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CAD Mecánica

Mas características de Inventor

A continuación vamos a ir profundizando en algunas de las características básicas que definen el uso de este tipo de programas destinando para el diseño Mecánico de piezas y conjuntos mecánicos.

Autodesk Inventor es un paquete de modelado paramétrico de sólidos en 3D producido por la empresa de software Autodesk. Compite con otros software de CAD como SolidWorks, Pro/ENGINEER, CATIA y Solid Edge. Entró en el mercado en 1999, muchos años después que los antes mencionados y se agregó a las Series de Diseño Mecánico de Autodesk como una respuesta de la empresa a la creciente migración de su base de clientes de Diseño Mecánico en 2D hacia la competencia, permitiendo que los ordenadores personales ordinarios puedan construir y probar montajes de modelos extensos y complejos.

Autodesk Inventor se basa en las más nuevas y avanzadas técnicas de modelado paramétrico. Los usuarios comienzan diseñando piezas. Luego estas piezas se pueden combinar en ensamblajes. Corrigiendo piezas y ensamblajes pueden obtenerse diversas variantes. Como modelador paramétrico, no debe ser confundido con programas tradicionales de CAD. Se utiliza en diseño de ingeniería para producir y perfeccionar productos nuevos, mientras que en programas como Autocad se conducen solo las dimensiones. Un modelador paramétrico permite modelar la geometría, dimensión y material. Si se alteran las dimensiones, la geometría se pone al día automáticamente basado en la nueva dimensión. Esto permite que el diseñador almacene sus conocimientos de cálculo dentro del modelo, mientras que el modelado no paramétrico está más relacionado con un “tablero de boceto digital”. El inventor también tiene herramientas para la creación de piezas metálicas.

Los bloques de construcción cruciales del inventor son piezas. Son hechos definiendo las características , las cuales se basan en bocetos. Por ejemplo, para hacer un cubo simple, un usuario primero haría un boceto cuadrado, después utilizaría la herramienta extrusión para hacer una característica del cubo fuera de ella. Si un usuario desea entonces agregar un eje que salga del cubo, podría agregar un boceto en la cara deseada, dibujar un círculo y después sacarlo para crear un eje. También pueden utilizarse los planos de trabajo para producir los bocetos que se pueden compensar de los planos usables de la partición. La ventaja de este diseño es que todos los bosquejos y características se pueden corregir más adelante, sin tener que hacer de nuevo la partición entera. Este sistema de modelado es mucho más intuitivo que en ambientes más antiguos de modelado, en los que para cambiar dimensiones básicas era necesario generalmente suprimir el archivo entero y comenzar encima.

Como parte final del proceso, las partes se conectan para hacer ensamblajes. Los ensamblajes pueden consistir en piezas u otros ensamblajes. Las piezas son ensambladas agregando restricciones entre las superficies, bordes, planos, puntos y ejes. Por ejemplo, si uno coloca un piñón sobre un eje, una restricción insertada podría agregarse al eje y el piñón haciendo que el centro del eje sea el centro del piñón. La distancia entre la superficie del piñón y del extremo del eje se puede también especificar con la restricción insertada. Otras restricciones incluyen flush, mate (acoplar), insert (insertar), angle (ángulo) y tangent (tangente).

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CAD Mecánica

Trabajar con planos de trabajo con Inventor

En el siguiente post vamos a realizar un pequeño estudio de los pasos que se deben seguir para trabajar con diferentes planos de trabajo durante el diseño con una pieza.

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Teoría de Control

Introducción al control fuzzy

En el siguiente video realizado por el profesor Laxmidhar Behera vamos a analizar cuales son los principios básicos y sus aplicaciones asociadas dentro del control Fuzzy.

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Automatización

Pasos para realizar la programación de un autómata

En el siguiente post vamos a indicar los pasos que se deben seguir para realizar la programación de un autómata en lenguaje Grafcet para ello tomaremos como modelo de referencia la siguiente Web http://formacion.plcmadrid.es/descargas/docs/presentaciongrafcet.pdf

  • Definir el sistema de control ( que debe hacer, en que orden, etc.):diagrama de flujo, la descripción literal o un grafo GRAFCET.
  • Identificar las señales de entrada y salida del autómata.
  • Representar el sistema de control mediante un modelo, indicandotodas las funciones que intervienen, las relaciones entre ellas, y lasecuencia que deben seguir. Algebraica (instrucciones literales) ográfica (símbolos gráficos).
  • Asignar las direcciones de entrada/salida o internas del autómata a las correspondientes del modelo.
  • Codificar la representación del modelo. Lenguaje de programación.
  • Cargar el programa en la memoria del autómata desde la unidad de programación.
  • Depurar el programa y obtener una copia de seguridad.
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Matemáticas Matlab

Llamar funciones de C desde Matlab

En el siguiente post vamos a profundizar de forma breve en algunos aspectos de como poder llamar funciones de C desde el entorno Matlba recurriendo para ello a http://mat21.etsii.upm.es/ayudainf/aprendainf/Matlab70/matlab70primero.pdf, según la cual

Es posible llamar desde MATLAB a funciones programadas en C y en Fortran como si fueran funciones propias de MATLAB. De este modo, una función *.m de MATLAB puede ser sustituida poruna función programada en C o en Fortran que se llama exactamente en la misma forma.

Para que esto sea posible las funciones programadas en C y Fortran han de cumplir una serie de requisitos que se explican más adelante. Estas funciones se compilan y se generan librerías compartidas que son las denominadas funciones MEX. Las funciones MEX son funciones ejecutables “*.dll” ó”*.so” que pueden ser cargadas y ejecutadas por MATLAB de forma automática.

Las funciones MEX tienen varias aplicaciones:

  • Evitan tener que reescribir en MATLAB funciones que ya han sido escritas en C o Fortran.
  • Por motivos de eficiencia puede ser interesante reescribir en C o Fortran las funciones críticaso que consumen más CPU del programa.
  • Las funciones MEX tienen una extensión diferente en función de los sistemas operativos en que
  • hayan sido generadas.

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Matemáticas Teoría de Control

Transformada de Laplace y Matlab

El objetivo de este post es poder profundizar en algunas de las características de la transformada de Laplace y enunicar algunas funciones que permitan realizar su cálculo. Para ello nos apoyaremos en http://webs.uvigo.es/mat.avanzadas/PracMA_14.pdf del profesor   Jose María Cordeiro Alonso de la Universidad de Vigo.

Para realizar el cálculo simbólico de la transformada de Laplace se debe utilizar el comando f=laplace(F), donde  F corresponde a una función escalar cuya variable de trabajo es t mientras que f es una función cuya variable por defecto es s.

Ejemplo 1 de cálculo de la transformada de Laplace

>>syms t s
>>laplace(1,t,s)
ans =1/s

Ejemplo 2 de cálculo de la transformada de Laplace.

>>syms a;
>>laplace(exp(-a*t),t,s)
ans =1/(s+a)

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Mecánica

Principios cinemáticos básicos.

El objetivo de este post es poder analizar de forma muy sucinta algunos de los principios básicos que sustentas una de las ramas de la mecánica que es la cinemática. Para ello tomaremos como referencia http://es.wikipedia.org/wiki/Cinem%C3%A1tica a pesar de la sencillez de su explicación sirve como fundamento para posteriores estudios.

La cinemática trata del estudio del movimiento de los cuerpos en general, y en particular, el caso simplificado del movimiento de un punto material. Para sistemas de muchas partículas, tales como los fluidos, las leyes de movimiento se estudian en la mecánica de fluidos

El movimiento trazado por una partícula lo mide un observador respecto a un sistema de referencia. Desde el punto de vista matemático, la cinemática expresa cómo varían las coordenadas de posición de la partícula (o partículas) en función del tiempo. La función que describe la trayectoria recorrida por el cuerpo (o partícula) depende de la velocidad (la rapidez con la que cambia de posición un móvil) y de la aceleración (variación de la velocidad respecto del tiempo).

El movimiento de una partícula (o cuerpo rígido) se puede describir según los valores de velocidad y aceleración, que son magnitudes vectoriales.

  • Si la aceleración es nula, da lugar a un movimiento rectilíneo uniforme y la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo.
  • Si la aceleración es constante con igual dirección que la velocidad, da lugar al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y la velocidad variará a lo largo del tiempo.
  • Si la aceleración es constante con dirección perpendicular a la velocidad, da lugar al movimiento circular uniforme, donde el módulo de la velocidad es constante, cambiando su dirección con el tiempo.
  • Cuando la aceleración es constante y está en el mismo plano que la velocidad y la trayectoria, tenemos el caso del movimiento parabólico, donde la componente de la velocidad en la dirección de la aceleración se comporta como un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, y la componente perpendicular se comporta como un movimiento rectilíneo uniforme, generándose una trayectoria parabólica al componer ambas.
  • Cuando la aceleración es constante pero no está en el mismo plano que la velocidad y la trayectoria, se observa el efecto de Coriolis.
  • En el movimiento armónico simple se tiene un movimiento periódico de vaivén, como el del péndulo, en el cual un cuerpo oscila a un lado y a otro desde la posición de equilibrio en una dirección determinada y en intervalos iguales de tiempo. La aceleración y la velocidad son funciones, en este caso, sinusoidales del tiempo.

Al considerar el movimiento de traslación de un cuerpo extenso, en el caso de ser rígido, conociendo como se mueve una de las partículas, se deduce como se mueven las demás. Así basta describir el movimiento de una partícula puntual tal como el centro de masa del cuerpo para especificar el movimiento de todo el cuerpo. En la descripción del movimiento de rotación hay que considerar el eje de rotación respecto del cual rota el cuerpo y la distribución de partículas respecto al eje de giro. El estudio del movimiento de rotación de un sólido rígido suele incluirse en la temática de la mecánica del sólido rígido por ser más complicado. Un movimiento interesante es el de una peonza, que al girar puede tener un movimiento de precesión y de nutación

Cuando un cuerpo posee varios movimientos simultáneamente, tal como uno de traslación y otro de rotación, se puede estudiar cada uno por separado en el sistema de referencia que sea apropiado para cada uno, y luego, superponer los movimientos.

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Mecánica

Calculo de engranajes

En el siguiente post vamos a realizar un recordatorio de cuales son los parámetros más importantes que definen un engranaje y las fórmulas que se deben utilizar para realizar los cálculos. En la mayor parte de los sistemas se utilizan engranajes rectos porque son los más fáciles de fabricar. Toda la información la hemos extraído de http://www.scribd.com/doc/14827760/Calculo-de-Engranajes-Rectos

Parámetros de un engranaje Recto.


Formulas para el cálculo de engranajes.

En las siguientes fórmulas se realiza el cálculo de todos los parámetros indicados anteriormente, ademas del cálculo de las relaciones de transmisión y de los ángulos de presión.



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Automatización Teoría de Control

Como diseñar un PID con LabView

En el siguiente video extraído de youtube vamos a diseñar un PID con LabView a partir de una targeta de adquisición de datos conectada por USB.

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Automatización

Diseño de aplicaciones Scada con Labview

En el siguiente post vamos a definir algunas de las características de los sistemas SCADA y como podría interactuar con Labview para ello vamos a tomar como referencia http://personal.redestb.es/efigueras/index.htm que es el proyecto final de carrera realizado por Enric Figueras Solé.

Según este autor un sistema SCADA: Se trata de una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables,  etc.) y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del ordenador. Además, provee de toda la información que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros supervisores dentro de la  empresa: control de calidad, supervisión, mantenimiento, etc.

Por el contrario los módulos que va a ofrecer un sistema SCADA van a ser los siguientes:

  • Configuración: permite al usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA, adaptándolo a la aplicación particular que se desea desarrollar.
  • Interfaz gráfico del operador: proporciona al operador las funciones de control y supervisión de la planta. El proceso se representa mediante sinópticos gráficos almacenados en el ordenador de proceso y generados desde el editor incorporado en el SCADA o importados desde otra aplicación durante la configuración del paquete.
  • Módulo de proceso: ejecuta las acciones de mando preprogramadas a partir de los valores actuales de variables leídas.
  • Gestión y archivo de datos: se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos.
  • Comunicaciones: se encarga de la transferencia de información entre la planta y la arquitectura hardware que soporta el SCADA, y entre ésta y el resto de elementos informáticos de gestión.

Dentro de este sistema que va a permitir Labview para ello Enric indica:

LabVIEW es una herramienta diseñada especialmente para monitorizar, controlar, automatizar y realizar cálculos complejos de señales analógicas y digitales capturadas a través de tarjetas de adquisición de datos, puertos serie y GPIBs (Buses de Intercambio de Propósito General).

Es un lenguaje de programación de propósito general, como es  el Lenguaje C o Basic, pero con la característica que es totalmente gráfico, facilitando de esta manera el entendimiento y manejo de dicho lenguaje para el diseñador y programador de aplicaciones tipo SCADA.

Incluye librerías para la adquisición, análisis, presentación y almacenamiento de datos, GPIB y puertos serie.  Además de otras prestaciones, como la  conectividad con otros programas, por ejemplo de cálculo, y en especial MatLAB.

Está basado en la programación modular, lo que permite crear tareas muy complicadas a partir de módulos o sub-módulos mucho más sencillos. Además estos módulos pueden ser usados en otras tareas, con lo cual permite una programación más rápida y provechosa.

También ofrece la ventaja de “debugging” en cualquier punto de la aplicación. Permite la posibilidad de poner “break points”, ejecución paso a paso, ejecución hasta un punto determinado y se puede observar como los datos van tomando valores a medida que se va ejecutando la aplicación. Además también lleva incorporado generadores de señales para poder hacer un simulador.

Para acabar añadimos el siguiente video sobre un tutorial SCADA.
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