Name: Automatische laserbasierte Geometrieerfassung für die Finite-Elemente-Analyse von Schweißnoppen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-25T14:25:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: Erfahren Sie die automatische laserbasierte Geometrieerfassung für Schweißnähte zur Finite-Elemente-Analyse. Dieses Protokoll ermöglicht die nahezu Echtzeit-Überwachung ohne Verzögerungen und erstellt digitale Aufzeichnungen für zukünftige Analysen.

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<ol><li>Shravan, C., Radhika, N., Deepak Kumar, N. H., Sivasailam, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+welding+techniques%3A+properties%2C+characterisations+and+engineering+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Advances+Mater+Process+Technol%22%5BJournal%5D)">A review on welding techniques: properties, characterisations and engineering applications.</a> Advances Mater Process Technol. 10 (2), 1126-1181 (2024).</li>
<li>Smith, M. C., Smith, A. C., Ohms, C., Wimpory, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+NeT+Task+Group+4+residual+stress+measurement+and+analysis+round+robin+on+a+three-pass+slot-welded+plate+specimen%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Press+Vessels+Pip%22%5BJournal%5D)">The NeT Task Group 4 residual stress measurement and analysis round robin on a three-pass slot-welded plate specimen.</a> Int J Press Vessels Pip. 164, 3-21 (2018).</li>
<li>Ding, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermo-mechanical+analysis+of+wire+and+arc+additive+layer+manufacturing+process+on+large+multi-layer+parts%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Thermo-mechanical analysis of wire and arc additive layer manufacturing process on large multi-layer parts.</a> Comput Mater Sci. 50 (12), 3315-3322 (2011).</li>
<li>Lindgren, L. -E., Runnemalm, H., Näsström, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simulation+of+multipass+welding+of+a+thick+plate%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Numer+Meth+Eng%22%5BJournal%5D)">Simulation of multipass welding of a thick plate.</a> Int J Numer Meth Eng. 44 (9), 1301-1316 (1999).</li>
<li>Kazanas, P., Deherkar, P., Almeida, P., Lockett, H., Williams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+geometrical+features+using+wire+and+arc+additive+manufacture%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Inst+Mech+Eng+B+J+Eng+Manuf%22%5BJournal%5D)">Fabrication of geometrical features using wire and arc additive manufacture.</a> Proc Inst Mech Eng B J Eng Manuf. 226 (6), 1042-1051 (2012).</li>
<li>Nguyen, L., Buhl, J., Israr, R., Bambach, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+and+compensation+of+shrinkage+and+distortion+in+wire-arc+additive+manufacturing+of+thin-walled+curved+hollow+sections%5BTitle%5D)+AND+%22Addit+Manuf%22%5BJournal%5D)">Analysis and compensation of shrinkage and distortion in wire-arc additive manufacturing of thin-walled curved hollow sections.</a> Addit Manuf. 47, 102365(2021).</li>
<li>Dugar, J., Ikram, A., Klobčar, D., Pušavec, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustainable+hybrid+manufacturing+of+AlSi5+alloy+turbine+blade+prototype+by+robotic+direct+energy+layered+deposition+and+subsequent+milling%3A+an+alternative+to+selective+laser+melting%5BTitle%5D)+AND+%22Materials%22%5BJournal%5D)">Sustainable hybrid manufacturing of AlSi5 alloy turbine blade prototype by robotic direct energy layered deposition and subsequent milling: an alternative to selective laser melting.</a> Materials. 15 (23), 8631(2022).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22BS+EN+ISO+17637%3A2016%3A+Non-destructive+testing+of+welds%3A+visual+testing+of+fusion-welded+joints%22">BS EN ISO 17637:2016: Non-destructive testing of welds: visual testing of fusion-welded joints</a>. , British Standards Institute. (2016).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22BS+EN+ISO+17639%3A2022%3A+Destructive+tests+on+welds+in+metallic+materials%3A+macroscopic+and+microscopic+examination+of+welds%22">BS EN ISO 17639:2022: Destructive tests on welds in metallic materials: macroscopic and microscopic examination of welds</a>. , British Standards Institute. (2022).</li>
<li>Aviles-Viñas, J. F., Rios-Cabrera, R., Lopez-Juarez, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On-line+learning+of+welding+bead+geometry+in+industrial+robots%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Tech%22%5BJournal%5D)">On-line learning of welding bead geometry in industrial robots.</a> Int J Adv Manuf Tech. 83 (1), 217-231 (2016).</li>
<li>Ye, G., Guo, J., Sun, Z., Li, C., Zhong, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weld+bead+recognition+using+laser+vision+with+model-based+classification%5BTitle%5D)+AND+%22Robot+Comput-Integr+Manuf%22%5BJournal%5D)">Weld bead recognition using laser vision with model-based classification.</a> Robot Comput-Integr Manuf. 52, 9-16 (2018).</li>
<li>Sensors & system solutions metallic flat & long products. , Micro-Epsilon. 
 <a target="_blank" href="https://www.micro-epsilon.com/fileadmin/download/industries/industry-brochure--metallic-flat-long-products--en.pdf">https://www.micro-epsilon.com/fileadmin/download/industries/industry-brochure--metallic-flat-long-products--en.pdf</a> (2024).</li>
<li>Hu, Z., Qin, X., Li, Y., Yuan, J., Wu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-bead+overlapping+model+with+varying+cross-section+profile+for+robotic+GMAW-based+additive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Intell+Manuf%22%5BJournal%5D)">Multi-bead overlapping model with varying cross-section profile for robotic GMAW-based additive manufacturing.</a> J Intell Manuf. 31 (5), 1133-1147 (2020).</li>
<li>KUKA Robot Language (KRL). , 
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<li>Francis, J. A., Bednarz, B., Bee, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prediction+of+steady+state+dilution+in+multipass+hardfacing+overlays+deposited+by+self-shielded+flux+cored+arc+welding%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Technol+Weld+Join%22%5BJournal%5D)">Prediction of steady state dilution in multipass hardfacing overlays deposited by self-shielded flux cored arc welding.</a> Sci Technol Weld Join. 7 (2), 95-101 (2002).</li>
<li>Harris, C. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Array+programming+with+NumPy%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Array programming with NumPy.</a> Nature. 585 (7825), 357-362 (2020).</li>
<li>Laurence, R., Li, J., Roy, M. LAZ3RUS v0.1. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLaurence%2C+R+%22Zenodo%22">Zenodo</a>. , (2025).</li>
<li>FreeCAD 1.0. , 
 <a target="_blank" href="https://www.freecad.org/">https://www.freecad.org/</a> (2025).</li>
<li>Huang, W., Wang, Q., Ma, N., Kitano, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distribution+characteristics+of+residual+stresses+in+typical+wall+and+pipe+components+built+by+wire+arc+additive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Manuf+Process%22%5BJournal%5D)">Distribution characteristics of residual stresses in typical wall and pipe components built by wire arc additive manufacturing.</a> J Manuf Process. 82, 434-447 (2022).</li>
<li>Cambon, C., Bendaoud, I., Rouquette, S., Soulié, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+WAAM+benchmark%3A+from+process+parameters+to+thermal+effects+on+weld+pool+shape%2C+microstructure+and+residual+stresses%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Today+Commun%22%5BJournal%5D)">A WAAM benchmark: from process parameters to thermal effects on weld pool shape, microstructure and residual stresses.</a> Mater Today Commun. 33, 104235(2022).</li>
<li>Schajer, G. S., Prime, M. B., Withers, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Why+is+it+so+challenging+to+measure+residual+stresses%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Mech%22%5BJournal%5D)">Why is it so challenging to measure residual stresses.</a> Exp Mech. 62 (9), 1521-1530 (2022).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Ruby CMM-Stift mit 3 mm Durchmesser</td><td>Renishaw</td><td></td><td>Nadel für das KMG (A-5004-0422)</td></tr><tr><td>80 % Argon, 20 % CO2-Gas</td><td>BOC</td><td></td><td>Gasgemisch für Schutzgas (Argosheild)</td></tr><tr><td>Crysta-Apex 776</td><td>Mitutoyo</td><td></td><td>Koordinatenmessgerät, Angebotsgenauigkeit 10 & Mikro; m</td></tr><tr><td>FK 1000 MIG 1,2 mm Schweißdraht</td><td>Iabco</td><td></td><td>Schweißdraht-Verbrauchsmaterial&nbsp;</td></tr><tr><td>FreeCAD 1.0</td><td>FreeCAD (Englisch)</td><td></td><td>Software zum Erfassen von Geometrien und Erstellen von stl-, step- und FE-Dateien aus der Punktwolke. Verwendete Version 1.0</td></tr><tr><td>Fronius CMT 4000 MSG-Schweißgerät</td><td>Fronius</td><td></td><td>Schweißbrenner&nbsp;</td></tr><tr><td>G43 Baustahlplatte 50 cm x 50 cm x 2,5 cm</td><td>Schmiede Metall</td><td></td><td>Substratmetall als Bauplatte</td></tr><tr><td>GEOPAK/MCOSMOS</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td></td><td>Software zur Steuerung des KMG. Verwendete Version 4.0</td></tr><tr><td>KUKA KR20</td><td>KUKA</td><td></td><td>Roboterarm als Scanroboter</td></tr><tr><td>KUKA KR70</td><td>KUKA</td><td></td><td>Roboterarm als Schweißroboter</td></tr><tr><td>LAZ3RUS</td><td>Universität Manchester</td><td></td><td>LAZer-basiertes 3D-Rendering in Universal Scene: zur Erstellung der FE-Geometrie für den Laserscan. Verwendete Version 1.0</td></tr><tr><td>Micro Epsilon LLT3010-100&nbsp; &nbsp;</td><td>Mikro-Epsilon &nbsp;</td><td></td><td>Laserscanner, Angabe der Auflage 9 & Mikro; m</td></tr><tr><td>Mitutoyo 30 mm Dimater-Kalibrierkugel</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td></td><td>Quarzglas CMM-Kalibrierkugel</td></tr><tr><td>ScanCONTROL3000_100&nbsp;</td><td>Mikro-Epsilon &nbsp;</td><td></td><td>Software zur Erfassung und Verarbeitung der Informationen vom Laserscanner</td></tr><tr><td>TouchSense (Berühren)</td><td>Fronius</td><td></td><td>System zur elektronischen Kanten-/Merkmalsfindung in einer robotergestützten Schweißimplementierung</td></tr></tbody></table>

automatische laserbasierte geometrieerfassung für die finite-elemente-analyse von schweißnoppen

Automatic Laser-based Geometry Capture for Finite Element Analysis of Weld Beads

Die berechneten Radien und Abstände zwischen den Referenzkugeln für die Kalibrierkomponente in jedem der Koordinatensysteme sind in Tabelle 2 dargestellt. Der Fehler zwischen dem KMG und der elektronischen Punktbestimmung für jede Position der Passermarke ist mit weniger als 0,1 mm gering. Beide Techniken beruhen auf dem physischen Kontakt zwischen der Passerkugel und dem Stift. Der Fehler, den der Laserscanner bei der Ortung der Kugeln hervorruft, ist im Vergleich dazu etwas groß und dominiert bei 1-2 m...

Automatische laserbasierte Geometrieerfassung für die Finite-Elemente-Analyse von Schweißnoppen

Fusion welding for high-value manufacturing requires strict process controls on component distortion and ascertaining levels of residual stress imparted ...

automatic-laser-based-geometry-capture-for-finite-element-analysis

Research

Forschung

JoVE Journal

Engineering

Ingenieurwesen

Die Skalierbarkeit und Auflösung herkömmlicher optischer Manipulationstechniken sind durch Beugung begrenzt. Wir umgehen die Beugungsgrenze und beschreiben eine Methode zum optischen Transport von Nanopartikeln über einen Chip unter Verwendung einer Goldoberfläche, die mit einem Pfad aus eng beieinander liegenden C-förmigen plasmonischen Resonatoren strukturiert ist.

Herstellung und Betrieb eines Nano-Optical Fließband

Dieses Manuskript stellt eine robuste Methode zur Herstellung von konkaven Mikrovertiefungen ohne die Notwendigkeit einer komplexen teuren Anlagen. Mit Magnetkraft, Stahlkügelchen und einer Durchgangsbohrung Array, bildeten sich mehrere hundert Mikrovertiefungen in ein 3 x 3 cm Polydimethylsiloxan (PDMS) Substrat.

Eine gekoppelte Wulst und Magnet-Array zum Formen von Mikroschälchen mit variabler konkave Geometrie

Diese Methode zielt darauf ab, vertikale Untergrunddefekte zu lokalisieren. Hier koppeln wir einen Laser mit einem räumlichen Lichtmodulator und lösen seinen Videoeingang aus, um eine Probenoberfläche deterministisch mit zwei anti-phased modulierten Linien zu erwärmen, während hochaufgelöste thermische Bilder aufgenommen werden. Die Fehlerposition wird von der Auswertung von thermischen Welleninterferenzminima abgerufen.

Untergrundfehler-Lokalisierung durch strukturierte Erwärmung mittels laserprojektierter photothermischer Thermografie

Bei der Vakuuminduktion wird die laserinduzierte Abbruchspektroskopie eingesetzt, um die wichtigsten Elemente einer geschmolzenen Legierung in Echtzeit quantitativ zu analysieren.

Quantitative Analyse der Vakuum-Induktionsschmelze durch Laser-induzierte Spectroskopie

Wichtige Verfahren zur Optimierung des Dichtungsprozesses und zur Echtzeitüberwachung der Metall-Glas-Dichtungsstruktur (MTGS) werden ausführlich beschrieben. Der Embedded Fiber Bragg Gittersensor (FBG) wurde entwickelt, um eine Online-Überwachung von Temperatur und hoher Restspannung im MTGS bei gleichzeitiger Umgebungsdrucküberwachung zu erreichen.

Optimierter Versiegelungsprozess und Echtzeitüberwachung von Glas-Metall-Dichtungsstrukturen

Die digitale Bildkorrelation wird in Ermüdungstests an einer Resonanzprüfmaschine verwendet, um makroskopische Risse zu erkennen und die Rissausbreitung in geschweißten Proben zu überwachen. Risse auf der Probenoberfläche werden als erhöhte Dehnungen sichtbar.

Rissüberwachung bei Derresonanceermüdungstests von geschweißten Proben mit Digital Bildkorrelation

Diese Studie skizziert die notwendigen Werkzeuge für die Verwendung von niedrig dosierten dreidimensionalen Kegelstrahl-basierten Patientenbildern der Maxilla und der Kieferzähne, um Finite-Elemente-Modelle zu erhalten. Diese Patientenmodelle werden dann verwendet, um die CRES aller Kieferzähne genau zu lokalisieren.

Ein Finite-Elemente-Ansatz zur Bestimmung des Widerstandszentrums von Maxillary Teeth

Das vorliegende Protokoll umfasst die Messung und Charakterisierung der 3D-Formverformung in Unterwasser-Flatterrippen, die mit Polydimethylsiloxan (PDMS) -Materialien gebaut wurden. Die genaue Rekonstruktion dieser Verformungen ist für das Verständnis der Antriebsleistung von nachgiebigen Schlagflossen unerlässlich.

Flapping Soft Fin Deformation Modeling mit planarer laserinduzierter Fluoreszenzbildgebung

Dieses Protokoll beschreibt einen allgemeinen Arbeitsablauf für die Konstruktion eines künstlichen neuronalen Netzes für die Schweißsimulation unter Verwendung von Datensätzen, die automatisch durch Python-Skripte mit Makrofunktionen generiert werden. Der Arbeitsablauf wird anhand eines Benchmark-Falles validiert, bei dem es um geradliniges Schweißen in einem Durchgang geht. Die Vorhersagegenauigkeit des Surrogatmodells zeigt eine starke Übereinstimmung mit Finite-Elemente-Simulationen.

Surrogatmodellentwicklung für digitale Experimente im Schweißen

Es wird ein Verfahren zur Auferlegung der Oberflächentopographie von lichtabsorbierenden Polymerverbundwerkstoffen, insbesondere magnetoaktiven Elastomeren (MAEs), mittels Lasermikrobearbeitung vorgestellt. Diese Methode ermöglicht eine große Flexibilität bei topografischen Entwürfen und Rapid Prototyping. Ein Beispiel für die Strukturierung von MAE-Oberflächen, die Charakterisierung und ihre Reaktion auf das externe Magnetfeld wird demonstriert.

Lasermikrobearbeitung für das Design der Polymeroberflächentopographie

Erfahren Sie die automatische laserbasierte Geometrieerfassung für Schweißnähte zur Finite-Elemente-Analyse. Dieses Protokoll ermöglicht die nahezu Echtzeit-Überwachung ohne Verzögerungen und erstellt digitale Aufzeichnungen für zukünftige Analysen.

Automatische laserbasierte Geometrieerfassung für die Finite-Elemente-Analyse von Schweißnoppen

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