1. Objetivo General.

Conocer sobre la simulación de procesos utilizando herramientas virtuales con el fin de

realizar varios niveles de complejidad antes de realizar el mecanizado.

2. Introducción

El avance de la tecnología en el desarrollo de herramientas computacionales ha contribuido para

mejorar los procesos de mecanizado principalmente dejar a un lado la producción prueba y error,

desarrollando etapas nuevas que nos ayude a prever la trayectoria del mecanizado, las herramientas

a usar y su intercambiabilidad probar las velocidades de avance que dependerá del tipo de material

a utilizarse además de evitar posibles colisiones, todas estas variables se simulara virtualmente para

luego ser trabajadas de forma real en una maquina CNC.

3. Desarrollo

¿Qué es la realidad virtual?

Realidad virtual es una ciencia basada en el empleo de ordenadores y otros dispositivos, cuyo fin es

producir una apariencia de realidad que permita al usuario tener la sensación de estar presente en

ella. Se consigue mediante la generación por ordenador de un conjunto de imágenes que son

contempladas por el usuario a través de un dispositivo denominado visor. Algunos de estos pueden

ser artefactos colocados en un casco, anteojos (gafas) y hasta equipos integrados por trajes y guantes

equipados con sensores diseñados para simular la percepción de diferentes estímulos, mismos que

intensifican la sensación de realidad. Su aplicación, aunque centrada inicialmente en el terreno de

los videojuegos, se ha extendido a otros muchos campos, como la medicina o las simulaciones de

vuelo. [1]

La realidad virtual aplicada al CNC y procesos de manufactura

Una aplicación específica de esta tecnología se orienta al diseño y fabricación de productos, donde

se brinda una alternativa interesante para asistir el proceso de desarrollo de un producto tangible a

través de entornos virtuales que simulan múltiples aspectos de un producto y donde se explotan las

ventajas de la realidad virtual como tecnología.

Figura1: Simulación de maquinado

Fuente: http://www.tecnoedu.com/Denford/AulaSimulCNC.php?f=1

La utilización de herramientas computacionales que apoyen el diseño y fabricación de un producto

ha sido una constante desde hace ya varias décadas, un ejemplo de esto es la incorporación de

herramientas CAD (Computer Aided Design), CAM (Computer Aided Manufacturing) y CAE

(Computer Aided Engineering) a las distintas fases del proceso, con las que se ha logrado minimizar

el número de iteraciones y se ha maximizado el tiempo de desarrollo de productos cada vez más

eficientes y competitivos en términos de calidad, tiempo y costo.

Manufactura virtual El término manufactura virtual (MV) es más reciente y ha sido un poco más difícil su aceptación en

comparación con el prototipado virtual.

“Manufactura virtual puede ser entendida como un sistema, en el cual modelos de objetos de

manufactura, procesos, actividades y principios se desarrollan en un entorno basado en computador

para incrementar uno o más atributos del proceso de manufactura”

Figura 2: Manufactura virtual

Fuente: http://es.lucas-nuelle.com/789/apg/3650/IMS-Virtual.htm

Tridimensionalidad

Algo es tridimensional si tiene tres dimensiones; por ejemplo, ancho, largo y profundidad. El espacio

a nuestro alrededor es tridimensional a simple vista, pero en realidad hay más dimensiones, así que

también puede ser considerado (el espacio donde nos movemos) un espacio tetra-dimensional si

incluimos el tiempo como otra dimensión. [2]

Esta es una característica básica para cualquier sistema llamado de Realidad Virtual, tiene que ver

directamente con la manipulación de los sentidos del usuario, principalmente la visión, para dar

forma al Espacio Virtual; los componentes del mundo virtual se muestran al usuario en las tres

dimensiones del mundo real, en el sentido del espacio que ocupan, y los sonidos tienen efectos

estereofónicos (direccionalidad).

Interhabilidad o Interacción

Corresponde a la capacidad que el usuario tiene de actuar a voluntad dentro del entorno simulado,

pudiendo mover y cambiar las características de los objetos. [3]

Rasgos que permiten al usuario manipular el curso de la acción dentro de una aplicación de Realidad

Virtual, permitiendo que el sistema responda a los estímulos de la persona que los utiliza; creando

interdependencia entre ellos. Existen dos aspectos únicos de interacción en un Mundo Virtual.

El primero de ellos es la navegación, que es la habilidad del usuario para moverse

independientemente alrededor del mundo. Las restricciones para este aspecto las coloca el inventor

del software, que permite varios grados de libertad, si se puede volar o no, caminar, nadar, etcétera.

El otro punto importante de la navegación es el posicionamiento del punto de vistas del usuario. El

usuario se puede mirar a sí mismo (a través de los ojos de alguien más), o puede moverse a través

de cualquier aplicación observando desde varios puntos de vista.

El otro aspecto de la interacción es la dinámica del ambiente, que no es más que las reglas de como

los componentes del Mundo Virtual interactúan con el usuario para intercambiar energía o

información

Inmersión

Esta palabra significa bloquear toda distracción y enfocarse selectivamente solo en la información u

operación sobre la cual se trabaja. Posee dos atributos importantes, el primero de ellos es su

habilidad para enfocar la atención del usuario, y el segundo es el que convierte una base de datos en

experiencias, estimulando de esta manera el sistema natural de aprendizaje humano (las

experiencias personales).

REALIDAD VIRTUAL INMERSA.

Como su nombre lo indica, permite que las personas se perciban dentro del entorno virtual

tridimensional generado artificialmente.

Estos ambientes tridimensionales, por lo general son creados por computadoras, y la participación

del usuario se realidad por intermedio de diversos dispositivos, tales como cascos-visor HDM,

guantes y demás, accesorios que permiten capturar la posición y los movimientos que la persona

realiza con su cuerpo, para luego representarlo en el ambiente de la realidad virtual.

Figura 3: Realidad virtual inmersa.

Fuente: http://www.taringa.net/posts/info/17751599/Probando-la-Realidad-Virtual.html

Realidad virtual no inmersa

También conocida como realidad virtual de escritorio, se asemeja a la navegación por Internet, ya

que se trata de una especie de navegación, en la cual sólo se utiliza la computadora, debido a que no

requiere el uso de otros dispositivos.

Este tipo de realidad virtual ha sido difundida y aceptada ampliamente, ya que funciona

representando un mundo irreal en el espacio de una ventana en el escritorio de la PC, y debido a que

sólo requiere del uso de una computadora, un mouse y un teclado es una de las formas de realidad

virtual más económica.

Por ello, una gran cantidad de videojuegos que se comercializan en la actualidad han incorporado

algunos elementos de realidad virtual no inmersiva, para ofrecer a los usuarios un ambiente que

genera participación activa de los jugadores.

Virtualmente accesible

Debido a la gran fama que ha logrado alcanzar la plataforma de la realidad virtual a nivel masivo, hoy

es posible montar un sistema de realidad virtual en cualquier computadora que cumpla con los

requerimientos mínimos, y la utilización de diferentes accesorios tales como ratones 3D, mano

virtual, cascos HMD, lentes estereoscópicos, audífonos 3D, guantes y trajes de datos, entre otros. [4]

REALIDAD VIRTUAL AUMENTADA.

La realidad aumentada (RA) es el término que se usa para definir una visión a través de un dispositivo

tecnológico, directa o indirecta, de un entorno físico del mundo real, cuyos elementos se combinan

con elementos virtuales para la creación de una realidad mixta en tiempo real. Consiste en un

conjunto de dispositivos que añaden información virtual a la información física ya existente, es decir,

añadir una parte sintética virtual a lo real. Esta es la principal diferencia con la realidad virtual, puesto

que no sustituye la realidad física, sino que sobreimprime los datos informáticos al mundo real.

Con la ayuda de la tecnología (por ejemplo, añadiendo la visión por computador y reconocimiento

de objetos) la información sobre el mundo real alrededor del usuario se convierte en interactiva y

digital. La información artificial sobre el medio ambiente y los objetos pueden ser almacenada y

recuperada como una capa de información en la parte superior de la visión del mundo real.

La realidad aumentada de investigación explora la aplicación de imágenes generadas por ordenador

en tiempo real a secuencias de vídeo como una forma de ampliar el mundo real. La investigación

incluye el uso de pantallas colocadas en la cabeza, un display virtual colocado en la retina para

mejorar la visualización, y la construcción de ambientes controlados a partir sensores y actuadores.

Recientemente, el término realidad aumentada se ha difundido por el creciente interés del público

en general. [5]

Figura 4: Realidad virtual aumentada.

Fuente: http://www.taringa.net/posts/imagenes/5177287/Mega-Post-Realidad-virtual-

Aumentada-3D-Entra-ya.html

ENTORNOS VIRTUALES.

La tecnología de la Realidad Virtual, incluye hardware y software, permite sumergir a un usuario en

un ambiente tridimensional simulados por la computadora, de forma interactiva y autónoma en

tiempo real.

De esta forma, se puede estar en entornos virtuales, tridimensionales, que previamente se han

"construido", que simulen o que sean réplica exacta de lugares existentes o simplemente en lugares

imaginarios permitiendo la interacción con los elementos allí ubicados, que pueden ser desde una

simple entidad geométrica, por ejemplo un cubo o una esfera, hasta una forma sumamente compleja

como puede ser un desarrollo arquitectónico.

En un entorno virtual se puede aprender a manipular equipos sofisticados, aprender a conducir,

realizar operaciones, participar en operaciones militares, juegos de guerra, preparación y

entrenamiento previo de cualquier tipo... Hasta conocer una construcción antes de que se construya

y muchas cosas más.

Podríamos recorrer Marte o hacer un viaje entre las arterias humanas o simplemente estar entre la

estructura molecular de algún elemento químico [5]

Figura 5: Entornos Virtuales

Fuente: http://ambientesvirtualesgibe18.blogspot.com/

NORMAS CNC

ISO 6983 La norma ISO 6983 describe el formato de las instrucciones de programa para máquinas

CNC. Este es un formato de la programación general, no es un formato para un tipo específico de

máquina. La flexibilidad de esta norma no garantiza la capacidad de intercambio de programas entre

máquinas. Los objetivos de esta norma son: • Unificar Formatos estándares previos en la Norma

Internacional para el control de movimiento, el movimiento lineal y sistemas de contorno; •

Introducir Un formato predeterminado para las nuevas funciones no descritas en las normas

anteriores; • Reducir La diferencia entre los diferentes equipos o las unidades de control de

programación, la estandarización de las técnicas de programación; • Incluir Códigos funciones

preparatorias y diversos.

ISO 14649 Provee una introducción y visión general de un modelo de datos para controladores

numéricos informatizados y explica sus ventajas y principio básico, sobre la base de los conceptos de

los datos de producto. Define un modelo de los requerimientos de información para el intercambio

de datos entre sistemas CAM y sistemas CNC de distintas tecnologías: torneado (ISO, 2004), fresado

(ISO, 2005), etc. Define un nuevo modelo de información de alto nivel para intercambio de datos

entre sistemas CAM y sistemas CNC. [7]

Nomenclatura de ejes y movimiento Estándar EIA-267-C [8]

RS-274-D. Es un formato diseñado para el control de las impresoras de transparencias (photolite).

Estas impresoras (también conocido como fotoplotter) fueron de hecho las máquinas de control

numérico que se mueven en el plan. [9]

4. Conclusiones

El conocimiento sobre la realidad virtual ayuda a mejorar los procesos de mecanizados por

cuanto no se llega a ejecutar mientras las iteraciones realizadas no cumplan las condiciones

de diseño.

La tecnología ayuda a desarrollar dispositivos que mejoran la interacción de las personas

hasta lograr una participación activa y tomo de decisiones.

Los avances computacionales han hecho posible la modelación y simulación de las

alternativas en las piezas a construir.

El desarrollo de software para el CAD, CAE y CAM han sido empleados en la implantación

de la realidad virtual como herramientas indispensables para los procesos industriales.

5. Bibliografía. y/o Linkografia

[1] REALIDAD VIRTUAL.- http://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_virtual.- 09/05/2014

[2] TRIDIMENSIONALIDAD. http://html.tridimensionalidad.html.- 09/05/2014

[3] SOFTWARE DE ORIENTACIÓN DIDÁCTICA DE MANUFACTURA EXPERIMENTAL CNC.-

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/mecatronica/docs_curso/Anexos/Documento.pdf.-

09/05/2014.

[4] REALIDAD VIRTUAL: Su historia y sus variantes.- http://www.informatica-hoy.com.ar/realidad-

virtual/Realidad-Virtual-Su-historia-y-sus-variantes.php .- 09/05/2014

[5] REALIDAD VIRTUAL AUMENTADA.- http://es.wikipedia.org/wiki/Realidad_aumentada.- 09/05/2014.

[6] REALIDAD VIRTUAL.- http://www.difementes.com/realidadvirtual/index.html.- 09/05/2014.

[7] Norma ISO 6983.-

http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CC8QFj

AB&url=http%3A%2F%2Fxa.yimg.com%2Fkq%2Fgroups%2F19590703%2F905710592%2Fname%2FAula%2B

CNC.pdf&ei=9SNtU97yF8rKsQSSjYGYCQ&usg=AFQjCNEPrCaEttCAeRI4VxHp66a7L8azcw&sig2=Q4HrGHeHcn

N7zpuAQaMqhQ&bvm=bv.66111022,d.cWc.- 19/05/2014.

[8] Estándar EIA-267-C http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r27981.PDF.-

19/05/2014.

[9] RS-274-D.- http://es.wikipedia.org/wiki/Gerber_%28formato_de_fichero%29.- 19/05/2014.

2.- Escribir las instrucciones para realizar la programación de la siguiente pieza (coordenadas absolutas,

coordenadas incrementales).

PUNTO IDENTIFICACIÓN X Z

P0 G00 0 0

P1 G01 36 0

P2 G01 36 -40

P3 G01 38 -40

P4 G01 38 -60

P5 G01 40 -60

P6 G01 40 -100

PUNTO IDENTIFICACIÓN X Z

P0 G00 0 0

P1 G01 36 0

P2 G01 0 -40

P3 G01 2 0

P4 G01 0 -20

P5 G01 2 0

P6 G01 0 -40

z

x

C. ABASOLUTA C. INCREMENTAL

PUNTO IDENTIFICACIÓN X Z

P0 G00 0 0

P1 G01 27 0

P2 G01 30 -1.5

P3 G01 30 -30

P4 G01 39 -30

P5 G01 50 -70

P6 G01 50 -100

PUNTO IDENTIFICACIÓN X Z

P0 G00 0 0

P1 G01 27 0

P2 G01 3 -1.5

P3 G01 0 -28.5

P4 G01 9 0

P5 G01 11 -40

P6 G01 0 -30

z

C. ABASOLUTA C. INCREMENTAL

x

PUNTO IDENTIFICACIÓN X Z R

P0 G00 0 0

P1 G01 24 0

P2 G01 28 -2

P3 G01 28 -35

P4 G01 24 -35

P5 G01 24 -40

P6 G01 28 -40

P7 G01 28 -47

P8 G02 45 -57 10

P9 G01 45 -85

P10 G03 60 -92.5 7.5

P11 G01 60 -100

P12 G02 75 -107.5 7.5

P13 G01 75 -130

P14 G01 80 -130

P15 G01 80 -155

PUNTO CODIFICACION

P0 G00 X0 Y0 Z5

P1 G00 X10 Y35 Z0

P2 G01 Z-2 F100

P3 G01 X20 Y35

P4 G01 X20 Y47

P5 G01 X8 Y47

P6 G01 X8 Y68

P7 G01 X30 Y90

P8 G01 X90 Y90

P9 G01 X90 Y18

P10 G01 X68 Y18

P11 G01 X68 Y39

P12 G01 X51 Y39

P13 G01 X51 Y23.856

P14 G01 X43 Y10

P15 G01 X24.43 Y10

P16 G01 X10 Y35

P17 G01 Z5

P18 G00 X0 Y0 Z5