Ứng dụng thực tế ảo mô phỏng công tác bảo dưỡng động cơ IAE V2527-A5 của dòng máy bay A320

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN PHÚC KHOA THI

ỨNG DỤNG THỰC TẾ ẢO MÔ PHỎNG CÔNG TÁC
BẢO DƯỠNG ĐỘNG CƠ IAE V2527-A5 CỦA
DÒNG MÁY BAY A320

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hàng Không

Mã số: 60520110

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01, năm 2018


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BACH KHOA -ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học :TS. Phạm Minh Vương, TS. Ngô Khánh Hiếu Cán bộ
chấm nhận xét 1 : PGS.TS. Huỳnh Thanh Công Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS. Lê
Tuấn Phương Nam

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM ngày
24 tháng 01 năm 2018.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS.TS Lê Thị Minh Nghĩa
2. TS. Trần Tiến Anh

3. PGS.TS Huỳnh Thanh Công
4. TS. Lê Tuấn Phương Nam
5. TS. Lý Hùng Anh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành
sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÒNG

TRƯỞNG KHOA
KỸ THUẬT GIAO THÔNG


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHl NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• • • •

Họ tên học viên: Nguyễn Phúc Khoa Thi

MSHV: 1570840

Ngày, tháng, năm sinh: 21/08/1993

Nơi sinh: Long An

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hàng Không

Mã số: 60520110

TÊN ĐỀ TÀI: “ỨNG DỤNG THỰC TẾ ẢO MÔ PHỎNG CÔNG TÁC BẢO
DƯỠNG ĐỘNG CƠ IAE V2527-A5 CỦA DÒNG MÁY BAY A320”
I.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

-

Tìm hiểu cấu tạo động cơ và kế hoạch bảo dưỡng động cơ.

-

Xây dựng mô hình 3D cho động cơ.

-

Lập trình thực tế ảo theo công việc trong tài liệu bảo dưỡng.

-

Sản phẩm hoàn thành gồm:
Ư Mô-đun lý thuyết
Ư Mô-đun thực hành

II. NGÀY GIAO NHIỆM vụ : 25/06/2017
III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỰ24/01/2018

IV. CÁN Bộ HƯỚNG DẪN :
-

Cán bộ hướng dẫn chính: Tiến Sĩ Phạm Minh Vương

-

Cán bộ hướng dẫn phụ: Tiến Sĩ Ngô Khánh Hiếu
Tp. HCM, ngày 26 tháng 03 năm 2018.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÁO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô của Bộ Môn Hàng
Không, khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Trường Đại Học Bách Khoa - Đại Học Quốc Gia
TP.HCM. Trong khoảng thời gian 2 năm theo học chương trình Cao học tại trường, tôi
rất biết ơn các Thầy, Cô đã giảng dạy và truyền đạt những kiến thức rất bổ ích, chuyên
sâu về ngành Hàng không giúp tôi có được nền tản kiến thức vững chắc để tiếp tục phát
triển trong tương lai.

Tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Phạm Minh Vương và Tiến sĩ Ngô Khánh
Hiếu đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và động viên tôi trong suốt khoảng thời gian thực
hiện luận văn tốt nghiệp này.

Tôi xin được gửi lời cảm ơn trân trọng đến các anh chị đang công tác tại Công ty DFMEngineering đã hỗ trợ giúp tôi trong việc nghiên cứu học tập về lập trình mô phỏng thực
tế ảo và tạo điều kiện giúp tôi có một môi trường làm nghiên cứu thuận lợi.

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các anh chị đang làm việc và công tác tại Phòng
Kỹ thuật, Công ty cổ phần Hàng Không Jetstar Pacific Airlines đã nhiệt tình giúp đỡ và
cung cấp cho tôi những nguồn tài liệu quý báu để hoàn thành tốt luận văn này.
Nguyễn Phúc Khoa Thi

1


TÓM TẮT LUẬN VĂN

Mục tiêu của luận văn là nhằm nghiên cứu và phát triển ứng dụng thực tế ảo vào công
tác bảo dưỡng động cơ IAE V2527-A5 dựa trên nhu cầu thực tế của ngành Hàng không
nói chung và hoạt động bảo dưỡng nói riêng cùng với sự phát triển của khoa học công
nghệ. Do đó, hướng nghiên cứu sẽ áp dụng phương pháp xây dựng mô hình 3D bằng
phần mềm Blender và phương pháp lập trình mô phỏng thực tế ảo bằng phần mem
Unreal Engine 4. Song song là việc giới thiệu về cấu tạo động cơ IAE V2527-A5 và
xây dựng được các mô-đun từng thành phần bộ phận của động cơ thành mô hình 3D
dựa theo tài liệu huấn luyện và bảo dưỡng. Qua đó kết xuất mô hình 3D vào trong môi
trường thực tế ảo nhằm mô phỏng lại công tác bảo dưỡng mô-đun lá cánh. Với kết quả
đạt được gồm các mô-đun: mô-đun trình bày các thành phần động cơ, mô-đun tương
tác tháo lá cánh, mô-đun diễn hoạt mô phỏng quá trình bảo dưỡng lá cánh. Trong tương
lai hướng đề tài sẽ còn phát triển thêm các mô-đun còn thiếu cho công tác bảo dưỡng
dựa trên khung công việc của luận văn.

2


ABSTRACT

The objective of the thesis is to research and develop vhtual reality applications in the
maintenance of the IAE V2527-A5 engine based on the actual needs of the aviation
industry in general and maintenance in particular. Therefore, the research dhection will
apply the method of building 3D model with Blender software and vhtual reality
simulator programming method with Unreal Engine 4. Along with that is the
introduction about the structure of the IAE V2527 -A5 engine and build each
components of the engine into 3D model based on the training and maintenance
documentation. Then, import the 3D model into the vhtual reality envhonment to
simulate the maintenance of the IAE V2527 -A5 engine.
The results include modules: engine components display module, module for
interacting to remove fan blade, animation module for fan blade removal.
In the future, It will also completely develop modules for maintenance based on the
framework of the thesis.

3


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
-

Luận văn thạc sĩ này do tôi thực hiện.

-

Các kết quả đưa ra là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố.

-

Các đoạn trích dẫn và dữ liệu liên quan đều được trích dẫn nguồn và có độ chính

xác cao nhất trong phạm vi hiểu biết của tôi.

TP.HCM, ngày 15 ,tháng 12, 2017
Tác giả,

Nguyễn Phúc Khoa Thi

4


MỤC LỤC
• •

LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... 1
TÓM TẮT LUẬN VĂN ............................................................................................... 2
ABSTRACT .................................................................................................................. 3
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................. 8
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... 11
Chương 1 ..................................................................................................................... 12
Giới thiệu luận văn ...................................................................................................... 12
1.1 Lý do chọn đề tài ..........................................................................................12
1.2 Mục tiêu của luận văn .................................................................................. 14
1.3 Phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 14
Chương 2 ..................................................................................................................... 15
Phương pháp mô phỏng thực tế ảo cho mô hình 3D ...................................................15
2.1 Cơ sở lý thuyết ............................................................................................. 15
2.2 Phương pháp xây dựng mô hình 3D ............................................................16
2.2.1 Giới thiệu phần mềm Blender ............................................................. 16
2.2.2 Phương pháp chung xây dựng mô hỉnh 3D ........................................16
2.2.3 ...................................................................................................

Áp dụng phương pháp dựng mô hình lá cánh 3D .........................................18
2.3 Phương pháp mô phỏng thực tế ảo .............................................................. 22
2.3.1 Giới thiệu phần mem Unreal Engine 4 ............................................... 22
2.3.2 Giới thiệu kính HTC VIVE.................................................................. 22
5


2.3.3 Phương pháp lập trình mô phỏng ...................................................... 23
Chương 3 .................................................................................................................... 29
ứng dụng thực tế ảo mô phỏng động cơ IAE V2527-A5 phục vụ cho công tác đào
tạo................................................................................................................................ 29
3.1 Cơ sở lý thuyết động cơ ................................................................................ 29
3.1.1 Giới thiệu đọng CƠỈAE (International Aero Engines)[l]................... 29
3.1.2 Cẩu tạo động cơ ................................................................................. 34
3.1.3 Áp dụng phương pháp xây dựng mô hình 3D để xây dựng lên động cơ
3D .................................................................................................................. 43
3.1.4 Áp dụng phương pháp mô phỏng thực tế ảo đưa mô hình động cơ 3D
vào lập trình thực tế ảo.................................................................................. 47
3.2 ứng dụng thực tế ảo mô phỏng công tác bảo dưỡng .................................... 51
3.2.1 Ke hoạch kiểm tra bảo dưỏng gom: ................................................... 51
3.2.2 ửng dụng thực tế ảo mô phỏng công tác bảo dưỡng hệ thong cánh
quạt. ............................................................................................................... 53
3.2.3 ửng dụng thực tế ảo mô phỏng công tác bảo dưỡng gói (A01) A
Check của dòng máy bay A320...................................................................... 64
Chương 4 .................................................................................................................... 71
Kết quả và thảo luận ................................................................................................. 71
4.1 Kết quả xây dựng mô hình 3D ..................................................................... 71
4.2 Kết quả mô phỏng thực tế ảo ....................................................................... 71
Chương 5 .................................................................................................................... 76
Kết luận và hướng phát triển ................................................................................... 76

6


5.1 Kết luận ........................................................................................................ 76
5.2 Hướng phát triển .......................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 78
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 79
Phụ lục 1: Task bảo dưỡng tháo lá cánh .......................................................... 79
TASK 72-38-11-000-010-A Removal of the Inlet Cone............................... 79
TASK 72-31-11-000-010-B Removal of the LP Compressor Fan Blades...80
Phụ lục 2: Task bảo dưỡng thay lọc nhiên liệu ............................................... 88
TASK 73-12-42-000-010-B Removal of the Fuel Filter Element ................... 88
TASK 73-12-42-400-010-B Installation of the Fuel Filter Element ............. 89
Phụ lục 3: Task kiểm tra lá cánh bằng sóng âm ............................................. 92
TASK 72-00-00-200-011-A TAP Test of LP Compressor Fan Blades ........ 92
Phụ lục 4: Các bảng thống kê kết quả .............................................................. 96
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ...................................................................................... 99

7


DANH MUC HÌNH ẢNH
Hình 2-1: Sơ đo quy trình mô phỏng thực tế ảo cho mô hình 3D ............................... 15
Hình 2-2:Sơ đồ xây dựng mô hình 3D ........................................................................17
Hình 2- 3:Ảnh chụp lả cảnh trên động cơ thực tế ....................................................... 18
Hình 2-4:Lá cánh được tháo rời ................................................................................. 19
Hình 2-5:Thay đoi kích thước vật thể .........................................................................19
Hình 2-6: Chia đối tượng gia tăng lưới ......................................................................20
Hình 2-7: Tạo độ uốn và xoắn cho lá cánh .................................................................20

Hình 2-8: Trước và sau khi chỉnh sửa bang Lattice Modifier. ...................................21
Hình 2-9: Tạo độ mịn cho mô hình lá cánh 3D .......................................................... 21
Hình 2-10 :Kính HTC và tay cầm StramVR ................................................................ 22
Hình 2-11: Ký hiệu các nút trên tay cầm tương ứng................................................... 23
Hình 2-12: Sơ đồ phương pháp chung lập trình mô phỏng thực tế ảo ...................... 24
Hình 2-13: Sơ đo quy trình cụ thể lập trình mô phỏng thực tế ảo .............................. 25
Hình 2-14: Thêm mô hình lá cánh vào Blueprint Class............................................. 26
Hình 2-15: Các node

lập trình tương tác cầm đối tượng (trang 1/2) ..................... 26

Hình 2-16: Các node

lập trình tương tác cầm đối tượng (trang 2/2) ..................... 27

Hình 2-17: Lá cánh trong môi trường thực

tế ảo ................................................... 27

Hình 2-18: Tia laser từ tay cầm đã tương tác cầm lấy được lá cánh ......................... 28
Hĩnh 3-1: Ký hiệu tên các chữ số của động cơ IAE V2500........................................ 31
Hĩnh 3- 2: Vị trí các bộ phận chính của động cơ [1]................................................. 32
Hĩnh 3- 3: Cấc ố bi chính của động cơ [1] .................................................................34
Hĩnh 3- 4: Các ố bi chính của động cơ [1] .................................................................35
Hĩnh 3- 5:Mô-đun cánh quạt [1] ............................................................................... 36
Hĩnh 3- 6: Mô-đun vỏ ngoài mấy nén thấp áp nhìn từ phía trước [1] ..................... 37
Hĩnh 3- 7: Mô-đun vỏ ngoài mấy nén thấp áp nhìn từ phía sau [1] ........................ 38
Hĩnh 3- 8: Hệ thống máy nén cao ấp [1] ................................................................... 39
Hĩnh 3- 9: Cụm mấy nén cao ấp [1] ...........................................................................40
Hĩnh 3-10: Hệ thống buồng đốt [1] ............................................................................40

8


Hình 3-11: Tua-bin cao áp [1] ........................

41

Hinh 3-12: Các tầng của tua-bin thấp áp [1] .............................................................43
Hình 3-13: Động cơ được mô hình hóa 3D ................................................................44
Hình 3-14: Hệ thống cánh quạt...................................................................................45
Hình 3-15: Bộ phận máy nén thấp áp .........................................................................45
Hình 3-16: Bộ phận máy nén cao áp ...........................................................................46
Hình 3-17: Bộ phận buồng đốt ....................................................................................46
Hình 3-18: Bộ phận Tua-bin cao áp ...........................................................................47
Hình 3-19: Bộ phận Tua-bin thấp áp ..........................................................................47
Hình 3-20: Lưu đo giải thuật lựa chọn Mô-đun ..........................................................48
Hình 3- 21: Lưu đo giải thuật hiển thị Mô-đun lý thuyết. ...........................................50
Hĩnh 3- 22: Sơ đồ code tương tác chọn hiển thị bộ phận lá cánh động của máy nén
thấp áp .........................................................................................................................51
Hĩnh 3- 23: Sơ đồ kế hoạch bảo dưỡng ......................................................................51
Hình 3- 24: Quy trình bảo dưỡng định kỳ hệ thong cánh quạt ...................................55
Hình 3- 25: Hệ thống cánh quạt 3D ............................................................................56
Hĩnh 3- 26: Lá cánh 3D ..............................................................................................56
Hình 3-27: Lưu đo giải thuật mô-đun thực hành 1 .................................................... 58
Hình 3- 28: Sơ do code cho dim hoạt mô-đun thực hành 1 ........................................59
Hĩnh 3- 29: Sơ do code cho diễn hoạt bọ phận tấm ốp chỉnh dòng ............................59
Hĩnh 3-30: Lưu đổ giải thuật Mô-đun thực hành 2 .....................................................61
Hĩnh 3-31: Sơ đồ giải thuật Raycast tương tác đến hệ thong cánh quạt ....................62
Hĩnh 3- 32: Sơ đồ code tương tác cầm bu-lông so 1 của tấm ốp chỉnh dòng .............62

Hĩnh 3- 33: Sơ đồ code thả và đặt các đối tượng .......................................................63
Hĩnh 3- 34: Sơ đồ code thả và đặt bu-lông so 1 của tấm ốp chỉnh dòng ....................63
Hĩnh 3- 35: Quy trình bảo dưỡng định kỳ hệ thống cánh quạt ...................................65
Hĩnh 3-36: Hệ thống làm mát dầu bằng nhiên liệu.................................................... 66
Hĩnh 3- 37: Lưu đồ giải thuật thao tác chọn công việc trong gói A Check ................66
Hĩnh 3- 38: Lưu đồ giải thuật thao tác thực hiện các bước tháo lọc nhiên liệu ........ 68

9


Hĩnh 3- 39: Sơ đồ giải thuật Raycast tương tác đến hệ thống làm mát dầu nhờn
bằng nhiên liệu ........................................................................................................... 69
Hĩnh 3-40: Sơ đồ code tương tác cầm tháo nút xả..................................................... 69
Hĩnh 3- 41: Sơ đồ code thả và đặt các bộ phận của hệ thong làm mát dầu nhờn
bằng nhiên liệu ........................................................................................................... 70
Hĩnh 3- 42: Sơ đồ code thả và đặt nút xả ................................................................... 70
Hình 4-1: Bảng lựa chọn Mô-đun cần học.................................................................. 72
Hình 4- 2: Bảng lựa chọn hiển thị bộ phận động cơ. .................................................. 73
Hình 4- 3: Động cơ được hiển thị 4 mô-đun chính ..................................................... 73
Hình 4- 4: Hiển thị mô-đun lá cánh tĩnh máy nén tháp ápcùng thông
Hình 4- 5: Mô-đun diễn hoạt tự động một bước của công

tin ............... 74

việctháo lácánh............ 74

Hình 4- 6: Tương tác vào bu-lông............................................................................... 75
Hình 4- 7: Tương tác tháo bu-lông ra khỏi bọ phận ................................................... 75

10

DANH MUC BÁNG
Bảng 1: Nguồn tham chiếu sử dụng cho xây dựng mô hình 3D ............................ 96
Bảng 2: Định lượng kết quả xây dụng mô hình 3D của động cơ. .......................... 97
Bảng 3: Kết quả mô phỏng công việc bảo dưỡng hệ thống cánh quạt ................... 98
Bảng 4: Kết quả mô phỏng công việc bảo dưỡng lọc nhiên liệu ............................ 98

11


Chương 1

Giới thiệu luận văn
• •

1.1 Lý do chọn đề tài
Hiện nay, trong công cuộc giáo dục - đào tạo trên thế giới nói chung và Việt Nam nói
riêng đã và đang chuyển dần từ việc đào tạo bằng sách hay tài liệu sang việc ứng dụng
các công nghệ tương tác vào giảng dạy. Công nghệ thực tế ảo (Virtual Reality - VR) là
một công nghệ rất phát triển hiện nay đang được sử dụng rộng rải. Đó là sự phát triển
đột phá của thực tế ảo và nó tạo được hiệu quả cao trong giảng dạy.
Để nghiên cứu về các ứng dụng của Công nghệ thực tế ảo, cần nhấn mạnh đến ba điểm
chính quan trọng của công nghệ này đó là:
-

Tính tương tác: con người có thể giao tiếp, tương tác trong môi trường thực tế ảo
và có khả năng thay đổi trạng thái, điều khiển các thứ trong môi trường thực tế ảo.

-

Tính đắm chìm: giúp con người có cảm giác như đang chìm đắm, nhập vai vào một
môi trường ảo, một thế giới ảo và hòa lẫn vào đó như thế giới thật do con người,
máy tính tạo ra.

-

Tính tưởng tương: giúp con người có thể tự hình dung, tưởng tượng ra các tính
huống, các vấn đề trong đời sống xã hội thực. Ví dụ như đang tưởng tượng đang
điều khiển các thiết bị máy móc trong công nghiệp, y tế, giáo dục, quân sự...

Qua các tính năng đó có thể thấy được Công nghệ thực tế ảo thực sự đã mang đến những
nét khác biệt, hấp dẫn trong giảng dạy và đào tạo. Và một trong những khác biệt mà
Công nghệ thực tế ảo mang lại rất hữu ích và mang tính ứng dụng cao. Đặc biệt là trong
việc đào tào các thợ máy, kỹ sư bảo dưỡng trong ngành hàng không.

12


Với sự phát triển của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đã ngày càng giúp ngành hàng
không phát triển vượt bậc. Các máy bay được sản xuất với công nghệ cải tiến hơn, mang
đến cho con người sự an toàn hơn, trải nghiệm sự tiện nghi hơn. Đe đáp ứng được sự
phát triển đó thì cũng cần có một đội ngũ bảo trì, bảo dưỡng tay nghề cao mà hơn hết
là bảo dưỡng động cơ máy bay, động cơ là yếu tố đặc biệt quan trọng và phải bảo dưỡng,
theo dõi thường xuyên. Công nghiệp 4.0 đã kết nối ứng dụng công nghệ thực tế ảo vào
lĩnh vực đào tạo hứa hẹn sẽ làm thay đổi hoàn toàn cách dạy và học, đồng thời nâng cao
tính tiếp cận trực quan.
Hiện nay ở Việt Nam, công tác đào tạo bảo dưỡng hàng không vẫn còn giảng dạy theo
phương pháp áp dụng kết họp giữa máy vi tính và máy chiếu cùng với các tài liệu bảo
dưỡng vào giảng dạy. Với phương pháp này, bên cạnh tài liệu bảo dưỡng vẫn có các

hình ảnh 2D, mô hình 3D, các clip hướng dẫn bảo dưỡng thì người học chỉ tiếp thu về
mặt kiến thức, các thao tác bảo dưỡng nhưng vẫn chưa tưởng tượng ra môi trường thật,
thao tác thật là như thế nào. Và khi bắt tay vào thực hành bảo dưỡng thực tế thì người
học sẽ gặp đôi chút lúng túng. Công nghệ thực tế ảo sẽ đáp ứng và giải quyết vấn đề
này. Một môi trường ảo, động cơ ảo sẽ được mô phỏng bởi công nghệ thực tế ảo. Nó
giúp người học sẽ có cái nhìn trực quan về công tác bảo dưỡng, hiểu được môi trường
như thế nào, động cơ ra sao, sẽ nhớ sâu hơn về cấu tạo động cơ, các bước thao tác thực
hiện.
Tuy nhiên, cùng với sự hữu ích mà công nghệ thực tế ảo mang lại trong bảo dưỡng hàng
không thì việc tạo ra ứng dụng mô phỏng bảo dưỡng rất tốn nhiều chi phí và vô cùng
phức tạp. Do đó, hiện nay vẫn chưa có ứng dụng thực tế ảo nào cho công tác đào tạo
bảo dưỡng hàng không tại Việt Nam. Nên để giúp người học có cái nhìn trực quan và
công tác bảo dưỡng được nâng cao thì phải mô phỏng được đúng quá trình bảo dưỡng
của động cơ.
Vì vậy mục tiêu nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu phát triển mô phỏng thực
tế ảo vào công tác bảo dưỡng động cơ.

13


1.2 Muc tiêu của luân văn
• •

Những nhiệm vụ chính trong luận văn:
-

Tìm hiểu cấu tạo động cơ theo tài liệu của nhà sản xuất.

-

Khái quát về kế hoạch bảo dưỡng động cơ.

-

Xây dựng mô hình 3D dựa trên tài liệu cấu tạo động cơ từ nhà sản xuất.

-

Đưa mô hình 3D vào lập trình thực tế ảo theo nhiệm vụ bảo dưỡng đã xác định.

-

Sản phẩm hoàn thành gồm các mô-đun:
■S Mô-đun trình bày thông tin của từng bộ phận động cơ,
■S Mô-đun diễn hoạt mô phỏng bảo dưỡng lá cánh ■S Mô-đun tương
tác tháo lá cánh.
■S Mô-đun tương tác tháo lọc nhiên liệu thuộc gói bảo dưỡng A-Check

1.3 Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp xây dựng mô hình 3D sử dụng phần mem Blender để dựng nên toàn bộ
các bộ phận, đối tượng thuộc mô-đun lá cánh; các mô-đun chính của động cơ nằm trong
chương trình huấn luyện cơ bản chung.
Sau khi hoàn tất việc xây dựng tất cả các mô hình 3D sẽ áp dụng phương pháp mô
phỏng thực tế ảo sử dụng phần mem Unreal Engine 4 dựa trên nền tảng ngôn ngữ lập
trình Blueprint để tạo nên một môi trường ảo, động cơ ảo nhằm mô phỏng quá trình bảo
dưỡng động cơ. Sử dụng thuật toán Raycast cho tương tác cầm thả đối tượng.

14

Chương 2

Phưong pháp mô phỏng thực tế ảo cho mô hình 3D
2.1 Cơ sở lý thuyết
Để xây dựng một môi trường thực tế ảo cho một đối tượng ta cần xác định đối tượng
cần mô phỏng. Từ đó, áp dụng phương pháp xây dựng mô hình 3D cho đối tượng đó
bằng phần mềm Blender . Sau khỉ đã xây dựng mô hình 3D hoàn chỉnh sẽ tiến hành áp
dụng phương pháp mô phòng thực tế ảo để đưa đối tượng vào môi trường ảo và lập trình
mô phỏng trên nền tảng ngôn ngữ lập trình Blueprint bằng phần mềm Unreal Engine 4.

Sơ đồ sau thể hiện phương pháp mô phỏng thực tế ảo cho mô hình 3D.

-

S ứ dụng, phần mềm Blender

t ----------------------------------------------------------------------------------------------- J

r

SửdụnỊT phẨn mem Unreal Engine 4
■
__________________________________________________________________________

ỉ

ì : _______________
Ngon ngĩỉ lập trinh Blueprint

--------- +

Lập trình mô phỏng thực tễ ao

Ỳ

Sân pằầm thực tể ao

Hình 2-1 ỉ Sơ đồ quy trình mô phỏng thực tế ảo cho mô hình 3D

15


Tổ họp tập lệnh của Blueprints trong Unreal Engine là một tổ họp các tập lệnh gameplay
hoàn chỉnh dựa trên khái niệm việc sử dụng một giao diện các “Node” để tạo ra các yếu
tố gameplay trong trình Unreal Editor. Cũng như nhiều tập lệnh ngôn ngữ phổ biến
khác, nó được sử dụng để định nghĩa các lóp (classes) hoặc các đối tượng trong công
cụ. Kiểu tập lệnh “Node” này rất linh hoạt và mạnh mẽ vì nó cung cấp cho các nhà thiết
kế sử dụng hầu như toàn bộ các công cụ và các khái niệm nói chung. Ngoài ra, Blueprint
cũng sẵn có ngôn ngữ C++ của Unreal Engine cho phép các lập trình viên tạo ra các hệ
thống đường cơ sở mà các nhà thiết kế cần mở rộng.
Thuật toán Raycast là thuật toán tạo ra một tia laser để tham chiếu đến đối tượng, khi
có tia laser tiếp xúc sẽ thực hiện các tính năng tùy mục đích, trong luận văn sẽ thiết lập
tính năng gắn đối tượng vào tia laser tạo cảm giác đang tương tác cầm đối tượng. Từ đó
sẽ lập trình tương tác các thao tác bảo dưỡng động cơ.

2.2 Phương pháp xây dựng mô hình 3D
2.2.1 Giới thiệu phần mềm Blender
Blender là một phần mềm đồ họa 3D miễn phí với mã ngồn mở. Blender có thể được
sử dụng để tạo ra các hình ảnh 3D như hình ảnh, video và các trò chơi tương tác thời
gian thực. Blender tích họp và cung cấp đầy đủ các bộ công cụ để tạo nội dung 3D.

2.2.2 Phương pháp chung xây dựng mô hình 3D
Quy trình để xây dựng lên một mô hình 3D hoàn chỉnh được thể hiện như sơ đồ (hình
2-2). Đây là một quy trình chung nhất để từ đó có thể áp dụng vào xây dựng lên mô
hình 3D cho bất kỳ một đối tượng nào.

16


Hình 2-2; Quy trình xây dụng mô hình 3D
Tham khảo đẩi tượng: là vấn đề đặt ra cho đối tượng cần mô hình hốa 3D ở đây là gì
(nhà cửa, xe, vật dụng, con người, động vật, v.v...). Sau khi xác định được đối tượng
cần mô hình hốa 3D thì việc tiếp theo là xác định nguồn tham chiếu, tham khảo là gì,
chung nhất cố 4 nguồn tham chiếu:
v' Hình dạng, ảnh chụp: xảc định hình dạng bằng mắt, ảnh chụp đưa vào trực
tiếp phần mềm để tham chiếu.
s Bản vẽ: việc mô hình hóa 3D từ bản vẽ sẽ cho tỉ lể mô hình so với vật thể
thật chính xác 100%

17


s Vật thể thật: mô hình hóa 3D từ việc đối chiếu nhìn từ vật thể thật bên
ngoài
s Mô hình Cữ sẵn: có thể xây dựng một mô hình mởi từ một mô hình sẵn cố
bằng việc chỉnh sửa biến đổi mô hình
Xây dựng, vẽ tạo lưới: sau khi xác định được đối tượng, nguồn tham chiếu thì sẽ tiến
hành xây dụng mô hình bằng cách vẽ tạo lưới, các khung sườn phần thô của mô hình
Modeling: việc áp dụng các công cụ và tính năng của phần mềm Blender để xây dựng,
hiệu chỉnh mô hình 3D chỉnh chu và hoàn hảo hem.
Thêm chất liệu, màu sắc: đây là khâu cần thiết để cho mô hình cỏ được màu sắc như

vật thể thật. Chất liệu là tính chất của vật thể đỗ (gỗ, gương, chất lỏng, kim loại...)
2.2.3 Áp dụng phvomg pháp dựng mô hình lá cánh 3D
Dựa theo phương pháp chung xây dựng một mô hình 3D, áp dụng vào để mô hình hóa
3D lá cánh.
Tham khảo đổi tương: nhìn từ ảnh chụp đề tham khảo sau đó phác thảo phần thô của lá
cánh trực tiếp.

Hình 2- 3:Ẩnh chụp lá cánh trên động cơ thục tế
18


Hình 2-4:Lá cánh được tháo rời
Xây dưns. vẽ tao lưới:dưa vào ảnh chụp và tài liệu tham khảo, tiến hành xây dựng mô
hình bằng cách vẽ tạo lưới, các khung sườn phần thô của mô hình trước.
> Áp dụng lệnh thay đổi kích thước theo chiều X, Ỵ, z để có được khung hình chữ
nhật, đây là phần thô của lá cánh.

Eg
r :

r t

• .

s:ò

... : ,ĨĨÍS ĩíĩĩĩ s BS ♦ : F:

Hình 2-5:Thuy đỗi kích thước vật thể
> Thêm lưới chia nhỏ đối tượng, mục đích việc này nhằm gia tăng lưới để chỉnh

sửa đối tượng dễ dàng hơn và tạo độ mịn cho đối tượng.

19


Hình 2-6: Chia đối tượng gia tăng lưới
Modeling: áp dụng các công cụ và tính năng của phần mềm Blender để xây dựng, hiệu
chỉnh mô hình 3D chỉnh chu và hoàn hảo hơn.
> Từ khung phần thô của lá cánh. Bắt đầu tạo độ uốn và độ xoắn cho lá cánh, sử
dụng tính năng Simple Deform Modifier và tùy chỉnh độ uốn, xoắn tùy ý.

I
k
Hình 2-7: Tạo độ uốn và xoắn cho lá cánh
20


> Chủứì sửa những chổ chưa ưng ý, sử dụng tính năng Lattice Modifier

Hình 2-8: Trước và sau khi chỉnh sửa bằng Lattice Modifier;
> Tạo độ mịn,sử dụng chức năng Smooth. Độ mịn giúp cho mô hình 3D trông mịn
hơn không có nhiều gốc cạnh, mặt phẳng nhỏ. Nhờ đó, mô hình sẽ đẹp hơn.
> Hoàn thiện mô hình lá cánh 3D.

Hình 2-9: Tạo đệ mịn cho mô hình lá cánh 3D

21


2.3 Phương pháp mô phỏng thực tế ảo

2.3.1 Giới thiệu phần mềm Unreal Engine 4
Unreal Engine 4 là một bộ công cụ được xây dựng bởi những nhà phát triển Game dành
cho những ai đam mê về Game. Phát triển và áp dụng trong nhiều lĩnh vực như: game
trên di động 2D đến các hệ máy PC, những thước phim với kỹ xảo đẹp mắt và công
nghệ thực tế ảo, Unreal Engine 4 đưa đến cho người dùng tất cả mọi thứ để bắt đầu và
phát triển trò chơi điện tử.
Blueprints Visual Scripting cho phép nhanh chống thử nghiệm và xuất ra một Game
hoàn chỉnh một cách nhanh chống mà không yêu cầu phải biết lập trình.
2.3.2 Giói thiệu kính HTC VIVE
Chiếc kính này được xem là gỉảỉ pháp triển khai nộỉ dụng thực tế ảo hoàn thiện nhất
vào thời điểm hiện tại. Bed lẽ nố cho phép tương tác với mồi trường thực tế ảo bằng tay
cầm SteamVR chuyên dụng, gỉứp trải nghiệm hoàn thiện hơn.

Hình 2-10 :Kính HTC vù tay cần StramVR

22