Método de escaneo 3D robotizado y alineación para la calificación dimensional de grandes piezas impresas por extrusión de material
Autores: Antolin-Urbaneja, Juan Carlos; Pacheco Goñi, Rakel; Alberdi Olaizola, Nerea; Luengo Pizarro, Ana Isabel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de escaneo 3D robotizado y alineación para la calificación dimensional de grandes piezas impresas por extrusión de material
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Moldes
Aplicaciones aeronáuticas
Procesos de impresión 3D
Sistema de visión 3D
Técnicas automatizadas
Calificaciones geométricas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Los moldes para aplicaciones aeronáuticas deben cumplir requisitos altamente exigentes, incluidas las tolerancias geométricas antes y después de los ciclos de curado a altas temperaturas y presiones. La creciente disponibilidad de materiales termoplásticos impresos por sistemas de extrusión de material requiere investigación para verificar la precisión geométrica después de los procesos de impresión tridimensional para evaluar si la pieza puede cumplir con la geometría requerida a través de procesos de fresado. En este sentido, la aplicación de técnicas automatizadas para evaluar mediciones rápidas y confiables es un punto abierto bajo esta prometedora tecnología. Este trabajo investiga la integración de un sistema de visión 3D utilizando un escáner 3D de luz estructurada, colocado en un robot industrial en una configuración de ojo en mano y sincronizado por una computadora. El sistema completo valida un algoritmo interno, que inspecciona toda la pieza reconstruida, adquiriendo varias vistas desde diferentes poses, y realiza la alineación con el modelo teórico de la geometría de grandes piezas fabricadas por impresión 3D. Además, la automatización del proceso de validación para las piezas fabricadas utilizando detección sin contacto del material impreso con desplazamiento puede utilizarse para definir estrategias de fresado para lograr las calificaciones geométricas. El algoritmo fue probado utilizando varias piezas impresas por la extrusión de material de un material termoplástico basado en poliamida 6 negra reforzada con fibras de carbono cortas. El proceso completo de inspección se realizó en 38 segundos en los tres casos estudiados. Los resultados aseguran que más del 95.50% de los puntos evaluados de cada nube de puntos reconstruida diferían en más de un milímetro del modelo teórico.
Descripción
Los moldes para aplicaciones aeronáuticas deben cumplir requisitos altamente exigentes, incluidas las tolerancias geométricas antes y después de los ciclos de curado a altas temperaturas y presiones. La creciente disponibilidad de materiales termoplásticos impresos por sistemas de extrusión de material requiere investigación para verificar la precisión geométrica después de los procesos de impresión tridimensional para evaluar si la pieza puede cumplir con la geometría requerida a través de procesos de fresado. En este sentido, la aplicación de técnicas automatizadas para evaluar mediciones rápidas y confiables es un punto abierto bajo esta prometedora tecnología. Este trabajo investiga la integración de un sistema de visión 3D utilizando un escáner 3D de luz estructurada, colocado en un robot industrial en una configuración de ojo en mano y sincronizado por una computadora. El sistema completo valida un algoritmo interno, que inspecciona toda la pieza reconstruida, adquiriendo varias vistas desde diferentes poses, y realiza la alineación con el modelo teórico de la geometría de grandes piezas fabricadas por impresión 3D. Además, la automatización del proceso de validación para las piezas fabricadas utilizando detección sin contacto del material impreso con desplazamiento puede utilizarse para definir estrategias de fresado para lograr las calificaciones geométricas. El algoritmo fue probado utilizando varias piezas impresas por la extrusión de material de un material termoplástico basado en poliamida 6 negra reforzada con fibras de carbono cortas. El proceso completo de inspección se realizó en 38 segundos en los tres casos estudiados. Los resultados aseguran que más del 95.50% de los puntos evaluados de cada nube de puntos reconstruida diferían en más de un milímetro del modelo teórico.