A menudo, el escaneo laser se utiliza para ingeniería inversa o verificación de piezas de fabricación. En esta aplicación, escaneamos eun encapsulado electronico para generar un modelo CAD para posteriormente verificar las dimensiones con el encapsulado fisico original.
La precisión dimensional del escaneo laser es fundamental para eliminar la ambigüedad de las características.
Se ha hecho uso de CloudCompare (www.cloudcompare.org ) para hacer el análisis junto con Autodesk Fusion 360 y AutoCAD (www.autodesk.es) para la conversión e inspección de modelos.
Modelo CAD
El modelo CAD fue adquirido de SparkFun Electronics (www.sparkfun.es). Es el encapsulado de la Gran Caja Roja (Caja – PRT-11366 – SparkFun Electronics 1) que viene con una placa de prototipos utilizada para proyectos electrónicos. Un modelo CAD en 3D del encapsulado está disponible gratuitamente para ser descargado en formatos Sketchup, STL, IDES y Solidworks. Una vez importado el modelo de Solidwoks en Autodesk Fusion 360 se exportó solo la base a formato STL para usar en análisis posteriores. Hay algunas diferencias entre el modelo CAD y el objeto real. No se muestran las esquinas redondeadas de la brida de montaje ni el borde que rodea la parte superior de la caja. El modelo CAD proporcionado por Sparkfun probablemente no sea un modelo de fabricación, sino un modelo de diseño simplificado.
Escaneo laser
El escaneo laser se realizó en el modo de escaneo de alta precisión. El objeto se escaneó en la plataforma giratoria mientras el escaner estaba estacionario para capturar el exterior. Luego, se sostuvo el escaner en la mano para escanear el interior. La superficie era un poco reflectante, a pesar de ello se obtuvieron buenos resultados pues se aplicó una capa de Aesub Blue para opacar la superficie y comparar la calidad de los escaneos. El escaneo con el recubrimiento funcionó mejor en los resultados finales. El escaneo y el procesamiento solo tomó unos minutos.
Registro de escaneado a modelo
El sistema de coordenadas de los datos de la nube de puntos originalmente no coincidía con el del modelo CAD, por lo que se tuvo que realizar un registro de nube a malla para alinear los modelos. Esta alineación se realizó en CloudCompare seleccionando primero tres puntos comunes entre los dos modelos para calcular una alineación aproximada que luego fue refinada por un algoritmo ICP. El RMS resultante del registro final fue de 0,36 mm y se calculó utilizando 50.000 puntos.
Análisis de nube de puntos
Luego, la nube de puntos escaneada con laser se comparó con el modelo CAD en CloudCompare mediante el análisis de las distancias de los puntos a la superficie de la malla. Luego, la nube de puntos se coloreo con un mapa de calor y se proporciono un histograma para brindar la métrica promedio de la calidad del ajuste. Los puntos están dentro de ±1 mm, con un promedio de 0,15 mm. Es probable que el desplazamiento medio de 0,15 mm se deba a las diferencias en el modelo CAD, lo que hace que una población de puntos esté a más de 1 mm de la superficie del modelo CAD.
Desviaciones del modelo
Los lados de la caja están separados entre 0,45 mm y 0,54 mm en la parte superior de la brida, mientras que la parte superior de la caja está ajustada a la nube de puntos. Esto se debe a que la pieza moldeada por inyección de plástico tiene un ángulo de desmoldeo que no se expresa en el modelo CAD para permitir la eliminación del molde. El escaner laser pudo capturar el pequeño borde alrededor de la parte superior de la caja, se ve bien en los modelos de malla y nube de puntos. El escaneo muestra que la base de la carcasa es 0,26 mm más ancha que el modelo CAD, pero esto también podría deberse al ángulo de inclinación. Se muestra que las protuberancias de los tornillos en la parte inferior del encapsulado están en la ubicación incorrecta en el modelo CAD.
Análisis de malla
Las desviaciones entre el modelo de malla creado a partir de la nube de puntos y el modelo CAD son similares y la malla tiene suficientes detalles para utiizarse, en lugar del modelo CAD, en trabajos de diseño.
Conclusión
Nuestro escaner 3D tiene suficiente precisión y resolución para capturar una pieza mecánica con un alto nivel de detalle y calidad. El ruido de la nube de puntos tiene la tolerancia necesaria para realizar la verificación de fabricación y la ingeniería inversa de piezas mecánicas. En ausencia de modelos CAD, el modelo de malla producido por el escaner se puede utilizar en el diseño mecánico con un alto nivel de fiabilidad.
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