¿Qué pasaría si fuera posible fabricar una pieza de manera rápida y económica simplemente usando una serie de imágenes digitales de corto alcance tomadas del objeto?
Michael Immel, instructor en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Fabricación de Harold e Inge Marcus, originalmente comenzó a pensar en la técnica, llamada fotogrametría, para un propósito diferente, pero rápidamente se dio cuenta de su aplicación en la fabricación.
En esta técnica, las imágenes digitales de un objeto que se han tomado en varios ángulos se utilizan para crear una nube de puntos, o una gran colección de puntos utilizados para crear una representación 3D de las estructuras existentes, a partir de un diseño asistido por computadoraCAD se puede generar.
El archivo CAD resultante y el modelo 3D posterior podrían usarse para reconstruir la pieza, o imprimirla en 3D, a sus especificaciones originales sin usar los métodos tradicionales, que son caros y requieren mucho tiempo.
"Si podemos tomar fotos de las partes y usar un software comercial para crear el archivo de nube de puntos a partir de las imágenes, podemos encontrar las dimensiones dentro de una cantidad razonable de precisión y aplicarlo en la industria", explicó Immel.
Immel recibió una subvención inicial del Fondo de Innovación y Emprendimiento de su departamento para explorar si la fotogrametría puede ser una forma más eficiente de fabricar piezas de baja tolerancia, piezas que tienen límites de variación suficientes y no tienen que encajar en ensamblajes, comocomo tuberías grandes y tapas de alcantarillas.
Durante el verano, Immel y tres estudiantes de ingeniería - Andrew Bellows, un estudiante graduado en ingeniería mecánica; Benjamin Sattler, un estudiante universitario de ingeniería mecánica y un Académico de Schreyer; y Xinyi Xiao, un estudiante graduado de ingeniería industrial - se propusieronprobar la precisión de la fotogrametría.
El grupo eligió partes para las que ya tenían un archivo CAD para comparar con sus archivos de nube de puntos creados por fotogrametría.
Para comenzar, Bellows creó una configuración de estudio para tomar fotografías consistentes y replicables de la pieza. El entorno incluía incluso la iluminación, para eliminar sombras y un fondo contrastante para asegurar que la foto obtuviera suficientes datos de la pieza. Además, Bellows tomófotos superpuestas alrededor de la pieza en un ángulo específico y desde diferentes distancias para asegurarse de que tenga suficientes imágenes para crear las nubes de puntos.
Bellows, Sattler y Xiao utilizaron una versión de software para la fotogrametría - Photomodeler Scanner, AutoDesk ReMake y Mathworks MatLab - para crear archivos de nubes de puntos, que luego se compararon entre sí y con el CAD original y la nube de puntosarchivos.
"Observamos la variación entre los archivos de nubes de puntos originales y las nubes de puntos de fotogrametría para ver si hay discrepancias entre ellos y para determinar qué tan precisa sería esta técnica si se usara en la fabricación", dijo Immel. "Fotogrametríaha demostrado ser un enfoque preciso para aplicaciones donde no son necesarias tolerancias estrictas "
En un proceso de fabricación tradicional, se hacen grandes cantidades de piezas en rápida sucesión y luego pasan de la línea de fabricación a través de un proceso de inspección. Un ingeniero de control de calidad o especialista mide las piezas con herramientas manuales y verifica cualquier anomalía, asegurándosetodas las dimensiones de la pieza están dentro de la tolerancia, por lo que funcionan como la pieza fue diseñada originalmente.
"La aplicación ideal de la fotogrametría en el entorno de la industria sería tener un sistema de visión en una planta de fabricación que incluyera cámaras fijas en las máquinas que fabrican las piezas, tomando fotos continuas", explicó Immel. "Los datos en vivo podrían enviarse de vuelta aun ingeniero o un empleado de control de calidad y podrían comparar la nube de puntos que se ha derivado de las imágenes digitales con la nube de puntos del archivo original y determinar si la parte está dentro de la tolerancia o no ".
Immel y su equipo han concluido que la fotogrametría tiene el potencial de hacer que el proceso de control de calidad sea más rápido, menos costoso y más eficiente para los fabricantes.
Saurabh Basu, profesor asistente de ingeniería industrial, recientemente se unió al grupo de investigación de Immel y está interesado en mirar la fotogrametría desde un punto de vista de investigación empírica.
"Ahora que tenemos un proceso que funciona, necesitamos perfeccionarlo. El Dr. Basu nos ayudará proporcionándonos los datos empíricos antes de llevar el proceso a la industria para probarlo", dijo Immel.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State University . Original escrito por Pamela Krewson Wertz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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