s01 introduccion a mecatronica
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Todo esto es Mecatrónica
El termino "mecatrónica" fue creado en Japón a principios de los
80’s y comenzó a ser usado en Europa y USA un poco después.
"El espíritu de la mecatrónica rechaza dividir a la
ingeniería en disciplinas separadas".
Pero una definición aproximada seria la utilizada por la comunidad
europea: “Mecatrónica es la integración cinegética de la
ingeniería mecánica con la electrónica y con el control de
computadores inteligentes para el diseño y la manufactura de
productos y procesos".
Una definición más amplia de mecatrónica en el diseño de
productos y máquinas podria ser: “Mecatrónica es el diseño y
manufactura de productos y sistemas que posee una
funcionalidad mecánica y un control algorítmico integrado".
Definición de la Mecatrónica
La Evolución de las Máquinas
Sistema Mecánico
Engranes e interruptores de límites
Sistema Electromecánico
Controles electrónicos,
controladores de motores 3
7
Mecatrónica
La Mecatrónica surge de la
combinación sinérgica de distintas
ramas de la ingeniería, entre las
que destacan: la mecánica de
precisión, la electrónica, la
informática y los sistemas de
control. Su principal propósito es
el análisis y diseño de productos y
de procesos de manufactura
automatizados.
6
Enfoque Tradicional
al Diseño Electromecánico de Máquinas
• Comunicación deficiente entre grupos de diseño • Largo tiempo de desarrollo con alto riesgo
• Diseño poco optimizado
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Enfoque de la Mecatrónica
al Diseño Electromecánico de Máquinas
• Ciclos de desarrollo cortos y de bajo costo
• Mejora calidad, confiabilidad y desempeño
Tendencia para Reducir Tiempo de Desarrollo
Diseño Secuencial Primer Prototipo
Físico Herramientas de
Diseño Separadas
Diseño Concurrente Primer Prototipo Virtual Herramientas de Diseño
Integradas 5
4
Diversos Requerimientos de
Construcción para Máquinas Modernas
Diseño
Mecánico
Diseño de Control de
Movimiento
Base de Datos
HMI
Monitoreo de Condición
de Máquina Visión Artificial
Motores y
Actuadores
Acondicionamiento
de Señal y Sensores
Máquina
Moderna
Redes
Lógica Discreta y
Secuencial Diseño de
Sistemas
Embebidos
Prototipo
Virtual
(Simulación)
Integración de Herramientas de Diseño
Diseño
Mecánico
Diseño
Electrónico
Diseño de
Control
Diseño
Embebido
Posición
Presión
Fuerza
Deformación
Consumo
…
Sensores
Motores
Piston :
- neumatico
- hidraulico
….
actuadores
Ejemplos – sensores actuadores
• Transductores
Transductor de presión TOCO Sensores de temperatura
Termistor NTC
Transductor de presión invasiva
Transductor de ultra sonido (FC)
Termistor PTC
Ejemplos – Transductores
Ejemplos – sistema de control
Actuador
Controlador
Sensor Sensor
Sistema Variables de
salida
Consigna
Variables de control
Perturbaciones
Variables de entrada
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Ejemplo de sistema de control
•PLC con E/S modulares y diversas
•PID
•PC
•Electrónica embebida
• …
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Ejemplos - automobile
• “Para mejorar todo, desde economía en combustible hasta desempeño, los investigadores en el área de vehículos se están cambiando a mecatrónica, la integración de sistemas mecánicos familiares con nuevos componentes electrónicos y software inteligente de control.”
• “Hoy en día, 80 a 90 por ciento de las innovaciones en el desarrollo de motores de combustión interna y de automóviles se deben a la electrónica y mecatrónica.”
Tecnologia de prótesis.
• “La primer prótesis de rodilla autoimpulsada del mundo, la POWER KNEE, ofrece niveles de funcionalidad y desempeño sin precedentes. Reemplaza la actividad muscular para doblar y estirar la rodilla.”, Ossur.
• “El primer pie inteligente de mundo, el
PROPRIO FOOT, provee beneficios
fisiológicos sin precedentes para
amputados. Un amplio y automatizado
rango de flexión del tobillo significa que el
funcionamiento es muy cercano al de un
pie humano.”, Ossur.
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Caso de Estudio: Diseño de Quiosco para Fotografía Digital
• Aplicación Tensión precisa de la filmina
• Retos Vibraciones de la cabeza cortadora
Variaciones de velocidad del motor
PID no funcionará
• Solución Simulación
Algoritmo de Control de Sexto orden
• Resultado
Impresión de fotografías 10x veces mas rápido que la competencia
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