Name: 용접 비드의 유한 요소 분석을 위한 자동 레이저 기반 형상 캡처 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-25T14:25:00.000+00:00
Duration: 7 min 58 s
Description: 배우세요 레이저 스캐너를 활용한 용접 비드의 실시간 형상 캡처 방법을 통해 유한 요소 해석을 위한 디지털 기록을 생성하는 프로토콜입니다. 자동 용접 공정의 적응성을 향상시키고 미래 분석을 가능하게 합니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<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). , 
 <a target="_blank" href="https://www.kuka.com/">https://www.kuka.com/</a> (2014).</li>
<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>직경 3mm 루비 CMM 스타일러스</td><td>레니쇼</td><td></td><td>CMM 기계에 사용되는 스타일러스(A-5004-0422)</td></tr><tr><td>80% 아르곤 20% CO2 가스</td><td>BOC</td><td></td><td>차폐 가스용 가스 혼합물(Argosheild)</td></tr><tr><td>크리스타 정점 776</td><td>미투토요</td><td></td><td>좌표 측정 기계, 인용 정밀도 10 및 마이크로; m</td></tr><tr><td>FK 1000 MIG 1.2mm 용접 와이어</td><td>아이아브코</td><td></td><td>용접 와이어 소모품&nbsp;</td></tr><tr><td>프리캐드 1.0</td><td>프리캐드</td><td></td><td>지오메트리를 탐색하고 포인트 클라우드에서 stl, step 및 FE 파일을 생성하기 위한 소프트웨어입니다. 중고 버전 1.0</td></tr><tr><td>Fronius CMT 4000 GMAW 용접기</td><td>프로니우스</td><td></td><td>용접 토치&nbsp;</td></tr><tr><td>G43 연강판 50cm×50cm×2.5cm</td><td>스미스 메탈</td><td></td><td>빌드 플레이트로 사용되는 기판 금속</td></tr><tr><td>지오팍/MCOSMOS</td><td>미투토요&nbsp;</td><td></td><td>CMM 제어를 위한 소프트웨어. 사용 버전 4.0</td></tr><tr><td>쿠카 KR20</td><td>쿠카</td><td></td><td>스캐닝 로봇으로 사용되는 로봇 팔</td></tr><tr><td>쿠카 KR70</td><td>쿠카</td><td></td><td>용접 로봇으로 사용되는 로봇 팔</td></tr><tr><td>LAZ3RUS</td><td>맨체스터 대학교</td><td></td><td>유니버설 씬의 LAZer 기반 3D 렌더링: 레이저 스캔을 위한 FE 형상을 생성합니다. 중고 버전 1.0</td></tr><tr><td>마이크로 엡실론 LLT3010-100&nbsp; &nbsp;</td><td>마이크로 엡실론&nbsp;</td><td></td><td>레이저 스캐너, 인용 precition 9 & micro; m</td></tr><tr><td>Mitutoyo 30mm 디미터 교정 구체</td><td>미투토요&nbsp;</td><td></td><td>용융 실리카 CMM 교정 구체</td></tr><tr><td>ScanCONTROL3000_100&nbsp;</td><td>마이크로 엡실론&nbsp;</td><td></td><td>레이저 스캐너에서 정보를 캡처하고 처리하기 위한 소프트웨어</td></tr><tr><td>터치센스</td><td>프로니우스</td><td></td><td>로봇화된 용접 구현에서 전자 에지/피처 찾기를 위한 시스템</td></tr></tbody></table>

용접 비드의 유한 요소 분석을 위한 자동 레이저 기반 형상 캡처

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

각 좌표계에서 캘리브레이션 구성 요소에 대해 계산된 반지름과 기준구 사이의 거리는 표 2에 나와 있습니다. 각 기준구 위치에 대한 CMM과 전자 점 찾기 사이의 오차는 0.1mm 미만으로 작습니다. 이 두 기술 모두 기준구와 스타일러스 사이의 물리적 접촉에 의존합니다. 구를 찾을 때 레이저 스캐너에 의해 발생하는 오류는 이에 비해 다소 크며 1-2mm에서 지배적입니다. 기준구 위치에 대한 변환 행렬의 적용은 그림 14에 나와 있습니다. 그림 15 는 캡처 방법의 끝점인 FEA 패키지로 가져온 메쉬 풀 비드를 보여줍니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68654/68654fig1.jpg"> ...

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

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

기존 광학 조작 기술의 확장성과 해상도는 회절에 의해 제한됩니다. 우리는 회절 한계를 우회하고 밀접하게 배치된 C자형 플라즈몬 공진기의 경로로 패턴화된 금 표면을 사용하여 칩을 가로질러 나노 입자를 광학적으로 운반하는 방법을 설명합니다.

나노 광학 컨베이어 벨트의 제작 및 운영

이 원고는 복잡 한 높은 비용 시설에 대 한 필요 없이 오목 microwells 조작 하는 강력한 방법을 소개 합니다. 자기 힘, 강철 구슬, 및 구멍을 통해 배열을 사용 하 여, 몇 백 microwells 3 c m x 3 c m입니다 (PDMS) 기판에 형성 되었다.

쌍된 구슬 및 Microwells 가변 오목한 형상의 성형에 대 한 자석 배열

이 방법은 수직 표면 하의 결함을 찾는 것을 목표로합니다. 여기서 우리는 레이저를 공간 광 변조기와 결합시키고 비디오 입력을 트리거하여 고분해능 열 화상을 얻는 동안 2 개의 반대 위상 변조 선으로 결정 성있게 시료 표면을 가열합니다. 결함 위치는 열파 간섭 최소값을 평가하여 검색됩니다.

레이저 조사 형 광열 열 분석을 이용한 구조 가열에 의한 지층 결함 국산화

진공 유도 용 해 시, 레이저 유도 분 광 법은 용융 합금의 주요 성분 요소에 대 한 실시간 정량 분석을 수행 하는 데 사용 됩니다.

레이저 유도 분해 분 광 법에의 한 용융 진공 유도의 정량 분석

밀봉 공정을 최적화하고 금속-유리 밀봉(MTGS) 구조의 실시간 모니터링을 달성하기 위한 주요 절차에 대해 자세히 설명합니다. 임베디드 파이버 브래그 격자(FBG) 센서는 동시 환경 압력 모니터링을 통해 MTGS의 온도 및 고수준 잔류 응력에 대한 온라인 모니터링을 달성하도록 설계되었습니다.

최적화된 밀봉 공정 및 유리-금속 씰 구조의 실시간 모니터링

디지털 이미지 상관 관계는 공진 테스트 기계의 피로 테스트에 사용되어 거시적 균열을 감지하고 용접 된 표본의 균열 전파를 모니터링합니다. 시편 표면의 균열은 증가 된 균주로 볼 수 있게됩니다.

디지털 이미지 상관 관계를 사용하여 용접된 시편의 공진 피로 테스트에서 균열 모니터링

이 연구는 유한 요소 모델을 얻기 위해 상악과 상악치아의 저용량 3 차원 원뿔 빔 기반 환자 이미지를 활용하는 데 필요한 도구를 간략하게 설명합니다. 이 참을성 있는 모형은 정확하게 모든 상악 치아의 CRES를 찾아내기 위하여 이용됩니다.

상악 치아의 저항 중심을 찾기위한 유한 요소 접근 법

본 프로토콜은 폴리디메틸실록산(PDMS) 재료로 제작된 수중 플랩핑 핀에서 3D 형상 변형의 측정 및 특성화를 포함합니다. 이러한 변형의 정확한 재구성은 준수 플랩핑 핀의 추진 성능을 이해하는 데 필수적입니다.

평면 레이저 유도 형광 이미징을 사용한 플랩핑 소프트 핀 변형 모델링

이 프로토콜은 매크로 함수가 있는 Python 스크립트를 통해 자동으로 생성된 데이터 세트를 사용하여 용접 시뮬레이션을 위한 인공 신경망을 구축하기 위한 일반적인 워크플로를 간략하게 설명합니다. 작업 흐름은 단일 패스, 직선 용접과 관련된 벤치마크 사례에 대해 검증되었습니다. 대리 모델의 예측 정확도는 유한 요소 시뮬레이션과 밀접하게 일치함을 보여줍니다.

용접의 디지털 실험을 위한 대리 모델 개발

레이저 미세 가공을 사용하여 빛 흡수 복합 고분자 재료, 특히 자기 활성 엘라스토머(MAE)의 표면 지형을 부과하는 방법이 제시됩니다. 이 방법은 지형 설계 및 신속한 프로토타이핑에서 큰 유연성을 가능하게 합니다. MAE 표면 구조화, 특성화 및 외부 자기장에 대한 반응의 예가 시연됩니다.

폴리머 표면 지형 설계를 위한 레이저 미세 가공

배우세요 레이저 스캐너를 활용한 용접 비드의 실시간 형상 캡처 방법을 통해 유한 요소 해석을 위한 디지털 기록을 생성하는 프로토콜입니다. 자동 용접 공정의 적응성을 향상시키고 미래 분석을 가능하게 합니다.

용접 비드의 유한 요소 분석을 위한 자동 레이저 기반 형상 캡처

더 많은 동영상 탐색