Comparación de Métodos para Reconstruir Superficies Irregulares a partir de Nubes de Puntos de Modelos Digitales de Terreno en el Desarrollo de un Modelo Asistido por Computadora para Tecnología de Prototipado Rápido
Autores: Chlost, Micha; Bazan, Anna
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Comparación de Métodos para Reconstruir Superficies Irregulares a partir de Nubes de Puntos de Modelos Digitales de Terreno en el Desarrollo de un Modelo Asistido por Computadora para Tecnología de Prototipado Rápido
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Metodología
Modelo de terreno
Errores de superficie de malla
Factor de suavizado de superficie
Algoritmo de interpolación bilineal
Análisis de desviación de forma
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta una metodología para desarrollar un modelo de terreno tridimensional basado en datos numéricos en forma de nube de puntos, con énfasis en la reducción de errores en la superficie de la malla y el uso de un factor de suavizado de superficie. La generación inicial de la superficie se basó en una nube de puntos con una malla cuadrada, y se presentó un algoritmo adoptado para la conversión de la malla a la forma de entrada para el entorno de diseño asistido por computadora (CAD). Se propuso el uso de un algoritmo de interpolación bilineal para reducir los defectos en la superficie tridimensional creada en el proceso de ingeniería inversa. Se realizaron análisis de precisión de mapeo del terreno para tres muestras de geometría diferente utilizando dos opciones disponibles en el programa Siemens NX. Todas las superficies obtenidas fueron sometidas a un análisis de desviación de forma. Para cada una de las superficies analizadas, cambiar el factor de suavizado del 0% al 15% no causó cambios significativos en la precisión dependiendo del método adoptado. Para regiones planas, en el método de Densidad Uniforme (UD), el tamaño del área fuera de la tolerancia fue del 6.16%, y en el método de Densidad Variable (VD), estuvo dentro del rango del 5.01-6%. Para regiones empinadas, en el método UD, fue del 6.25%, y en el método VD, estuvo dentro del rango del 5.39-6.47%, mientras que para regiones cóncavas-convexas, en el método UD, fue del 6.5% y en el método VD, estuvo dentro del rango del 4.96-6.36%. Para un valor del factor de suavizado del 20%, se observó un aumento repentino en la inexactitud de la forma de la superficie obtenida. Para regiones planas, en el método UD, el tamaño del área fuera de la tolerancia fue del 69.84%, y en el método VD, fue del 71.62%. Para regiones empinadas, en el método UD, fue del 76.07%, y en el método VD, fue del 80.94%, mientras que para regiones cóncavas-convexas, en el método UD, fue del 56.08%, y en el método VD, fue del 62.38%. La metodología desarrollada proporcionó alta precisión en la reproducción de datos numéricos que pueden ser utilizados para análisis y procesos de fabricación posteriores, como la impresión 3D. Basado en los datos obtenidos, se realizaron tres impresiones por modelado por deposición fundida (FDM), presentando cada uno de los tipos de geometría de terreno analizados. Solo se utilizó la impresión FDM, y no se verificaron otras tecnologías.
Descripción
Este artículo presenta una metodología para desarrollar un modelo de terreno tridimensional basado en datos numéricos en forma de nube de puntos, con énfasis en la reducción de errores en la superficie de la malla y el uso de un factor de suavizado de superficie. La generación inicial de la superficie se basó en una nube de puntos con una malla cuadrada, y se presentó un algoritmo adoptado para la conversión de la malla a la forma de entrada para el entorno de diseño asistido por computadora (CAD). Se propuso el uso de un algoritmo de interpolación bilineal para reducir los defectos en la superficie tridimensional creada en el proceso de ingeniería inversa. Se realizaron análisis de precisión de mapeo del terreno para tres muestras de geometría diferente utilizando dos opciones disponibles en el programa Siemens NX. Todas las superficies obtenidas fueron sometidas a un análisis de desviación de forma. Para cada una de las superficies analizadas, cambiar el factor de suavizado del 0% al 15% no causó cambios significativos en la precisión dependiendo del método adoptado. Para regiones planas, en el método de Densidad Uniforme (UD), el tamaño del área fuera de la tolerancia fue del 6.16%, y en el método de Densidad Variable (VD), estuvo dentro del rango del 5.01-6%. Para regiones empinadas, en el método UD, fue del 6.25%, y en el método VD, estuvo dentro del rango del 5.39-6.47%, mientras que para regiones cóncavas-convexas, en el método UD, fue del 6.5% y en el método VD, estuvo dentro del rango del 4.96-6.36%. Para un valor del factor de suavizado del 20%, se observó un aumento repentino en la inexactitud de la forma de la superficie obtenida. Para regiones planas, en el método UD, el tamaño del área fuera de la tolerancia fue del 69.84%, y en el método VD, fue del 71.62%. Para regiones empinadas, en el método UD, fue del 76.07%, y en el método VD, fue del 80.94%, mientras que para regiones cóncavas-convexas, en el método UD, fue del 56.08%, y en el método VD, fue del 62.38%. La metodología desarrollada proporcionó alta precisión en la reproducción de datos numéricos que pueden ser utilizados para análisis y procesos de fabricación posteriores, como la impresión 3D. Basado en los datos obtenidos, se realizaron tres impresiones por modelado por deposición fundida (FDM), presentando cada uno de los tipos de geometría de terreno analizados. Solo se utilizó la impresión FDM, y no se verificaron otras tecnologías.