Công nghệ 3D scanning là quá trình sử dụng các thiết bị quét để thu thập dữ liệu về hình dạng và bề mặt thực của một đối tượng hoặc môi trường, từ đó tạo ra một mô hình kỹ thuật số ba chiều chính xác. Công nghệ này hoạt động dựa trên việc thu thập thông tin về các điểm trên bề mặt đối tượng và sau đó sử dụng dữ liệu này để xây dựng một hình ảnh 3D.

Công nghệ 3D scanning được xem là giải pháp tiên tiến cho ngành xây dựng vì nhiều lý do:

1. Chính xác và Nhanh chóng: Công nghệ 3D scanning cho phép thu thập dữ liệu chính xác về hình dạng, kích thước và vị trí của các đối tượng trong không gian. Điều này giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình thiết kế và xây dựng.
2. Giảm Chi Phí: Việc sử dụng 3D scanning giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với các phương pháp đo đạc truyền thống. Giảm thời gian đo đạc cũng đồng nghĩa với việc giảm chi phí lao động và vật liệu.
3. Khả năng Tái tạo Mô hình 3D: Công nghệ này cho phép tạo ra các mô hình 3D chi tiết, giúp các nhà thiết kế và kỹ sư có thể dễ dàng hình dung và chỉnh sửa thiết kế trước khi tiến hành xây dựng.
4. Ứng dụng trong Bảo trì và Sửa chữa: 3D scanning cũng hữu ích trong việc đánh giá tình trạng của các công trình sau khi xây dựng, giúp xác định các vấn đề cần bảo trì hay sửa chữa.
5. Tích hợp với Công nghệ khác: Công nghệ 3D scanning có thể được kết hợp với các công nghệ khác như BIM (Building Information Modeling) để cung cấp một quy trình làm việc toàn diện, từ thiết kế đến xây dựng và bảo trì công trình.

Nhờ những lợi ích này, công nghệ quét 3D đang trở thành một công cụ không thể thiếu trong ngành xây dựng hiện đại.

Các phương pháp quét 3D

Quét 3D là quá trình thu thập dữ liệu vật lý của một đối tượng hoặc môi trường để tạo ra một mô hình kỹ thuật số ba chiều. Có một số phương pháp quét 3D phổ biến:

• Laser Scanning: Sử dụng tia laser để đo khoảng cách từ máy quét đến bề mặt đối tượng. Phương pháp này rất chính xác và thích hợp cho cả đối tượng nhỏ và lớn.
• Structured Light Scanning: Sử dụng ánh sáng chiếu vào đối tượng và phân tích sự biến dạng của ánh sáng trên bề mặt để tạo ra hình ảnh 3D.
• Photogrammetry: Sử dụng nhiều hình ảnh chụp từ các góc độ khác nhau, sau đó xử lý chúng bằng phần mềm để tạo ra mô hình 3D.

Công nghệ 3D scanning được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, sản xuất, y học, điện ảnh, và nghệ thuật. Trong xây dựng, nó giúp tạo ra các mô hình chính xác của các công trình để hỗ trợ trong việc thiết kế, xây dựng và bảo trì. Trong y học, 3D scanning được sử dụng để tạo mô hình cơ thể người, giúp trong việc chẩn đoán và phẫu thuật.

Công nghệ hiển thị hình ảnh 3D

Sau khi dữ liệu 3D được tạo ra, nó có thể được hiển thị thông qua nhiều phương tiện khác nhau:

• Màn Hình 3D: Sử dụng các màn hình đặc biệt, thường yêu cầu kính 3D, để tạo ra hiệu ứng hình ảnh ba chiều.
• Công nghệ Hologram: Tạo ra hình ảnh 3D nổi bật trong không gian, không cần đến kính 3D. Hologram là công nghệ phức tạp và thường được sử dụng trong trình diễn, quảng cáo và một số ứng dụng chuyên biệt.
• Thực Tế Ảo (VR) và Thực Tế Tăng Cường (AR): Sử dụng thiết bị đeo trên đầu như kính VR hoặc AR để hiển thị hình ảnh 3D trong môi trường ảo hoặc cải thiện hình ảnh thực tế bằng cách thêm các yếu tố ảo.

Công nghệ quét và phát hình ảnh 3D đang không ngừng phát triển và có ảnh hưởng lớn đến nhiều lĩnh vực, từ y học, giáo dục, sản xuất, đến giải trí và nghệ thuật. Sự phát triển của công nghệ này mở ra những khả năng mới trong việc hiểu và tương tác với thế giới ba chiều.

Ứng dụng công nghệ scan 3D của thế giới và tầm quan trọng của nó

Công nghệ scan 3D đã trở thành một công cụ quan trọng trên toàn cầu, với ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Tầm quan trọng của nó ngày càng được nhận thức rõ ràng qua các ứng dụng sau:

1. Xây Dựng và Kiến Trúc

• Quy hoạch và Thiết kế: Sử dụng scan 3D để tạo mô hình chính xác của địa hình và các công trình xung quanh, hỗ trợ trong quá trình thiết kế và quy hoạch.
• Giám sát và Kiểm tra: Quét các công trình đang xây để theo dõi tiến độ và đảm bảo chất lượng.

2. Sản Xuất và Công Nghiệp

• Kiểm tra Chất lượng: Scan 3D giúp đo đạc và kiểm tra chất lượng sản phẩm với độ chính xác cao.
• Thiết kế Sản phẩm: Sử dụng trong quá trình phát triển sản phẩm, từ ý tưởng đến mẫu thử.

3. Y Tế

• Chẩn đoán và Phẫu thuật: Tạo mô hình 3D của bộ phận cơ thể để hỗ trợ trong chẩn đoán và lập kế hoạch phẫu thuật.
• Thiết kế Dụng cụ Y tế: Tạo ra các dụng cụ y tế tùy chỉnh như chân giả hoặc nẹp.

4. Di sản và Nghệ thuật

• Bảo tồn Di sản: Quét và tạo mô hình 3D của các di tích lịch sử, giúp bảo tồn và nghiên cứu.
• Phục chế và Tái tạo Nghệ thuật: Sử dụng trong việc phục chế và tái tạo các tác phẩm nghệ thuật.

5. Giáo Dục và Nghiên Cứu

• Mô hình Hóa và Mô phỏng: Sử dụng trong giáo dục để tạo mô hình và mô phỏng 3D, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm phức tạp.

6. An Ninh và Pháp Luật

• Tái hiện Hiện trường Tội phạm: Quét hiện trường tội phạm để tái hiện và phân tích các vụ án.

Ứng dụng công nghệ scan 3D trong xây dựng

• Nhiệm vụ: Chủ nhà cần cải tạo lại căn nhà họ đang ở.  Do ngôi nhà đã được xây dựng khá lâu  và không còn bản vẽ kiến trúc hiện trạng, mặt bằng cũng như mặt cắt gây khó khăn cho việc cải tạo. 
• Giải pháp: Ứng dụng công nghệ quét 3D laser trong xây dựng dân dụng.  Hiện trạng bên trong và bên ngoài căn nhà đã được quét 3d laser toàn bộ. Sau khi quá trình quét 3D laser hoàn thành thì các kĩ sư và kiến trúc sư của VMT Solutions sẽ tiến hành xử lý các dữ liệu Scan ( đám mây điểm – Point Cloud). 

Từ những dữ liệu Mây điểm này. Các bản vẽ 2D CAD mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt sẽ được tạo ra một cách chính xác để phục vụ cho quá trình cải tạo.

Công nghệ scan 3D mang lại nhiều lợi ích và ứng dụng trong ngành xây dựng, cải thiện quy trình làm việc từ giai đoạn thiết kế đến bảo trì công trình. Dưới đây là một số ứng dụng chính của công nghệ scan 3D trong xây dựng:

• Thiết kế và Lập Kế Hoạch: Scan 3D giúp tạo ra các mô hình kỹ thuật số chính xác của công trình và địa hình xung quanh. Các kỹ sư và kiến trúc sư có thể sử dụng mô hình này để thiết kế và lập kế hoạch xây dựng, giảm thiểu rủi ro và sai sót.
• Kiểm tra và Đánh giá Công trình: Trong quá trình xây dựng, scan 3D có thể được sử dụng để theo dõi tiến độ và đảm bảo rằng công trình được xây dựng đúng theo thiết kế. Nó cũng giúp phát hiện và giải quyết các vấn đề kỹ thuật sớm.
• Bảo trì và Sửa chữa: Công nghệ scan 3D cung cấp một cách hiệu quả để đánh giá và giám sát tình trạng của các công trình sau khi xây dựng. Điều này giúp lên kế hoạch bảo trì và sửa chữa một cách chính xác và kịp thời.
• Tái tạo và Cải tạo Công trình Cũ: Đối với việc cải tạo các công trình cũ, scan 3D giúp thu thập dữ liệu chi tiết về tình trạng hiện tại của công trình, từ đó hỗ trợ trong việc thiết kế cải tạo mà không làm hỏng cấu trúc gốc.
• Hợp nhất với BIM (Building Information Modeling): Kết hợp dữ liệu từ scan 3D với mô hình thông tin xây dựng (BIM) tạo ra một quy trình làm việc tổng thể từ thiết kế, xây dựng đến quản lý công trình.
• An toàn Lao động: Quét 3D có thể giúp nhận diện các khu vực nguy hiểm trong công trường, giúp lập kế hoạch an toàn lao động hiệu quả hơn.
• Quản lý và Lưu trữ Dữ liệu: Dữ liệu từ quét 3D giúp tạo ra một cơ sở dữ liệu kỹ thuật số cho các công trình, hỗ trợ việc quản lý, bảo trì và lập kế hoạch sử dụng công trình trong tương lai.

Nhờ những ứng dụng này, công nghệ scan 3D đang trở thành một phần không thể thiếu trong ngành xây dựng hiện đại, giúp tối ưu hóa hiệu suất, đảm bảo chất lượng và an toàn trong quá trình xây dựng và bảo trì công trình.

Ưu điểm của công nghệ Scan 3D trong xây dựng và kiến trúc

• Ưu điểm của công nghệ scan 3D cho xây dựng đó là sử dụng phương pháp đo từ xa đối với các đối tượng cần đo đạc ở vị trí khó tiếp cận. 
• Nhanh chóng, hiệu quả và tiết kiệm.
• Tạo ra hình ảnh 3 chiều cho đối tượng được quét.
• Hiện trạng công trình sẽ được chụp lại một cách chi tiết, nhanh chóng và chính xác.
• Dễ dàng chuyển đổi dữ liệu sang định dạng CAD hoặc các định dạng khác.
• Dữ liệu thu thập được sau khi quét 3D sẽ được sử dụng với nhiều mục đích khác nhau. Ví dụ như: phối cảnh , dựng mô hình 3D hiên trang hoặc tao bản vẽ 2D CAD từ file scan.

Tầm Quan Trọng của công nghệ quét 3D Laser 

• Nâng Cao Hiệu Suất và Chính Xác: Công nghệ scan 3D giúp tiết kiệm thời gian và tăng cường độ chính xác trong nhiều lĩnh vực.
• Giảm Thiểu Rủi Ro: Giúp phát hiện và giải quyết vấn đề sớm, đặc biệt trong xây dựng và sản xuất.
• Tùy Biến và Phục Vụ Nhu Cầu Cụ Thể: Cho phép tạo ra sản phẩm hoặc giải pháp tùy chỉnh, phù hợp với nhu cầu cụ thể của từng người hoặc dự án.

• Bảo Tồn và Giáo Dục: Đóng vai trò quan trọng trong việc bảo tồn di sản văn hóa và lịch sử, cũng như trong việc giáo dục và nghiên cứu.
• Hỗ trợ Sự Sáng tạo và Đổi mới: Mở ra khả năng mới trong thiết kế và sáng tạo, từ nghệ thuật đến kỹ thuật.
• Tiết kiệm Chi Phí và Thời gian: Giảm thiểu thời gian và chi phí liên quan đến việc phát triển sản phẩm, bảo trì và sửa chữa.

Công nghệ scan 3D đã và đang thay đổi cách chúng ta tạo ra, hiểu biết và tương tác với thế giới xung quanh. Sự phát triển và tiếp nhận rộng rãi của công nghệ này chứng minh tầm quan trọng không thể phủ nhận của nó trong nhiều ngành nghề và lĩnh vực khác nhau.

Lợi ích từ công nghệ quét 3D đối với từng đơn vị trong lĩnh vực kiến trúc / xây dựng

Với ưu điểm của công nghệ quét laser 3D hiện trạng trong lĩnh vực kiện trúc / xây dựng. Khách hàng sẽ nhận được kết quả có độ chính xác cực cao cho bất kì dự án nào cần đến mảng đo đạc.

Thông qua việc khảo sát bằng máy quét 3d laser. Toàn bộ thông tin của công  trình sẽ được thu thập một cách chính xác.  Nó giúp không gây ra bất kì sự gián đoạn nào, làm ảnh hưởng đến hoạt động của tòa nhà / công trình.

Đơn vị khảo sát

Lợi ích thấy rõ nhất là tiết kiệm thời gian. Với những cải tiến mạnh mẽ cả về phần cứng lẫn phần mềm trong những năm gần đây. Thời gian quét cho mỗi trạm máy được giảm đi rất nhiều. Những ai đã từng được tiếp cận máy quét laser 3D đều thấy được những lợi ích của nó: tiết kiệm thời gian, giảm rủi ro về tai nạn lao động, hạn chế quay lại hiện trường, không bỏ sót chi tiết…

Về sản phẩm giao nộp, với những phần mềm ngày càng được cải tiến cả về giao diện, thuật toán nhận dạng tới quy trình và thời gian xử lý số liệu được rút ngắn rất nhiều. Phần mềm cũng có thể chỉ ra những chỗ sai lệch so với thiết kế. Thêm nữa, dữ liệu mây điểm thu được luôn luôn chính xác hơn bất cứ mô hình tương đối nào.

Đơn vị thiết kế

Đơn vị thiết kế sẽ có trong tay một cái nhìn toàn diện hơn. Họ có thể xem trực tiếp dữ liệu trên mạng bằng phần mềm Faro Webshare hoặc Leica TrueView… quá trình duyệt web thông thường với góc nhìn trực quan toàn cảnh (panorama).

Họ cũng có thể đo đạc mọi kích thước trực tiếp trên trình duyệt web này. Tùy thuộc vào yêu cầu sản phẩm, mọi thông tin mong muốn đều được truy xuất nhanh chóng hơn phương pháp truyền thống gấp nhiều lần, cho phép đội thiết kế bắt đầu công việc nhanh hơn.

Đó là những lợi ích về thời gian và khả năng truy xuất dữ liệu, ngoài ra không thể bỏ qua sự đa dạng các lớp thông tin cả về màu sắc, kích thước… mà đơn vị thiết kế có thể sử dụng. Đây không chỉ đơn giản là lợi ích vượt trội của mô hình 3D so với các bản vẽ 2D. Đó còn là sự đa dạng các lớp thông tin chỉ trong 1 lần khảo sát cho bất kỳ yêu cầu nào.

Công nghệ hiện đại cũng cho phép thể hiện mô hình sống động hơn qua công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality) giúp người thiết kế tìm ra những điểm bất hợp lý, chưa phù hợp trước khi giao nộp tài liệu.

Nhà thầu xây dựng

Tài liệu thiết kế hiện đại ngày nay gồm những bản vẽ, mô hình, thông số kỹ thuật, báo cáo… đã chính xác hơn rất nhiều. Điều này biến các nhà thầu xây dựng là nhân tố thứ 3 hưởng lợi từ quy trình làm việc sử  dụng dữ liệu quét laser 3D.

Khi không thực sự phải bỏ tiền để khảo sát nhưng có quyền sử dụng gần như tất cả dữ liệu đó, tỉ suất lợi nhuận của họ với khảo sát là 100%

Nhà thầu sẽ giảm thiểu rủi ro khi có một bức tranh toàn cảnh nhờ dữ liệu khảo sát 3D; họ có thể điều tra trước những mối nguy cơ tiềm ẩn về an toàn lao động trước khi vận chuyển con người, máy móc thiết bị tới công trường; họ cũng có thể dùng dữ liệu để mô phỏng mô hình công trường.

Quá trình xây dựng cũng có thể được kiểm tra bằng việc khảo sát lại trong quá trình xây dựng và so sánh với mô hình thiết kế, tránh việc phải xây mới hoặc sửa lại.

Một ví dụ cụ thể, với những đơn vị phải thi công những sàn yêu cầu độ phẳng cao, sẽ rất khó sửa chữa khi bê tông sẽ cứng sau khoảng 2-3h giờ đổ. Bằng công nghệ quét laser 3D, họ có thể kiểm tra độ phẳng của sàn gần như ngay lập tức và sửa chữa ngay sau đó – nếu cần.

Với phương pháp thi công truyền thống, đội khảo sát sẽ phải chờ bê tông cứng đủ để di chuyển trên mặt sàn – khi đó đã trở nên quá trễ để sữa chữa. Nhà thầu buộc phải đập đi làm lại nếu sai số quá lớn.

Chủ đầu tư / đơn vị vận hành / đơn vị quản lý

Là những người trả tiền cho công tác khảo sát. Chủ đầu tư là những người được hưởng lợi nhiều nhất từ khâu thiết kế tới thi công, hoàn thiện. Công trình sẽ có chất lượng tốt hơn, độ chính xác cao hơn, thời gian thi công được rút ngắn. Dưới một góc nhìn toàn diện hơn. Chủ đầu tư sẽ dễ dàng đưa ra quyết định với mỗi sự cố phát sinh. Công trình hoàn thiện sau khi được bàn giao. Sẽ được kiểm chứng với các tài liệu thiết kế. Và đó chính là bản báo cáo “thực tế” nhất.

Trong giai đoạn vận hành. Khách hàng cũng có thể sử dụng Webshare Cloud hoặc Leica TrueView để truy xuất dữ liệu. Mọi thông tin đính kèm, các tài liệu, thông số kỹ thuật đều được gắn trên mô hình tòa nhà.  Nó cho phép người dùng truy xuất dữ liệu một cách nhanh chóng và dễ dàng nhất.

Trong quá trình bàn giao. Công trình sẽ được quét laser 3D cập nhật lần cuối và so sánh với thiết kế. Đơn vị quản lý qua đó có thể đưa ra quyết định dựa trên những thông tin mới nhất này.

Đối với những phương pháp thi công truyền thống. Khi gặp sự cố, họ phải kiểm tra rất nhiều lần, trước khi đưa ra quyết định. Thế nhưng khi áp dụng công nghệ quét laser 3D. Họ sẽ có những quyết định đúng đắn hơn, tiết kiệm thời gian, tiền bạc hơn khi gặp sự cố.

Với sự phát triển nhanh chóng của dịch vụ và công nghệ quét laser 3D trong  xây dựng. Ngày càng nhiều công trình được áp dụng công nghệ này vào thực tế. Nó giúp mọi đối tượng tham gia đều được hưởng lợi, và những lãng phí, sai sót được giảm thiểu.

Tại sao lại nên chọn dịch vụ scan 3D laser cho xây dựng. Thay vì  tự đầu tư  một máy scan 3D Laser đo đạc hiện trạng ?

Giảm bớt chi phí

Việc trang bị  máy Scan 3D laser cho xây dựng tất nhiên đòi hỏi một khoản chí phí khá lớn. Và đó cũng là lý do tại sao nhiều cty không có hứng thú lắm với điều này. Tuy nhiên, kể cả khi họ có đủ khả năng về tài chính đi chăng nữa. Thì ý dịnh trang bị một máy Scan 3D Laser cho xây dựng cũng chưa hẵng là  ý kiến hay.

Ở Việt nam, các chủ đầu tư  thường chỉ áp dụng công nghệ scan 3D cho xây dựng cho những dự án lớn. Nên việc đầ u tư cho thiết bị này không mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế. Cho nên việc thuê ngoài những công ty có kinh nghiệm chuyên về lĩnh vực đo đạc hiện trạng công trình xây dưng, nhà xưởng là sự một sự lựa chọn hợp lý.

Linh hoạt

Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà thông số kỹ thuật của những bản scans cũng khác nhau. Đôi khi cần phải sử dụng nhiều máy Scan Laser khác nhau để đáp ứng nhu cầu của họ. Thế nên việc đầu tư cho từng máy Scan 3D Laser riêng lẻ có thể là một khoản đầu tư đáng kể. Thậm chí là một khoản chi phí khá lớn khi phải mua nhiều máy Scan để phục vụ công việc.

Bên cạnh đó việc sử dụng những máy Scan 3D Laser lại không hề đơn giản. Nó yêu cầu người dùng phải có kiến thức chuyên môn đáng kể. Đôi khi sẽ cần phải thuê những chuyên gia kỹ thuật để vận hành các máy quét này. Ngoài ra, việc bảo trì máy cũng chiếm một khoản chi phí khá lớn. Cũng như phải thay thế máy mới khi chúng đã trở nên lỗi thời.

Bằng cách thuê ngoài các dịch vụ này, các bạn  không chỉ giảm bớt được một phần chi phí đáng kể  cho việc đầu tư, bảo dưỡng, thay thế hoặc thuê chuyên gia bên ngoài để vận hành máy. Mà còn có thể yên tâm rằng, các dữ liệu thu thập được trong quá trình quét  sẽ luôn có độ chính xác cao.

Tùy vào nhu cầu của khách hàng. VMT Solutions sẽ cung cấp từng dịch vụ Scan 3D laser phù hợp với mức chi phí hợp lý. Cũng như chất lượng tốt nhất theo tieu chuẩn Thụy Sĩ

Kết luận

Công nghệ quét 3D scanning là một công nghệ tiên tiến và đáng tin cậy trong lĩnh vực xây dựng. Với khả năng tạo ra mô hình 3D chính xác và chi tiết, công nghệ scan 3D đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao sự chính xác và hiệu suất trong quá trình thiết kế, quét và trình diễn 3D.

Ngoài ra, công nghệ scan 3D còn giúp tăng cường quản lý dự án và đảm bảo chất lượng của các công trình xây dựng. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ này trên toàn thế giới, không có gì ngạc nhiên khi công nghệ scan 3D ngày càng được áp dụng rộng rãi và trở thành một phần không thể thiếu trong ngành xây dựng hiện đại.