SENsores analgico/digitales

2014

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA METROPOLITANA

Escuela de Informtica

Informtica Industrial

Elas guilaManuel Irarrzaval Profesor Rene Pea A.2do Semestre

[Mquinas CNC]

INDICE

Introduccin - Fundamento terico2Digitalizacin3Caractersticas6Conclusiones9Bibliografia10

Introduccin - Fundamento terico

Primeramente se dar una pequea introduccin acerca de lo que es el control numrico.En el ambiente de control numrico, se define a un sistema controlado numricamente, como una mquina o proceso controlado por un programa. El programa esta formado por un conjunto de nmeros y letras que siguen un estndar por la EIA ( Electronic Industries Asociation) la ISO (International Standard Organization).

La evolucin del control numrico desde el manejo de cintas de papel perforadas para la codificacin del programa, hasta el manejo de sistemas CAD/CAM ha dado origen a la necesidad de conocer diferentes reas y terminologas; algunos ejemplos son los siguientes:

CAD: Computer Aided Design (Diseo asistido por computadora).

CAM: Computer Aided Manufacturing (Manufactura asistida por computadora).

NC: Numerical Control (Control numrico).

CNC: Computer Numerical Control (Control numrico computarizado).

El control numrico involucra diferentes reas de conocimiento que son necesarias para el mejor aprovechamiento de la tecnologa disponible, dichos conocimientos estn ntimamente relacionados y se vuelve imperiosa la necesidad de manejarlos de manera simultnea.

La responsabilidad de un ingeniero de procesos o de manufactura, generalmente tiene relacin con la interpretacin del diseo que se presenta en el dibujo de la pieza, la eleccin de la herramienta de corte, la generacin del programa ptimo de NC, su verificacin y puesta a punto para la corrida de produccin.Actualmente, en la industria es frecuente el uso de programas para computadora que ayudan, facilitan y simplifican el trabajo. El contenido de este trabajo busca dar una visin general de uno de estos programas, ya que se trata de una herramienta invaluable en la fabricacin y manufactura de piezas mecnicas que con la ayuda de maquinas CNC, es posible lograr las geometras necesarias para la satisfaccin de un cliente.El siguiente concepto a tomar en cuenta en el proyecto es que es y como se hace la digitalizacin de una imagen.

Qu es la digitalizacin?

Digitalizar documentos es convertirlos en imgenes que pueden verse en la pantalla de una PC. Para esto se utilizan escneres, equiposdonde se colocan los papeles para ser "barridos".

Digitalizacin

En esta primera seccin, nos limitaremos a mostrar las partes fundamentales de las que consta un proceso de digitalizacin cualquiera de una imagen: el muestreo y la cuantizacin.Una imagen natural capturada con una cmara, un telescopio, un microscopio o cualquier otro tipo de instrumento ptico presenta una variacin de sombras y tonos continua. Imgenes de este tipo se llaman imgenes continuas o analgicas.Mediante el proceso de digitalizacin conseguimos transformar nuestras imgenes continuas en imgenes fcilmente manipulables y controlables tanto por nosotros como, fundamentalmente, por el ordenador.Un muestreo consiste en una subdivisin de la imagen analgica en porciones regulares. Las porciones que habitualmente ms se utilizan son cuadrados, aunque tambin se utilizan mallados o teselaciones triangulares o hexagonales. En el caso de un muestreo cuadrado, ste queda denido fundamentalmente por el lado r de la cuadrcula unidad que genera el mallado.

Un esquema simple de digitalizacin es superponer un mallado regular cuadrado sobre la imagen (proceso de muestreo) y posteriormente colorear cada cuadrcula unidad resultante de la imagen con un color (de una paleta de un nmero nito de colores diferentes) que se asemeje lo ms posible al colorido de dicha cuadrcula. Este ltimo proceso de coloreado se llama cuantizacin.

Supongamos ahora que tenemos un dibujo (en un folio A4, por ejemplo) de una mancha negra sobre fondo blanco y nos planteamos calcular el rea de dicha mancha. El calcar la mancha en un papel cuadriculado y posteriormente rellenar de negro los cuadraditos con alguna porcin de color negro en el interior de los mismos nos permitira al tiempo, calcular sin mucho esfuerzo el rea aproximada de la mancha (por exceso) dada en cuadrculas unidad de un lado determinado, as como disponer de una aproximacin geomtrica de la imagen de partida. Es claro que la aproximacin al rea verdadera de la mancha ser mayor cuanto menor sea la cuadrcula unidad del mallado cuadrado que sesuperponga. El proceso de coloreado de cuadrculas (tambin llamado ms tcnicamente, cuantizacin) puede realizarse considerando otras reglas. Por ejemplo, si coloreamos un cuadradito de blanco en el momento de que tenga alguna porcin de color blanco y de negro en caso contrario, aproximaremos el rea de la mancha por defecto.

Si ahora en cada cuadradito pudiera disponerse un sensor fsico sensible a la intensidad de luz capaz de determinar el porcentaje de color blanco (y por tanto, tambin de color negro) existente en el rea del cuadrado, podramos cuantizar la imagen binaria muestreada considerando un cuadrado como negro en el momento de que la proporcin de color negro sobre el rea total del cuadrado igualase o superase un determinado valor umbral q (medido por ejemplo en porcentajes enteros de 1 a 100). Insistamos aqu que nuestro dispositivo fsico sobre cada cuadrado ser el que determinar automticamente esta proporcin, no siendo para nosotros un problema su clculo. No consideramos el valor umbral q = 0, ya que este signicara que cualquier cuadradito elemental sera coloreado de color negro debido a que todos presentaran una proporcin de negro sobre el rea total del cuadrado igual o superior a 0. Los casos de valores umbrales q = 1 y q = 100 son los casos anteriormente tratados. Ahora si asociamos a toda cuadrcula elemental del muestreo, un punto representativo del mismo (por ejemplo, el centro de dichocuadrado), el resultado del proceso de cuantizacin es un conjunto nito de puntos, cada uno de los cuales podra expresarse con un par de coordenadas enteras (m;n). A la cuadrcula elemental de muestreo podemos llamarle pixel fsico y al punto representativo de dicha cuadrcula, pixel lgico. La idea es que a partir de un subconjunto de pxeles lgicos es posible siempre reconstruir la imagen digital con el tamao de muestreo (resolucin) que se quiera.La digitalizacin fsica (resp. lgica) de una imagen real binaria dos-dimensional I , usando como valor de muestreo cuadrado r y valor umbral de cuantizacin q, se notar Dig f (I; r; q) (resp. se notar Digl (I; r; q)) y representa el conjunto nito de pixeles fsicos (resp. pixeles lgicos) resultantes del muestreo y cuantizacin mencionados. Es claro que la digitalizacin fsica es una transformacin del plano R2en s mismo mientras que la digitalizacin lgica es una transformacin del plano R2 en Z2.Por imagen digital entenderemos aqu, indistintamente, un subconjunto nito de pixeles fsicos o lgicos y ser el contexto el que discrimine en qu espacio R2 o Z2 nos movemos.

En el caso de nuestro problema de medida de rea de una mancha, estas cuantizaciones para valores intermedios entre 1 y 100, proporcionan mediciones de rea comprendidas entre el rea de la digitalizacin fsica con valor umbral q = 100 y el rea con valor umbral q = 1.

Es claro que cuanto ms no es el muestreo, ms dedignas sern digitalizaciones fsicas de la imagen original. Resultados menos evidentes y dependientes de la forma de la imagen, se obtienen cuando variamos el valor umbral y jamos el valor de muestreo.El proceso de cuantizacin no slo puede aplicarse a imgenes binarias, sino tambin aimgenes donde aparecen una gama de tres o muchos ms colores. Por el momento, nos limitaremos aqu a decir que cada pixel de la imagen muestreada deber tener tras este proceso de coloreado un color constante. Nuestro coloreado de la imagen estar limitado a una paleta de colores nita y el color nal homogneo de cada pixel (fsico o lgico) se dilucidar segn reglas de proporcin y de similitud entre colores. Aunque evidentemente de ingeniera matemtica mucho ms avanzada que la que aqu hemos mostrado con aqu con el programa simulador de digitalizacin Dibuscan 2D del estudio grco PIXELIN, muchos escaners y cmaras digitales modernos presentan todava como estrategia primaria de digitalizacin de imgenes la simulada por Dibuscan 2D.

CaractersticasEldiseoadecuado de las estructuras de las maquinas yherramientasrequieren elanlisisde factores como la forma,materialesde las estructuras, esfuerzos, peso, consideraciones de fabricacin y rendimiento. el mejor enfoque para obtener lo ultimo en exactitud de las maquinas y herramientas es elempleode las mejoras en la rigidez estructural y la compensacin de las deflexiones con el uso de controles especiales. laestructuradel bastidor en c s ah utilizado desde hace muchotiempopor que permite fcil acceso a la zona detrabajode la mquina. con la aparicin delcontrolnumrico, s ah vuelto practico el bastidor del tipo caja, que tiene una rigidezestticamucho mejor, por que se reduce mucho la necesidad de tener accesomanualde la zona de trabajo. el empleo de una estructura del tipo caja con paredes delgadas puede proporcionar bajo peso para una rigidez dada. el principio del diseo con peso ligero ofrece alta rigidezdinmicapor que suministra una alta frecuencia natural de la estructura mediante la combinacin de una elevadaresistenciaesttica con un peso reducido, en vez de emplear una masa grande, esto es para las herramientas y el centro de control numrico.pero para la fabricacin de los equipos es necesario que sean robustos y que estn fijos para evitar vibraciones para que la pesa fabricar salga lo ms perfecta posible, ya que la vibracin provocamovimientoy esto es algo que no queremos que pase.

VentajasLaautomatizacines el empleo de equipo especial para controlar y llevar a cabo losprocesosde fabricacin con poco o ningn esfuerzo humano. se aplica en la fabricacin de todos los tipos de artculos y procesos desde lamateria primahasta elproductoterminado.las ventajas del control numrico computarizado es la facilidad de operacin,programacinms sencilla, mayor exactitud, adaptabilidad y menos costosdemantenimiento, la combinacin del diseo concomputadora, mayorproductividad.

DesventajasLa desventaja es que las condiciones que influyen en las decisiones con la automatizacin son los crecientes costos deproduccin, lato porcentaje de piezas rechazadas, demoras en la produccin,escasezde mano de obra, condiciones peligrosas de trabajo. los factores que se deben estudiar con cuidado son l atocostoinicial del equipo, losproblemasde mantenimiento y el tipo de producto.

AplicacionesEl CNC se utiliza para controlar los movimientos de los movimientos de los componentes de una maquina por medio de nmeros. las maquinas y herramientas con control numrico se clasifican de acuerdo al tipo de operacin de corte.Un nuevo enfoque para optimizar lasoperacionesde maquinado es el control adaptativo. mientras el material se est maquinando, elsistemadetecta las condiciones de operaciones como lafuerza,temperaturade la punta de la herramienta, rapidez de desgaste de la herramienta y acabado superficial. convierte estosdatosen control de avance yvelocidadque permita a la maquina a cortar en condiciones optimas para obtener mxima productividad. se espera que los controles adaptativos, combinados con los controles numricos y lascomputadoras, produzcan una mayoreficienciaen las operaciones de trabajos con losmetales.

TornosSe considera a lostornosla maquina ms antigua del mundo. eltornobsico tiene las siguientes partes principales: bancada, cabezal, contrapunta, carro corredizo. los tipos de torno existen para diversas aplicaciones se puede listar como sigue: tornos mecnicos rpidos, horizontales, verticales, automticos. cada categora influye una gran variedad de tornos y aditamentos, lo cual tambin depende delvolumende produccin requerido.Se acostumbra especificar el tamao del torno mecnico con el dimetro mximo admisible y la distancia entre centros, cuando la contrapunta est al ras con el extremo de la bancada, el dimetro mximo sobre las guas debe ser mayor que el dimetro nominal.Los tornos modernos se construyen con la capacidad de velocidades, rigidez y consistenciamecnicapara aprovechar al mximo los nuevos y ms fuertes materiales para herramientas. las velocidades optimas para tornear depende de factores como el material de la pieza de trabajo y su condicin, profundidad de corte. y el tipo de herramienta de corte. las velocidades de corte se deben de aumentar de la siguiente orden:aceros de alta velocidad,aleacionesfundidas, carburo soldado consoldadurafuerte, carburo ajustable. conforme aumenta la profundidad de corte, hay que reducir la velocidad.

Taladradoras.Las taladradoras verticales se suelen designar por una dimensin que indica en forma aproximada el dimetro del circulo ms grande que se puede taladrar en su centro. debajpo de la maquina. las taladradoras para trabajo pesado del tipo vertical, contransmision por completo con engranes para la velocidad del avance, se construyen con una columna del tipo de caja a diferencia de las antiguas que tenian una columna cilndrica.el tamao de la taladradora radial se designa por la longitud del brazo, que representa elradiode una pieza que se puede taladrar en el centro. las brocas helicoidales son las herramientasmas comunes para taladrar y se fabrican en muchos tamaos y longitudes.Centros de maquinadosNuevos adelantos en las maquinas y herramientas son los centros de maquinado, esto son una maquina uq epuede tener unas 100 herrmaientas o ms con un cambiador automatico de ellas. est diseada para efectuar diversas operaciones sobre diferentes superficies de la pieza de trabajo. los centros de maquinado pueden producir piezas complejas con gran exactitud y rapidez.

FresadorasEn las fresadoras se emplean cortadores con dientes multiples conocidos como fresas. el fresado suele ser de corte o perifrico. el filo s enfria en forma intermitente, por que los cortes no son continuos. las bocas de los huesillos y portaherramientas estandar de las fresadoras permiten intercambiar portaherramientas y fresas para frasado de frente, sin que importen laconstruccino el tamao de la maquina.la clasificacion de las fresadoras se basa en su diseo, operacin o finalidad. las fresadoras del tipo columna y cartela tiene la mesa y el caballete soportado sobre la cartela ajustable verticalmente que est acuada a la cara de la columna. la mesa se avanza en forma longitunidal sobre el caballete y este en forma transversal sobre la cartela para dar tres movimientos de avance.Las maquinas de bancada fija son de construccin sencilla y rgida, su empleo principal esel trabajode alto volumen de produccin. estas fresadoras suelen venir equipadas con aditamentos para sujetar con facilidad la pieza de trabajo y pueden construirse como de husillo sencillo o mltiple, sencillo o duplex.En general se considera que dos clases de fresado representan todas las formas de estos procesos:perifricosy de frente. cada uno tiene sus ventajas y la eleccin depende de numerosos factores, como el tipo y condicin del equipo, duracin de las herramientas, acabado superficial y parmetros del maquinado.

ConclusionesPodemos concluir en base a lo investigado es que son mquinas muy rpidas y eficaces, lo cual permite acelerar el proceso de produccin. Adems, dicha rapidez va acompaada de una extraordinaria precisin. Estas caractersticas las hacen muy apreciadas y utilizadas en sectores muy competitivos como el automovilstico.

Tambin por su amplia funcionalidad se pueden hacer multitud de tareas puesto que puede aplicarse a una gran variedad de mquinas: tornos, fresadoras, centros de mecanizado, taladradoras, punteadoras, mandrinadoras, rectificadoras, punzonadoras,dobladoras, plegadoras, prensas, cizallas, mquinas de electroerosin, mquinas de soldar, * mquinas de oxicorte, plotters, trazadores,mquinas de bobinar, mquinas de medir por coordenadas y robots.

Bibliografa

(2012, 03). Maquinas cnc.BuenasTareas.com. Recuperado 03, 2012, de http://www.buenastareas.com/ensayos/Maquinas-Cnc/3604931.html

"Mquinas De Control Numrico (CNC)."- Monografias.com. Aranda Martinez, Carlos Augusto, n.d. Web. 29 May 2014. http://www.monografias.com/trabajos14/maquinacontrnum/maquinacontrnum.html

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