Maestria en Sistemas Automáticos de Producción
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DocumentoDeterminación experimental de la expansión volumétrica de mangueras oleohidráulicas(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2010) Henao Castañeda, Francisco JavierEn el presente trabajo se describe el diseño, construcción, calibración y ensayo de un aparato para la determinación de la expansión volumétrica de mangueras oleohidráulicas siguiendo un procedimiento descrito por la norma ¿INTERNATIONAL STANDARD ISO 6801: Rubber or plastics hoses. ¿Determination of volumetric expansion. Genève. Organisation Internationale de Normalisation. First edition: 1983-11-01. UDC 621.643.33:532.11. El aparato se construye como parte integrante de un equipo que será apto para realizar tres clases de mediciones: Medición del módulo de compresibilidad isotérmico de aceites minerales (previamente desarrollada)1, medición del módulo de compresibilidad adiabático de aceites minerales y expansión volumétrica de mangueras hidráulicas, presentada en este trabajo. La evaluación del desempeño del aparato se llevó a cabo utilizándolo para la medida de expansión volumétrica de una manguera normalizada. Los resultados son consistentes con los valores de la expansión suministrados por los fabricantes de dicha manguera. También se obtuvo coincidencia significativa con los valores de la expansión obtenidos para dicha manguera por un método indirecto registrado en la literatura.2 El aparato cuenta con instrucciones básicas de manejo para poder realizar pruebas de expansión volumétrica en mangueras hidráulicas de una manera práctica y segura.
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DocumentoImplementación de controladores en sistemas retroalimentados usando electrónica embebida y simulación Hardware in the Loop(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2013) Martínez Quintero, Juan Carlos ; Andrade Ramírez, Jaime EduardoEl siguiente proyecto presenta una metodología Hardware In the Loop (HIL) para el diseño y prueba de controladores embebidos sobre FPGA. Las etapas comprendidas involucran la obtención del modelo matemático del sistema dinámico, análisis de la respuesta ante una entrada escalón unitario, establecimiento de criterios de diseño, diseño del controlador, simulación del control y la planta, desarrollo del controlador en VHDL, simulación HIL, implementación y validación. Esta metodología permite detectar errores o problemas en el diseño o implementación del controlador embebido haciéndolo creer que está interactuando con la planta existente cuando en realidad se trata de un modelo simulado corriendo en tiempo real. Para realizar la validación de la metodología se emplean dos prototipos de planta, la primera corresponde a un filtro activo de orden dos en el cual se controla el nivel de salida. En este modelo se conoce el valor de los componentes con que fue construido el sistema, permitiendo un modelamiento analítico con ecuaciones que describen fielmente su comportamiento. El segundo prototipo es un levitador neumático, para este caso el modelo analítico es complejo y algunas variables físicas son desconocidas, sin embargo, se incluye en la metodología el uso de la herramienta de identi ficación de sistemas IDENT de Matlab para encontrar el modelo matemático que se aproxime a su comportamiento. En ambos casos el uso de la FPGA es de gran importancia, al permitir la implementación del control y la simulación de la planta en tiempo real como circuitos independientes.
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DocumentoDiseño cinemático de un sistema paletizador de producto terminado de la Industria Licorera de Caldas (ILC)(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2013) Londoño Castro, Juan PabloEste trabajo se desarrolla en el contexto del paletizado de producto terminado en la línea 2 de la Industria Licorera de Caldas (ILC). Este proceso se realiza manualmente por cuadrillas en turnos de 9 horas. Para evaluar el proceso se aplicó la norma técnica colombiana (NTC) 5693-1 “Levantamiento y Transporte”, resultando desfavorable (se estableció un riesgo ergonómico alto). En consecuencia, se requiere un sistema para el paletizado sin intervención humana directa. Dado el problema, este trabajo se enfoca en el desarrollo de una metodología de diseño aplicable al problema de paletizado de la ILC. La metodología propuesta consolida las propuestas de autores significativos y responde a las necesidades del medio local. Se compone de 5 etapas que inician con el cálculo de los índices numéricos basados en el análisis de los requerimientos del usuario final, y termina con la validación de estos índices con respecto a los resultados obtenidos de la simulación del robot. La nueva metodología se implementó en el diseño cinemático del sistema paletizador. El diseño resultante quedó compuesto por dos partes: la primera consiste de un descarrilador mecánico que orienta cajas al final del transportador de la línea y la segunda corresponde a un robot paralelo de 2 grados de libertad (GDL) para el traslado de las cajas desde el final del descarrilador hasta la estiba. El total de cuatro grados de libertad necesarios para la estiba (3 traslaciones más orientación) queda completo en la operación secuencial de las dos partes. El diseño obtenido se evaluó en aspectos propios de la cinemática: desplazamientos, velocidades, aceleraciones, singularidades, etc. Sin embargo, no se avanzó en el diseño de trayectorias óptimas para el paletizado, quedando propuesto como trabajo futuro.
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DocumentoDiseño, construcción e integración de un almacén automático de producto terminado para una celda de manufactura flexible(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2013) Isaza Velásquez, Luis Enrique ; Zapata Meneses, AlbertoEn este trabajo se documenta el diseño, la construcción, las pruebas y la integración de un almacén automático de producto terminado, para La celda de manufactura flexible (FMC) adquirida por el programa de Ingeniería Mecatrónica, de la Universidad Tecnológica de Pereira. La celda de manufactura flexible se encuentra ubicada en el laboratorio de Automatización y Redes, en la sede Parquesoft de la ciudad de Pereira. La FMC objeto del proyecto, es gobernada por un autómata Siemens 314-2-DP, el cual se encarga de comandar todas las estaciones que la componen, a través de protocolo PROFIBUS. En cada estación de la celda, se encuentra un esclavo PROFIBUS, el cual recibe y envía señales digitales entre cada estación y el autómata, incluyendo el almacén. Por último, se implementó el uso de un autómata Festo COMPACT, para control supervisor, el cual se encarga de monitorear la celda y operarla de manera externa. El sistema SCADA implementado utiliza el autómata FESTO, el OPC de Festo y Microsoft Excel, para el control, la visualización y gestión de la información.
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DocumentoControl de fuerza en actuadores hidráulicos mediante válvula de alivio proporcional(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2016) Echeverry Ocampo, Dany Alejandro ; González Alzate, Pedro Felipe ; Henao Castañeda, Francisco JavierEl control de fuerza tratado en el presente trabajo es aplicado en actuadores hidráulicos mediante una válvula de alivio proporcional. Inicia con una revisión bibliográfica sobre algunas aplicaciones industriales y artículos de carácter investigativo. De acuerdo con ciertas necesidades académicas y los elementos disponibles en el Laboratorio de Sistemas Dinámicos, se optó por el modelo de control de fuerza por medio de una válvula proporcional de alivio. Dada la importancia de las válvulas proporcionales se hizo necesario realizar la caracterización y verificación del comportamiento de este componente, con el fin de evaluar su condición de funcionamiento. Posteriormente se adicionaron los demás elementos necesarios para completar el sistema y se estableció la comunicación e interacción de las señales presentes, obtenidas mediante un módulo de adquisición de datos (NI-USB 6008). El tratamiento de las señales y el control sobre la válvula proporcional de alivio se efectuó mediante el software LabVIEW, previa simulación del sistema en Matlab y la retroalimentación de la planta fue implementada mediante una celda de carga que registra la fuerza ejercida por el actuador; concluyendo con ello la implementación del control de fuerza en cilindros hidráulicos.
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DocumentoDesarrollo de un manipulador didáctico con una cadena cinemática abierta de 6 grados de libertad(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2016) Medina Chaverria, Joanni ; Quintero Riaza, Héctor FabioLos desarrollos científicos y tecnológicos de una comunidad y de un país, se reflejan de manera significativa en la calidad de vida de sus habitantes e influyen directamente en la capacidad de seguir creciendo y generando tecnología de forma permanente, buscando siempre mejorar la calidad de los diversos sistemas de producción los cuales pueden ser cada vez más complejos y especializados. Esto permite a futuro mejorar la calidad de los puestos de trabajo donde se proteja la vida del ser humano y se busque una remuneración económica de mayor calidad permitiendo que su economía sea cada vez más competitiva. Es importante resaltar que la comunidad científica de robótica en Colombia desde algunos años ha experimentado un crecimiento importante respecto al número de instituciones e investigadores que la componen, así mismo ha de subrayarse el incremento en calidad y cantidad de graduados y publicaciones en el área. En el entorno local y más precisamente en la maestría de Sistemas Automáticos de Producción se han realizado diversos trabajos de grado que aportan al estudio de esta rama. Sin embargo, aún no se cuenta con una infraestructura en materia de laboratorios de robótica y manipuladores para propósitos de investigación científica y experimentación, por lo que dificulta el desarrollo propio de dicha área. En contraste, los países desarrollados destinan inversiones considerables en investigación y desarrollos de robots, técnicas de adaptación y aprendizaje, modelado de robots, control de movimiento, planificación y coordinación e inteligencia artificial.
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DocumentoDiseño, construcción y validación de un sistema de control de posición autosintonizable para un cilindro neumático de doble efecto(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2016) Sabogal Forero, Oscar Julián ; Arregocés Campo, Sigilfredo CatalinoEste trabajo parte de la necesidad de generar aplicaciones en el área de control que permitan un mayor desarrollo a nivel académico y productivo, la generación de soluciones es tal vez la más importante razón de ser de la ingeniería y en un postgrado aún más, ya que los conocimientos se profundizan y las bases conceptuales se hacen más fuertes. Buscando estas soluciones se llega al conocimiento de la neumática como una rama importante dentro del área de la automatización y del control que permite manejar procesos con buenos niveles de precisión y fuerza. Pero se advierten algunas falencias como son la falta de controles más robustos y el poco uso a nivel de la Universidad Tecnológica de Pereira de la neumática proporcional, por estas razones se llega entonces a la idea inicial del proyecto para diseñar el sistema de control de un cilindro de doble efecto que sea autosintonizable, lo cual se realizó utilizando las herramientas tecnológicas que se tenían a mano y que dieran lugar a un desarrollo asentado en la realidad. Inicialmente se buscaron fuentes de conocimiento sobre los principios básicos del control clásico y adaptativo, así como de la neumática proporcional y el uso de los autómatas programables. Estos tres componentes se constituyen en las bases del proyecto. Para el desarrollo del proyecto se utilizaron los elementos con que se contaban en el laboratorio de control de la Escuela de Tecnología Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Pereira.
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DocumentoCalibración de ruteadora CNC mediante un modelo cuasi-estático de error usando fotogrametría monoscópica(Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2017) Grisales Grisales, Norbey ; Durango Idarraga, SebastiánLos métodos para calibrar o verificar la precisión geométrica de las maquinas herramientas o centros de mecanizado buscan ser sencillos, fáciles de utilizar y con baja incertidumbre en las mediciones, además de no representar un costo elevado en su implementación o adquisición. Sin embargo, actualmente son pocos los métodos que reúnen estas características, ya que la metrología para este tipo de operación se provee de equipos costosos como es el caso de los interferómetros láser, palpadores de bolas, ballbar telescópicos, entre otros, factor determinante al momento de automatizar algún tipo de proceso industrial...
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DocumentoPropuesta para la clasificación y paletizado automático de productos en la planta de grupo familia Medellín(Pereira : Universidad Tecnológica de Pereira, 2017) Muñoz Guevara, John Andrés ; Londoño Pulgarín, Jorge AlbertoEl presente trabajo, es el resultado de la investigación realizada en la empresa Grupo Familia Medellín, para desarrollar una propuesta que solucione la problemática de identificación y paletizado de productos en el área de bodega. La investigación se centra en establecer propuestas de sistemas automáticos que ayuden a mejorar la eficiencia del proceso y a minimizar la intervención del personal en aquellas tareas de paletizado que generan fatiga, cansancio y bajos rendimientos. La investigación inicia con el análisis, evaluación y selección de aquellas alternativas tecnológicas que mediante su trabajo dentro de un sistema automatizado, ayuden a solucionar el problema de identificación de los productos y su posterior clasificación, tomando como referencia algunas restricciones propias de la empresa. Se analizaron tecnologías como lectores ópticos, lectores de códigos de barra y sistemas de visión artificial, siendo este último el seleccionado dadas sus características funcionales y los requerimientos del proceso. En cuanto a la propuesta para el proceso de paletizado automático de productos, se aborda el proceso teniendo en cuenta el diseño cinemático y dinámico de robots manipuladores, uno de configuración cartesiana y otro con configuración tipo Scara. En este trabajo no se abordan los temas de diseño mecánico estructural, ni el sistema de control y programación del robot, dado que su gran complejidad hace que el trabajo se torne demasiado extenso y sobrepase los límites y alcances de esta propuesta. Pero si se hace énfasis en generar una propuesta que brinde a la empresa dos alternativas de diseño de manipuladores para el proceso de paletizado, además por solicitud del departamento de ingeniería de la empresa se aborda la propuesta de diseño de una celda de paletizado para un robot comercial de configuración angular, esto con el fin de que la empresa, en el futuro, decida la viabilidad de construir un robot manipulador o adquirir uno del mercado. En conclusión, la presente investigación, ofrece la propuesta de un sistema de visión artificial para el proceso de identificación y clasificación de productos. Y tres propuestas para el proceso de paletizado automático, la construcción de un manipulador cartesiano y Scara o la instalación de un robot industrial de tipo angular.
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DocumentoImplementación de sistema de detección automático de demoras para las máquinas estribadoras stema pedax de la empresa Ternium Colombia S.A.S Centro de Servicios Itagüí(Pereira: Universidad tecnológica de Pereira, 2018) Granados Piravan, Julián Eduardo ; Giraldo Beltrán, Juan Sebastián ; Prado Martínez, WilliamBasado en la necesidad de aumentar la confiabilidad y exactitud en la recolección de datos de las diferentes paradas en la producción de las máquinas estribadoras STEMA PEDAX de la empresa Ternium Colombia SAS centro de servicios Itagüí, se implementa un sistema tecnológico de detección automático de demoras. Mejorando así la gestión de los indicadores de productividad y tiempo neto de la línea productiva de figuración delgada. Para lo anterior se explica el sistema de gestión operativo implementado por la compañía, así como los indicadores industriales de proceso. Se selecciona la máquina en donde se implementará el proyecto piloto y se muestra el estado actual de los diferentes sistemas de las máquinas estribadoras. Seguido a esto, se expone cómo se realiza la caracterización e interpretación de la comunicación entre el sistema de control electrónico de la máquina y la interfaz hombre máquina. Luego se indica cómo se realiza la toma de datos sin afectación a la comunicación existente y por último se selecciona Indusoft Web Studio Educational V8.0, el cual cuenta con 208 drivers disponibles para la conexión con diferentes dispositivos. Dentro de estos se encuentra el driver TXRX que permite poder adquirir los datos que ingresan por el puerto serial del computador. Por último, se desarrolla y se implementa la aplicación propuesta. Con lo anterior, la compañía puede tener la confiabilidad y precisión de la información, aumentando la velocidad en la toma de decisiones, mejorando en 24 horas la disponibilidad de la información y mejorando la gestión de su línea productiva.
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DocumentoDiseño e implementación de un sistema de control para un banco de pruebas de una bomba de desplazamiento positivo (BDP).(Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira, 2020) Rozo Quintero, Sandra Milena ; Montilla Montaña, Carlos AlbertoEl desarrollo de este proyecto es presentado como trabajo para graduación de la Maestría en Sistemas Automáticos de Producción. Se diseñó e implementó un sistema de control para banco de pruebas usando una bomba de desplazamiento positivo (BDP), consiguiendo automatizar el proceso fijando la velocidad de rotación, de tal forma que, al registrarse un cambio en ésta, de manera automática el variador aumente o disminuya su frecuencia, garantizando un valor constante de la velocidad de rotación. Con este método, se logró darle al banco un manejo sencillo, obteniendo datos más precisos y sistematizando la información, para finalmente obtener las curvas características de operación de la bomba...
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DocumentoActualización de la integración de la celda de manufactura flexible FMC de la facultad de ingeniería mecánica(Universidad Tecnológica de Pereira, 2021) Guerrero Becerra, Leonardo Fabio ; Montilla Montaña, Carlos AlbertoEste proyecto busca realizar una actualización de un trabajo que ya había sido desarrollado con anterioridad como trabajo de grado de la Maestría de sistemas automáticos de producción de la Universidad Tecnológica de Pereira; el proyecto previo permitió realizar la integración de diferentes equipos y elementos disponibles en el laboratorio de manufactura de la facultad de Ingeniería Mecánica, y que no estaban interconectados ni controlados como una celda de manufactura. El presente trabajo tomó como base los resultados obtenidos de la integración previa del robot, torno, una maquina simulada, un sistema de visión, una banda transportadora a la celda y de las propuestas de mejoras definidas en aquel proyecto, para realizar la inclusión de una fresadora didáctica (en lugar de la maquina simulada), y una base deslizante (que reemplaza la banda transportadora); y atendió los requerimientos que implica hacer una nueva distribución de la celda, las reprogramaciones de los anteriores y los nuevos equipos, la actualización del programa monitor, entre otros aspectos…
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DocumentoAnálisis y comparación de metodologías para desarrollar prueba de concepto de un sistema de soldadura por ola para el proceso de soldadura de componentes de orificio pasante para PCB(Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Valderrama Vargas, Christian David ; Turriago Jiménez, Luis Carlos ; Holguín Londoño, MauricioSe pretende realizar una prueba de concepto de un sistema de soldadura por ola para componentes de orificio pasante para placas de ciruito impreso o PCB, esto con la finalidad de verificar el funcionamiento de la idea a desarrollar desde un punto de vista teorico. Es necesario implementar sistemas de control para la estabilización en un punto deseado de la temperatura de función de la soldadura, la cual estando en estado liquido, impulsa la soldadura a través de una boquilla generendo así, una ola de soldadura fundida la cual tiene contacto con las terminaciones de los componentes electronicos. La altura de la ola de soldadura fundida, tambien será controlada con un sistema de control. Los componentes de orificio pasante dispuestos en la placa del circuito impreso, trasiegan sobre un conveyor, el cual dispone la tarjeta desde de comienzo hasta el final del proceso de soldadura por ola.
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DocumentoIdentificación y localización de daños en estructuras activas con la técnica de la impedancia electromecánica (EMI) enfocada al monitoreo de la integridad estructural (SHM)(Universidad Tecnológica de Pereira, 2022) Marulanda Hurtado , Dairon José ; Robledo Callejas , Leonardo ; Tinoco Navarro , Hector AndresEn esta tesis se presenta el uso de la técnica de impedancia electromecánica para la detección y localización de daños en estructuras activas bajo un enfoque de monitoreo estructural mediante pruebas experimentales. Dado que las señales obtenidas de las pruebas experimentales suelen presentar ruidos y grandes dispersiones, estas se homogenizan mediante las funciones de distribución normal, lo que permite estimar diferentes índices escalares para establecer la detección, cuantificación y localización de los daños cuando se comparan las señales capturadas de la estructura sin daño, denominada señal de referencia, con las de la estructura afectada por los daños, denominada señal de monitoreo. Se proponen tres pruebas experimentales en las que se inducen diferentes tipos de daño a las estructuras activas, y se usan transductores piezoeléctricos y un analizador de impedancia para detectar la presencia del daño, cuantificar su severidad y determinar su localización. En la primera prueba, los daños inducidos son marcas y perforaciones practicadas en el material de la estructura, con dimensiones controladas. La segunda prueba se realiza controlando dos tamaños para las perforaciones y cuatro distancias entre estas y el parche piezoeléctrico. Las mediciones de impedancia eléctrica son desacopladas tanto antes como después de inducir los daños en la estructura activa. En la última prueba, el daño estructural se formula como la pérdida de torque de apriete en uniones pernadas. Se encontró que los índices estadísticos usados son criterios adecuados para determinar la presencia del daño en la estructura, así como su severidad y su localización con respecto a la del transductor piezoeléctrico. Esto se concluye al observar las diferencias entre los índices calculados a partir de mediciones de impedancia eléctrica en la estructura intacta con respecto a las mediciones realizadas después de inducir daños en diferentes etapas y ubicaciones.