Desarrollo de un prototipo de medición de bajo costo basado en procesamiento de imágenes para ensayos mecánicos

Abstract

El ensayo de tracción es con certeza el ensayo de materiales más importante en la actualidad para la determinación de propiedades mecánicas de los materiales, tanto a nivel educativo como comercial. Sin embargo, la máquina de ensayos universales no es del todo precisa al momento de adquirir los datos de deformación presentando valores mayores a los existentes en la zona de interés de la probeta. Por ello, este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de una metodología de sistema de medición para ensayos de tracción basado en el procesamiento de imágenes para probetas metálicas y plásticas. Esta metodología detalla cada etapa, desde la captura y calibración de las imágenes, hasta su correlación de tensión/esfuerzo con el nivel de carga. Para este trabajo, se utilizaron programas de uso libre como Fiji y Python para el procesamiento de imágenes y análisis de datos respectivamente, además de una cámara web para la captura de imágenes. Para validar la metodología se realizaron ensayos de tracción en los laboratorios de la ESPOL, considerando 4 probetas metálicas y 2 probetas plásticas con diferentes tasas de captura. Los parámetros de estos ensayos fueron obtenidos en base a las normas ASTM E8 e ISO 6259. A partir de los resultados de estos ensayos fueron construidas curvas de esfuerzo versus deformación que representan fielmente el comportamiento típico cada material a la tracción, alcanzando niveles de precisión mayores en comparación con los resultados proporcionados de la máquina de ensayos. A partir de la verificación de los datos es posible concluir que la metodología sistemática de medición por imágenes, para ensayos de tracción, fue alcanzada y es capaz captar el comportamiento característico de los materiales a la tracción. Además, es una alternativa de bajo costo, cuyo valor total es el 3% del costo de su accesorio equivalente en el mercado.