Evaluación dimensional del proceso de digitalización 3D por fotogrametría de un patrón de calibración propio

Autores/as

  • Francisco Eugenio López Guerrero Universidad Autónoma de Nuevo León https://orcid.org/0000-0002-3561-1149
  • Francisco Ramírez Cruz Universidad Autónoma de Nuevo León
  • Sergio Alberto Cardona Ortiz Universidad Autónoma de Nuevo León
  • Moisés Rivera Rocha Métrica Industrial S.A. de C.V.

DOI:

https://doi.org/10.29105/ingenierias26.94-791

Palabras clave:

Fotogrametría, sistema de digitalización 3D, ISO 10360-6, ajuste a curvas y superficies

Resumen

Este artículo presenta la evaluación de un sistema de digitalización 3D usando técnicas de fotogrametría usando como referencia geométrica un bloque patrón de diseño propio. La geometría del bloque patrón está basada en el estándar ISO 10360-6 y fue impreso por una impresora 3D ZCorp de alta calidad, con valores de precisión conocidos a partir de trabajos anteriores. El proceso de digitalización de la geometría del patrón se hizo utilizando una aplicación comercial de fotogrametría. Se procesó la nube de puntos resultante y se realizaron los ajustes a curvas y superficies a partir de ésta. Finalmente fue comparada la nube de puntos de mediciones con el documento de CAD de la geometría original. Un análisis estadístico de los resultados numéricos muestra un error promedio en un rango de -0.23 mm a +0.60 mm. La desviación estándar fue de 0.56 mm. Las conclusiones muestran que el desempeño de digitalización es de buena calidad.

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Biografía del autor/a

Francisco Eugenio López Guerrero, Universidad Autónoma de Nuevo León

Ingeniero Mecánico Electricista e Ingeniero en Control y Computación de la UANL, Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Sistemas por la misma Universidad, durante estos estudios participó en la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania, en donde desarrolló su tesis de maestría. Doctor en Ingeniería de materiales en la Universidad Autónoma de Nuevo León, trabajando en conjunto con el Departamento de Materiales y Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Profesor de tiempo completo de la División de Ingeniería Mecatrónica de la FIME. Miembro del Cuerpo Académico “Sistemas Integrados de Manufactura”.

Francisco Ramírez Cruz, Universidad Autónoma de Nuevo León

Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL, Es Maestro en Ciencias de la Mecatrónica de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Dirigió el departamento de Somatoprótesis de la Facultad de Medicina de la UANL. Doctor en Ingeniería de Materiales en la UANL trabajando en conjunto con el Departamento de Materiales y Automatización de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. Profesor de tiempo completo del Departamento de Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Miembro del Cuerpo Académico “Sistemas Integrados de Manufactura”.

Sergio Alberto Cardona Ortiz, Universidad Autónoma de Nuevo León

Estudiante de Ingeniero en Mecatrónica de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Actualmente labora en Métrica Industrial, S.A. de C.V.

Moisés Rivera Rocha, Métrica Industrial S.A. de C.V.

Ingeniero Mecánico Electricista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Actualmente labora en Métrica Industrial, S.A. de C.V.

Citas

L. Iuliano, P. Minetola and A. Salmi. “Proposal of an innovative benchmark for comparison of the performance of contactless digitizers”. IOP Publishing. Measurement Science and Technology, 21 105102 (13pp, 2010). DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/21/10/105102

Yang Hu, Qingping Yang,Xizhi Sun. “Design, Implementation, and Testing of Advanced Virtual Coordinate-Measuring Machines”. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 61, NO. 5, May 2012. DOI: https://doi.org/10.1109/TIM.2011.2175828

Y. Wu, H. Wang, Z. Li. “Quotient Kinematics Machines: Concept, Analysis, and Synthesis”. Journal of Mechanisms and Robotics, ASME. vol. 3. May 2011. DOI: https://doi.org/10.1115/1.4004891

Nicola D'Apuzzo. “Overview of 3D surface digitization technologies in Europe”. Three-Dimensional Image Capture and Applications VI,Proc. of SPIE-IS&T Electronic Imaging, SPIE Vol. 6056, San Jose California, USA, 2006. DOI: https://doi.org/10.1117/12.650123

S. Winkelbach, S. Molkenstruck and F.Wahl. “Low-Cost Laser Range Scanner and Fast Surface Registration Approach”. K. Franke et al. Editors. DAGM, LNCS 4174, pp. 718–728. Springer Berlin Heidelberg 2006. DOI: https://doi.org/10.1007/11861898_72

J. Reznicek, K. Pavelka. “New low-cost 3d scanning techniques for cultural heritage documentation”. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. Vol. XXXVII. Part B5. Beijing 2008.

Y. F. Li and Z. G. Liu. “Method for determining the probing points for efficient measurement and reconstruction of freeform surfaces”. Measurement Science and Technology. 14 p1280–1288. Institute of Physics Publishing 2003. DOI: https://doi.org/10.1088/0957-0233/14/8/313

S. J. Lee and D. Y. Chang. “Laser scanning probe with multiple detectors used for sculptured surface digitization in reverse engineering”.7th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments. Journal of Physics: Conference Series 13 155–158.Institute of Physics Publishing, 2005. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/13/1/036

J. Guo, Y. Wang. “Study on Calibration Technology of Portable Coordinate Measuring Machines”. International Conference on Electronics and Optoelectronics. V4 170-173. IEEE 2011. DOI: https://doi.org/10.1109/ICEOE.2011.6013454

G. Gao, W. Wang, K. Lin, Z. Chen. “Structural Parameter Identification for Articulated Arm Coordinate Measuring Machines”. International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation. p128-131.Computer Society IEEE 2009. DOI: https://doi.org/10.1109/ICMTMA.2009.496

J. Santolaria, J. Aguilar, D. Guillomía, C. Cajal. “Kinematic parameter estimation technique for calibration and repeatability improvement of articulated arm coordinate measuring machines”. Precision Engineering 32 pp. 251–268. 2008 Elsevier Ltd. DOI: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2007.09.002

K. Shimojima, R. Furutani, K. Takamasn and K. Araki. “The Estimation Method of Uncertainty of Articulated Coordinate Measuring Machine”. IEEE ICIT’02. Bangkok, THAILAND 2002.

J. Sladek, K. Ostrowska, A. Gaska. “Modeling and identification of errors of coordinate measuring arms with the use of a metrological model”. Measurement 46 pp. 667–679. 2013 Elsevier Ltd. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.08.026

B. Wieneke, H. Gerber. “Rapid Prototyping Technology – New potentials for offshore and abyssal engineering”. The 13th International Offshore and Polar Engineering Conference ISOPE 2003 - Honolulu, Hawaii, USA, May 25-30, 2003.

Ramírez, F., López, E. Ortiz, U., Guzmán, R. “Reducción de la concentración de esfuerzos para piezas de fundición por medio del método de elementos finitos utilizando algoritmos de crecimiento biológico”. IX Congreso Anual SOMIM 2003 vol. VI, pág. 25, Sept. 2003.

Ramírez, F., López, E. Ortiz, U., Guzmán, R. “Diseño óptimo de elementos mecánicos usando algoritmos de crecimiento biológico”. Revista Ingenierías vol. VII, no. 22, 2004.

Ramírez, F., López, E. Ocañas, J. “Optimización geométrica con criterio de crecimiento biológico para la reducción de la concentración de esfuerzos en uniones”. X Congreso Anual SOMIM 2004 Sept. 2004.

Ramírez, F., López, E. Romero, I. “Optimización geométrica con criterio de crecimiento biológico para la reducción de la concentración de esfuerzos en placas con perforaciones transversales”. XI Congreso Internacional Anual SOMIM, Sept. 2005.

E. López, F. Ramírez, I. Márquez, J. de la Garza, A. Castillo. “Relación de la geometría de elementos mecánicos con el cambio de forma en la naturaleza como criterio de diseño”. XVI Congreso Internacional Anual SOMIM, Sept. 2010. ISBN 968-9173-01-4

E. López, F. Ramírez, I. Romero, J. de la Garza, J.L. Castillo. “Diseño de un instrumento para la captura de geometrías 3D con aplicación en la manufactura de productos”. Revista de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Mecánica. Vol. 2 No. 3, Año 5 (2006) p. 101-110 ISSN1665-7381.

E. López, I. Márquez, D. Franco, F. Ramírez. “Elaboración de bustos por medio de digitalización 3D y prototipos rápidos”. XIV Congreso Internacional Anual SOMIM p.836-846, sept. 2008. ISBN 968-9173-01-4.

E. López, F. Ramírez, A. Ávila. “Digitalización 3D como herramienta en la manufactura de calzado deportivo”. XV Congreso Internacional Anual SOMIM p.137-146, sept. 2009. ISBN 968-9173-01-4.

E. López, F. Garza, F. Ramírez. “Diseño y construcción de un brazo digitalizador para la captura de geometrías”. Revista Ingenierías, Abril - Junio de 2014, vol. XVII, No. 63, p45-57. ISSN 1405-0676.

B. de Smit, J. Broek, I. Horváth. “Expected performance of the FF-TLOM technology, based on preliminary testing of the involved basic technologies”. 1st RAPDASA Annual Conference, Pretoria, South Africa. November 2000.

R. Hague, S. Mansour, N. Saleh. “Design opportunities with Rapid Manufacturing”. Assembly Automation v.23 N4 2003 pp 346-356 ISSN 0144-5154. DOI: https://doi.org/10.1108/01445150310698643

E. López, F. Ramírez, J. de la Garza, A. Castillo. “Evaluación de características dimensionales y de color de piezas producidas en prototipos rápidos”. XIII Congreso Internacional Anual SOMIM p. 66, sept. 2007. ISBN 968-9173-01-4

J.W. Branch, J.B. Gomez, F. Prieto. “Reconstrucción 3D a partir de imágenes de rango: Revisión de la literatura”. Revista Iberoamericana de Inteligencia Artificial, V.8, Nº 23, 2004. España.

F. Rodrigues, P. Lerones. “Digitalización automática de superficies empleando escáneres ópticos”. XXII Jornadas de Automática en la Industria. Bellaterra (Barcelona, España). Septiembre de 2001.

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Publicado

30-01-2023

Cómo citar

López Guerrero, F. E., Ramírez Cruz, F., Cardona Ortiz, S. A., & Rivera Rocha, M. (2023). Evaluación dimensional del proceso de digitalización 3D por fotogrametría de un patrón de calibración propio. Ingenierias, 26(94), 25–41. https://doi.org/10.29105/ingenierias26.94-791