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SISTEMA DE DIGITALIZACIÓN 3D A PARTIR DE VISIÓN
TERMOGRÁFICA

Tesis presentada como requisito para optar al título de
Magíster en Ingeniería – Automatización Industrial

Autor:
JOHN ALEJANDRO FORERO CASALLAS
Ingeniero Mecánico

Director:
Ing. Ernesto Córdoba Nieto, MSc.

Codirector:
Ing. Jorge René Silva Larrotta, MSc.

Universidad Nacional de Colombia
Facultad deIngeniería
Maestría en Ingeniería – AutomatizaciónIndustrial
Bogotá D.C.
2011

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Aprobada por la Facultad de Ingeniería en cumplimiento
de los requisitos exigidos para otorgar el título
de: Maestría en Ingeniería — Automatización Industrial

____________________________________________
Ing. ERNESTO CÓRDOBA NIETO, M.Sc.
Director de la Tesis______________________________________________
Ing. JORGE RENE SILVA LARROTTA, M.Sc.
Co-director de la Tesis

____________________________________________
Ing. FLAVIO AUGUSTO PRIETO ORTIZ, Ph.D.
Jurado

_____________________________________________
Ing. OSCAR EDWIN PIAMBA TULCAN, Ph.D.
Jurado

Universidad Nacional de Colombia
Bogotá D. C., enero de 2011

II

Resumen
La finalidad del presente

trabajo es laobtención de

modelos gráficos

tridimensionales de piezas, a partir del procesamiento de imágenes termográficas
capturadas con una sola cámara,aprovechando el proceso de calentamiento
controlado aplicado a las piezas a estudiar.Para tales efectos, se estudió el
comportamiento térmico de algunos materiales utilizados comúnmente en
procesos industriales, mediante el planteamiento demodelos matemáticos y
simulaciones

computacionales

por

elementos

finitos;

adicionalmente

se

abordaron trabajos anteriores relacionados con la medición de superficies por
termografía. Se diseñó el montaje de las pruebas con el fin de garantizar la
obtención de imágenes termográficas de las piezas seleccionadas como modelo de
estudio. Con el fin de determinar larelevancia de las variables consideradas
dentro del proceso, se llevó a cabo el respectivo diseño experimental para
determinar la cantidad pruebas a realizar del proceso de digitalización. Una vez
obtenidas las imágenes térmicas de la pieza, cada una de ellas es procesada en
un algoritmo desarrollado en plataforma LabView, el cual entrega una matriz de
puntos en coordenadas x, y, z; dichamatriz es procesada en el programa
Rapidform para obtener el modelo geométrico en 3D en el programa SolidWorks.
En este mismo programa, el modelo reproducido es validado volumétricamente al
compararlo con el modelo original.

PALABRAS CLAVE:Digitalización 3D, Termografía, Ingeniería inversa.

III

Abstract
The purpose of this study is to obtain three-dimensional graphicalmodels ofpieces, from the processing of thermal images captured witha single camera,
using the controlled heating process applied to thepieces to study. For this
purpose, the thermal behavior of somematerials commonly used in industrial
processes was studied, using theapproach of mathematical models and computer
simulations by finiteelement; further addressed earlier works related tosurfacemeasurement by thermography. I designed the test assembly to ensurethe
thermographic imaging of the selected pieces as a study model. Todetermine the
relevance

of

the

variables

considered

in

the

process,took

out

the

respectiveexperimental design to determine the amount of evidence to make the
digitizing process. After obtaining the thermalimages of the piece,each one is
processed in an algorithm developedin LabView platform, which delivers an array
of points x, y, z, thismatrix is used to obtain the 3D geometric model in
SolidWorks.

In

thesame

program,

the

reproduced

model

volumetrically
compared to the original model.
KEYWORDS:3D Digitizing, Thermography, Reverse engineering.

is

validated

Contenido
Resumen...