Método para establecer el modelo tridimensional original de una pieza mecánica dañada

Abstract

Con la intención de un futuro donde la economía circular se vuelve el paradigma imperante y apuntando a que se pueda recuperar piezas con daño de manera fácil, económica y precisa, es que el objetivo de este trabajo es generar la representación de una pieza mecánica desde una nube de puntos o malla de triángulos, de una pieza que presente desgaste producto del trabajo en que se desempeñe. Esto surge del interés de poder automatizar el proceso de repa- ración para piezas mecánicas usadas en sectores como la minería o la industria manufacturera, ya que los recursos humanos y tiempos involucrados actualmente en este aspecto impactan en los costos de la industria. Para alcanzar este objetivo, se busca levantar nubes de puntos de piezas y mallas de triángulos con falla que puedan ser representadas en sus formas primitivas, y se pueda detectar la existencia de regiones de puntos distinguiendo secciones con y sin daño. Para esto, se propone un método iterativo para cilindros y conos usando el algoritmo RANSAC donde en cada iteración se selecciona un conjunto de 3 puntos orientados en el espacio, en el caso de cilindros se define el eje central de éste desde la intersección de planos calculados a partir del conjunto de 3 puntos y el radio se calcula como la distancia de estos puntos al eje central; para el caso de conos, se obtiene el vértice del cono desde la intersección de 3 planos, la dirección del cono se obtiene de proyectar una línea desde el vértice a un punto que resulta de la intersección de las normales de estos planos, y el ángulo de apertura del cono se calcula mediante trigonometría conociendo la distancia de un punto al vértice y al eje del cono. Se hace uso de Python para el desarrollo del trabajo así como librerías específicas para el entorno de trabajo que implican las nubes de puntos. Se escriben los códigos representando los métodos propuestos además de otros métodos para la detección de parámetros en figuras primitivas, para comparar la eficiencia y eficacia al determinar los parámetros de éstas. Para esto se evalúa un conjunto de 3 cilindros y 3 conos, a los cuales se le evalúa el desempeño de los métodos para cada pieza seleccionada y se toma registro de la confiabilidad de los valores obtenidos luego de usar cada método 2.000 veces. A partir de la estadística que se recoge se determina confiabilidad en la detección de dirección de las piezas, tiempo requerido para ejecutar el método, el radio calculado para el cilindro, el ángulo de apertura para el cono, y el error porcentual asociado al cálculo de estos dos últimos parámetros. Los resultados obtenidos permiten afirmar que el método propuesto entrega los parámetros solicitados con una eficiencia mayor a lo actualmente disponible, con tiempos de ejecución menores al 15 % de lo ya existente en caso de cilindros y de un 50 % aproximadamente en figuras cónicas.