Extracción de coordenadas cartesianas de un modelo STL para la impresión 3D con robots de 6 ejes

Abstract

[ES] Este TFG se enmarca en un proyecto del Instituto de Automática e Informática Industrial (instituto ai2) para una reconocida empresa del sector del automóvil con el que se debe desarrollar una impresora 3D capaz de imprimir sobre superficies irregulares usando un robot de 6 ejes. El TFG se centra en el desarrollo de una librería para la extracción de los puntos y la creación de las trayectorias que debe realizar el robot para imprimir la figura deseada. El principal problema a resolver en el TFG es la necesidad de imprimir cada capa de la figura sobre una superficie en tres dimensiones, con orientaciones diferentes. Las impresoras 3D actuales tan solo tienen 3 ejes y por tanto imprimen cada capa en un espacio de dos dimensiones, trabajando realmente en 2D y medio. Para resolver este problema, se parte de un fichero STL con el modelo de la superficie sobre la que se desea imprimir. Sobre esta superficie se selecciona el área de impresión y la altura donde se imprimirá la figura. A partir de estos datos, la librería a desarrollar se debe encargar de extraer las facetas o caras que se encuentran en esta zona. A partir de las facetas se debe generar una malla de puntos que se pueda usar para obtener cada una de las capas, desplazando los puntos respecto a la normal de la faceta que lo contenía, hasta alcanzar la altura deseada. Finalmente se debe obtener una superficie plana sobre la que se pueda imprimir cualquier figura. La librería se usará dentro de una aplicación más extensa que genere los datos adecuados para gobernar los movimientos del robot. Por tanto, los datos obtenidos deben ser compatibles con los que se envíen al robot.

[CA] Aquest TFG s’emmarca en un projecte de l’Institut d’Automàtica i Informàtica Industrial (institut ai2) per a una reconeguda empresa del sector de l’automòbil en el qual es deu desenvolupar una impressora 3D capaç d’imprimir sobre superfícies irregulars utilitzant un robot de 6 eixos. El TFG se centra en el desenvolupament d’una llibreria per a l’extracció dels punts i la creació de les trajectòries que deu realitzar el robot per a imprimir la figura desitjada. El principal problema a resoldre en el TFG és la necessitat d’imprimir cada capa de la figura sobre una superfície en tres dimensions, amb orientacions diferents. Les impressores 3D actuals tan sols tenen 3 eixos i per tant imprimeixen cada capa en un espai de dues dimensions, treballant realment en 2D i mig. Per a resoldre aquest problema, es parteix d’un fitxer STL amb el model de la superfície sobre la qual es desitja imprimir. Sobre aquesta superfície se selecciona l’àrea d’impressió i l’altura a la qual s’imprimirà la figura. A partir d’aquestes dades, la llibreria a desenvolupar deu encarregar-se d’extraure les facetes o cares que es troben en aquesta zona. A partir de les facetes es deu generar una malla de punts que es puga utilitzar per a obtenir cadascuna de les capes, desplaçant els punts respecte de la normal de la faceta que el contenia, fins a aconseguir l’altura desitjada. Finalment es deu obtenir una superfície plana sobre la qual es puga imprimir qualsevol figura. La llibreria s’utilitzarà dins d’una aplicació més extensa que gènere les dades adequades per a dirigir els moviments del robot. Per tant, les dades optesses deuen ser compatibles amb les que s’envien al robot.

[EN] This TFG is part of a project of the Institute of Automation and Industrial Computing (institute ai2) for a recognized company in the automotive sector. This TFG consists of developing a 3D printer capable of printing on irregular surfaces using a 6-axis robot which focuses on the development of a library for the extraction of points and the creation of the trajectories that the robot must carry out in order to print the desired figure. The main problem to solve in the TFG is the need to print each layer of the figure on a surface in three dimensions, with different orientations. The current 3D printers have only 3 axes and therefore print each layer in a two-dimensional space, working really in 2D and a half. To solve this problem, we start with an STL file with the model of the surface on which we want to print. On this surface, the print area and the height where the figure will be printed will be selected. From these data, the library to develop should be responsible for extracting facets or faces that are in this area. From the facets a grid of points must be generated that can be used to obtain each of the layers, moving the points with respect to the normal of the facet that contained it, until reaching the desired height. Finally you must obtain a flat surface on which any figure can be printed. The library will be used within a more extensive application that generates the appropriate data to govern the movements of the robot. Therefore, the data obtained should be compatible with those sent to the robot.