Name: Captura automática de geometría basada en láser para el análisis de elementos finitos de cordones de soldadura (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-25T14:25:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: Aprende a capturar geometría de cordones de soldadura en tiempo real mediante escáner láser para análisis de elementos finitos. Este protocolo mejora la adaptabilidad de sistemas automatizados y genera registros digitales para análisis futuro.

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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>Lápiz óptico CMM rubí de 3 mm de diámetro</td><td>Renishaw</td><td></td><td>Lápiz óptico utilizado en la máquina CMM (A-5004-0422)</td></tr><tr><td>80% argón 20% gas CO2</td><td>BOC</td><td></td><td>Mezcla de gases para gas de protección (Argosheild)</td></tr><tr><td>Crysta-Apex 776</td><td>Mitutoyo</td><td></td><td>Máquina de medición de coordenadas, citada precisión 10 &micro; m</td></tr><tr><td>FK 1000 MIG 1,2 mm Alambre de soldadura</td><td>Iabco</td><td></td><td>Consumible de alambre de soldadura&nbsp;</td></tr><tr><td>FreeCAD 1.0</td><td>FreeCAD</td><td></td><td>Software para ver geometrías y crear archivos stl, step y FE a partir de la nube de puntos. Versión usada 1.0</td></tr><tr><td>Soldadora Fronius CMT 4000 GMAW</td><td>Fronio</td><td></td><td>Antorcha de soldadura</td></tr><tr><td>Placa de acero dulce G43 50 cm x 50 cm x2,5 cm</td><td>Metal de herreros</td><td></td><td>Sustrato metálico utilizado como placa de construcción</td></tr><tr><td>GEOPAK/MCOSMOS</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td></td><td>Software para controlar la MMC. Versión utilizada 4.0</td></tr><tr><td>KUKA KR20</td><td>KUKA</td><td></td><td>Brazo robótico utilizado como robot de escaneo</td></tr><tr><td>KUKA KR70</td><td>KUKA</td><td></td><td>Brazo robótico utilizado como robot de soldadura</td></tr><tr><td>LAZ3RUS</td><td>Universidad de Manchester</td><td></td><td>Renderizado 3D basado en LAZer en Universal Scene: para crear la geometría FE para el escaneo láser. Versión usada 1.0</td></tr><tr><td>Micro Epsilon LLT3010-100&nbsp; &nbsp;</td><td>Micro Epsilon&nbsp;</td><td></td><td>Escáner láser, citado precition 9 &micro; m</td></tr><tr><td>Esfera de calibración de dimater Mitutoyo de 30 mm</td><td>Mitutoyo&nbsp;</td><td></td><td>Esfera de calibración de CMM de sílice fundida</td></tr><tr><td>ScanCONTROL3000_100&nbsp;</td><td>Micro Epsilon&nbsp;</td><td></td><td>Software para capturar y procesar la información del escáner láser</td></tr><tr><td>Sentido táctil</td><td>Fronio</td><td></td><td>Sistema para la búsqueda electrónica de bordes/características en una implementación de soldadura robotizada</td></tr></tbody></table>

captura automática de geometría basada en láser para el análisis de elementos finitos de cordones de soldadura

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

Los radios y distancias calculados entre esferas fiduciales para el componente de calibración en cada uno de los sistemas de coordenadas se muestran en la Tabla 2. El error entre la MMC y la búsqueda electrónica de puntos para cada posición de la esfera fiducial es pequeño, inferior a 0,1 mm. Ambas técnicas se basan en el contacto físico entre la esfera fiducial y el lápiz óptico. El error inducido por el escáner láser al localizar las esferas es algo grande en comparación y domina a 1-2 mm. La aplicació...

Captura automática de geometría basada en láser para el análisis de elementos finitos de cordones de soldadura

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

Investigación

JoVE Journal

Engineering

Ingeniería

La escalabilidad y resolución de las técnicas convencionales de manipulación óptica están limitadas por la difracción. Sorteamos el límite de difracción y describimos un método de transporte óptico de nanopartículas a través de un chip utilizando una superficie de oro modelada con una trayectoria de resonadores plasmónicos en forma de C muy espaciados.

Fabricación y operación de una banda transportadora nano-óptica

Este manuscrito presenta un método robusto de la fabricación de los micropocillos cóncavos sin necesidad de instalaciones complejas de alto costo. Usando la fuerza magnética, granos de acero y una matriz a través del agujero, varios cientos los micropocillos fueron formados en un sustrato de polidimetilsiloxano (PDMS) de 3 cm x 3 cm.

Un grano emparejado y arreglo de imán para moldear los micropocillos con geometrías variables cóncavos

Este método tiene como objetivo localizar defectos verticales subsuperficiales. Aquí, unimos un láser con un modulador espacial de luz y activamos su entrada de video para calentar una superficie de muestra de forma determinista con dos líneas moduladas anti-fase mientras adquirimos imágenes térmicas altamente resueltas. La posición de defecto se recupera de la evaluación de los mínimos de interferencia de ondas térmicas.

Localización del defecto subsuperficial mediante calentamiento estructurado mediante termografía fototérmica proyectada con láser

Durante la fusión por inducción al vacío, la espectroscopía de descomposición inducida por láser se utiliza para realizar análisis cuantitativos en tiempo real de los elementos de ingrediente principal de una aleación fundida.

Análisis cuantitativo de fusión por inducción de vacío mediante espectroscopía de ruptura inducida por láser

Los procedimientos clave para optimizar el proceso de sellado y lograr la monitorización en tiempo real de la estructura de sellado de metal a vidrio (MTGS) se describen en detalle. El sensor de rejilla Bragg de fibra integrada (FBG) está diseñado para lograr la monitorización en línea de la temperatura y la tensión residual de alto nivel en el MTGS con monitoreo simultáneo de la presión ambiental.

Proceso de sellado optimizado y monitoreo en tiempo real de estructuras de sello de vidrio a metal

La correlación de imágenes digitales se utiliza en pruebas de fatiga en una máquina de prueba de resonancia para detectar grietas macroscópicas y monitorear la propagación de grietas en muestras soldadas. Las grietas en la superficie de la muestra se hacen visibles a medida que aumenta la tensión.

Monitoreo de grietas en las pruebas de fatiga por resonancia de especímenes soldados utilizando la correlación de imágenes digitales

Este estudio describe las herramientas necesarias para utilizar imágenes de pacientes tridimensionales basadas en haz de cono de dosis baja de los dientes maxilares y maxilares para obtener modelos de elementos finitos. Estos modelos de pacientes se utilizan para localizar con precisión el CRES de todos los dientes maxilares.

Un enfoque de elementos finitos para localizar el centro de resistencia de los dientes maxilares

El presente protocolo implica la medición y caracterización de la deformación de la forma 3D en aletas de aleteo submarino construidas con materiales de polidimetilsiloxano (PDMS). La reconstrucción precisa de estas deformaciones es esencial para comprender el rendimiento propulsivo de las aletas de aleteo compatibles.

Modelado de deformación de aletas blandas aleteando utilizando imágenes de fluorescencia inducidas por láser plano

Este protocolo describe un flujo de trabajo general para construir una red neuronal artificial para la simulación de soldadura utilizando conjuntos de datos generados automáticamente a través de scripts de Python con funciones macro. El flujo de trabajo se valida con un caso de referencia que involucra soldadura en línea recta de una sola pasada. La precisión predictiva del modelo sustituto muestra una fuerte concordancia con las simulaciones de elementos finitos.

Desarrollo de modelos sustitutos para experimentos digitales en soldadura

Se presenta un método para imponer la topografía superficial de materiales poliméricos compuestos que absorben la luz, en particular los elastómeros magnetoactivos (MAE), mediante el uso de micromecanizado láser. Este método permite una gran flexibilidad en los diseños topográficos y la creación rápida de prototipos. Se muestra un ejemplo de estructuración de superficies MAE, caracterización y su respuesta al campo magnético externo.

Micromecanizado láser para el diseño de topografía de superficies poliméricas

Aprende a capturar geometría de cordones de soldadura en tiempo real mediante escáner láser para análisis de elementos finitos. Este protocolo mejora la adaptabilidad de sistemas automatizados y genera registros digitales para análisis futuro.

Captura automática de geometría basada en láser para el análisis de elementos finitos de cordones de soldadura

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