Sistema de posicionamiento, automatización, muestreo y control para la fabricación en tres dimensiones utilizando el láser como herramienta

Resumo

Esta tesis presenta un conjunto de metodos que permiten el desarrollo de un sistema para llevar a cabo la automatizacion de las etapas basicas de un proceso de fabricacion laser. El sistema incluye software CAD/CAM, desarrollado usando un enfoque basado en FOSS, y hardware auxiliar, basado en OSHW en la medida de lo posible, que permite controlar gran numero de procesos laser. El sistema esta dise~nado para reducir los errores del usuario, monitorizar y almacenar los datos relevantes obtenidos a partir de diferentes sensores opticos, mejorar la calidad de la pieza resultante empleando un sistema de control y recortar tiempos mediante la reduccion de tareas repetitivas manuales que no aportan valor. Se han analizado diferentes algoritmos que permiten recorrer una trayectoria descrita por el usuario sobre una geometria determinada a velocidad constante con alta precision. Se ha propuesto y probado un metodo para efectuar modi caciones en los elementos hardware auxiliares para convertirlos en nodos activos de una red ethernet que puedan funcionar de modo independiente y sin restricciones en relacion a la tipologia del proceso. Se ha propuesto un metodo optico para obtener datos geometricos de la super cie que esta siendo procesada y convertirlos mediante ingenieria inversa en un modelo 3D facilmente editable. Se ha descrito un metodo para emplear los datos geometricos originales y el modelo 3D para facilitar la generacion de trayectorias a realizar. Las trayectorias se calcularan usando diversos patrones y orientaciones de la herramienta que permitan cumplir los requisitos del procesado. Los metodos previamente descritos se han validado mediante experimentos realizados empleando la tecnica de laser cladding y un robot industrial de 6 grados de libertad. Parte de los experimentos se han llevado a cabo empleando un controlador PID retroalimentado por la se~nal de un fotodiodo. Los sistemas hardware auxiliares han sido monitorizados y controlados mediante el software CAD/CAM durante los experimentos. Se han llevado a cabo experimentos de fabricacion mediante DMD para validar el funcionamiento global del sistema.