáng trắng an toàn cho người đo, tuy nhiên giá thành cao hơn kỹ thuật chiếu tia laser [18]. Kỹ thuật chiếu tia hồng ngoại ứng dụng phù hợp trong lĩnh vực quốc phòng, do khả năng phản xạ ánh sáng yếu, dữ liệu hình ảnh quét 3D không đầy đủ nên không ứng dụng đo gián tiếp 3D trong thu thập số liệu nhân trắc xây dựng hệ thống cỡ số quần áo. – Một tồn tại nữa của hệ thống quét 3D là giá thành rất cao, ở Việt Nam chỉ duy nhất Viện Dệt May Hà Nội được trang bị hệ thống đo gián tiếp của hãng TC2, các doanh nghiệp may, cơ sở đào tạo, Viện... đặc biệt tại khu vực Tp.HCM khó có điều kiện tiếp cận và nghiên cứu ứng dụng hệ thống này. Vì vậy cần có một phương pháp đo gián tiếp khác với giá thành thấp, di chuyển dễ dàng để ứng dụng rộng rãi cho ngành may. 2.2 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng sóng siêu âm Hệ thống gồm đầu dò và máy vi tính. Đầu dò bao gồm biến tử áp điện được kích hoạt bởi xung lực điện để tạo ra xung của sóng âm. Sóng âm được truyền vào đối tượng đo và phản xạ lại đầu dò. Đầu dò sẽ chuyển năng lượng âm thành năng lượng điện. Thiết bị được lập trình với vận tốc âm trong vật liệu, từ đó có thể tính kích thước của đối tượng đo. Hệ thống được ứng dụng trong lĩnh vực y tế, kiểm tra mối hàn trong công nghiệp hàng không,... chưa có ứng dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước cơ thể người trong ngành may. 2.3 Phương pháp đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC Là kỹ thuật sử dụng đầu đo chiếu tia laser để xác định tọa độ các điểm theo phương chuyển vị X, Y, Z trên bề mặt vật thể. Đầu đo được gắn trên giá trượt hoặc đầu đo cầm tay, khi đo đầu đo tiếp xúc 658
với vật thể cần đo. Hệ thống thiết bị gồm thân máy, đầu đo, hệ thống điều khiển, máy vi tính. Tùy theo kích thước vật cần đo mà có thể sử dụng máy đo 3D có một đầu đo hoặc hai đầu đo như Hình 1.7, 1.8, 1.9. Hình 1.7. Máy 3D-CMM một Hình 1.8. Máy đo tọa độ 3D Hình 1.9. Đo 3D trên cánh tay đầu đo CNC CAR Bapex hai đầu đo robot Độ chính xác kỹ thuật đo gián tiếp 3D sử dụng đầu đo CNC đến 0,1 μm; Tốc độ đo khoảng 200 mm/s. Có thể tích hợp với các phần mềm chuyên dùng và các máy gia công CNC để tự động thiết kế. Hệ thống được ứng dụng nhiều trong công nghiệp tạo khuôn mẫu, tạo hình như lấy mẫu sản xuất ôtô, xe máy, cánh tuabin... chưa có ứng dụng làm thiết bị đo gián tiếp kích thước cơ thể người trong ngành May. 2.4 Phương pháp đo gián tiếp 2D Phương pháp đo gián tiếp kích thước cơ thể sử dụng kỹ thuật ảnh 2D là phương pháp đo không tiếp xúc, ảnh 2D chụp từ nhiều hướng sẽ được xử lý ảnh để trích xuất đường biên, trích xuất mốc đo và tính kích thước cơ thể. Thiết bị của hệ thống khá đơn giản gồm: thiết bị thu nhận ảnh gồm từ 13 máy ảnh kỹ thuật số hoặc camera, máy vi tính được cài chương trình phần mềm phù hợp. Thiết bị thu nhận ảnh phải có khả năng số hóa ảnh ít nhất 8 bit (256 mức xám). Có nhiều phương án bố trí thiết bị chụp ảnh trong quá trình thu nhận ảnh. Phương án sử dụng một thiết bị thu nhận ảnh và lắp cố định một vị trí, mẫu thay đổi tư thế để chụp ảnh mặt trước, mặt sau, mặt bên hông hoặc bố trí mẫu đo đứng trên bàn xoay để chụp nhiều hướng của mẫu đo. Phương án sử dụng hai thiết bị chụp ảnh lắp cố định vào hai vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước và mặt hông mẫu, trường hợp này mẫu đo không phải thay đổi tư thế trong quá trình chụp. Phương án bố trí ba thiết bị chụp ảnh tại vị trí để chụp ảnh trực diện mặt trước, mặt bên hông và phía sau mẫu, mẫu đo chỉ đứng một tư thế. 3 KẾT LUẬN So với phương pháp đo gián tiếp 3D, phương pháp đo gián tiếp 2D có những ưu điểm vượt trội về giá thành, sự thuận tiện trong di chuyển, đơn giản trong sử dụng, ít bị ảnh hưởng các yếu tố ánh sáng, môi trường, ít bị nhiễu trong quá trình xử lý ảnh. Tuy kết quả tính kích thước không đạt độ chính xác bằng phương pháp đo gián tiếp 3D nhưng đây là phương pháp đo có thể áp dụng phù hợp với điều kiện Việt nam trong thời điểm hiện nay nhằm đáp ứng nhu cầu cần thu thập số liệu nhân trắc cơ thể người liên tục để đáp ứng tốc độ phát triển thể chất của xã hội. 659
TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thế Long, Trương Hồng Quang (2014) Công nghệ scan 3D và ứng dụng, Trường Đạihọc Giao thông Vận tải. [2] Nguyễn Thị Ngọc Quyên (2015), Luận án tiến sĩ, Đại học Bách khoa Hà Nội. [3] Seo, H, Yeo, Y, Wohn (2006) 3D body reconstruction from photos based on range scan. Lecture notes in computer science, 3942, pp.849-860. [4] ISO/TR 10652:1991 Standard sizing systems for clothes, Geneva. [5] TCVN 5781:2009 Phương pháp đo cơ thể người, Hà Nội. 660