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ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY, fringe projection, laser scanner, 3D reconstruction, proyección de franjas, escaneo láser, and reconstrucción 3D

The rapid prototyping and copying of real 3D objects play a key role in some industries. Both applications rely on the generation of appropriated computer aided manufacturing (CAM) files. These files represent a set of coordinates of an object and can be understood by a computer numerically controlled (CNC) machine. Non-contact techniques, like laser scanning and fringe projection, are among the possibilities for obtaining such CAM files. In this work, a comparison between the two aforementioned non-contact techniques is presented. The comparison is made based on their performance as candidates for generating CAM files of objects of high reflectivity and maximum lateral dimensions of the order of 15 mm The parameters tested are the quality of the 3D reconstruction, the processing time, and the possibility of these being implemented in industrial scenarios, among others. Under the scope of these parameters, it is concluded that laser scanning offers superior performance for the kind of objects here considered. The techniques are evaluated with dental pieces in order to validate these methodologies in the rapid prototyping and copying of teeth.
La generación rápida de prototipos y la copia de objetos 3D reales desempeñan un papel clave en algunas industrias. Ambas aplicaciones se basan en la producción de archivos apropiados de fabricación asistida por computadora (CAM). Estos archivos representan un conjunto de coordenadas del objeto y que pueden ser entendidos por máquinas de control numérico (CNC). Técnicas de no contacto, como el escaneo láser y la proyección de franjas, se cuentan entre las posibilidades de generar los archivos CAM. En este trabajo se presenta una comparación entre las dos mencionadas técnicas de no contacto, sobre la base de su desempeño como candidatos para la generación de archivos CAM de objetos con dimensiones laterales máximas del orden de 15 mm y alta reflectividad. Los parámetros de prueba son la calidad de la reconstrucción 3D, el tiempo de procesamiento, la posibilidad de ser aplicado en los escenarios industriales, entre otros. En el marco de aplicación de estos parámetros se concluye que el escaneo láser ofrece un rendimiento superior para el tipo de objetos aquí considerados. Las técnicas son evaluadas con piezas dentales para la validación de estas metodologías en la generación rápida de prototipos y copiado de dientes.

ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY, HIL, Sistema de control, FPGA, Control system, and Hardware-in-the-Loop

Los sistemas de prototipado rápido son ampliamente usados en el desarrollo de productos en diferentes industrias, ya que permite configurar prototipos iniciales, probarlos bajo condiciones reales y optimizarlos con efectividad en tiempo y costo, sin mayor desarrollo de hardware. Con el concepto de Hardware-in-the-loop (HIL), se pueden emular condiciones de operación de un sistema real, llevándolo a un modelo matemático embebido en un sistema electrónico. Este trabajo muestra la implementación de una planta térmica en una FPGA que emula el comportamiento real y permite evaluar los alcances y beneficios de la técnica HIL. Por otro lado, se diseñó un controlador tipo PID en el software LabView®, que reguló la dinámica de la planta embebida usando comunicación serial. Se hizo una comparación entre el experimento y una simulación en Matlab® Simulink para validar el desempeño del sistema con los parámetros de diseño.
Rapid prototyping systems are widely used in product development in the different industries. They provide the ability to set up the initial prototypes, test them under real conditions, and optimize them time- and cost-effectively, without extensive hardware development. Following the Hardware-in-the-loop concept, the operation conditions of a real system can be emulated by means of a mathematical model, embedded in an electronic device. This paper shows a thermal plant implementation in a FPGA, which emulates the real behavior and allows to assess the scope and benefits of HIL technique. On the other hand, a PID controller was designed in LabView® to regulate the dynamics of the embedded plant by serial communication. A comparison was made to validate the system performance based on the design parameters.

ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY, Power measurement, Power quality, Power electronics, Complexity theory, Chaos, Power Inverter, Medida de potencia, Calidad de la Potencia, Electrónica de Potencia, Teoría Compleja, Caos, and Inversor de Potencia

This paper shows the behavior of a three-phase power converter with resistive load using a quasi-sliding and a chaos control techniques for output voltage regulation. Controller is designed using Zero Average Dynamic (ZAD) and Fixed Point Inducting Control (FPIC) techniques. Designs have been tested in a Rapid Control Prototyping (RCP) system based on Digital Signal Processing (DSP) for dSPACE platform. Bifurcation diagrams show the robustness of the system. Chaos detection is a signal processing method in the time domain, and has power quality phenomena detection applications. Results show that the phase voltage in the load has sinusoidal performance when it is controlled with these techniques. When delay effects are considered, experimental and numerical results match in both of stable and transition to chaos zones.
Este documento presenta el desempeño de un inversor de potencia con carga resistiva usando una técnica de control cuasi deslizante y una técnica de control de caos para la regulación de la tensión de salida. El controlador se diseño usando técnicas de Dinámica de Promedio Cero (ZAD) y Punto Fijo de Control de Inducción (FPIC). Los diseños han sido probados en un sistema de Prototipado Rápido de Control (RCP) basado en un Procesador Digital de Señales (DSP) para la plataforma dSPACE. Los diagramas de bifurcaciones muestran la solides del sistema. La detección de caos se realiza por un método de procesamiento de señales en el dominio del tiempo, y tiene aplicaciones en detección de fenómenos de calidad de la potencia. Los resultados muestran que la tensión de fase de la carga tiene desempeño sinusoidal cuando se controla con las técnicas mencionadas. Cuando se consideran los efectos de retraso, los resultados simulados y experimentales coinciden en ambos casos en zonas estables y de transición a caos.