Correccion Anteproyecto Final

8/16/2019 Correccion Anteproyecto Final

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Facultad de Ingeniería

Tecnología en electrónica

ANTEPROYECTO:

Prototipadora rápida de PCB con sistema CNC

O!A"I!A!:

TRABA#O !E $RA!O

Bogotá !%C& '()*


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) TIT+"O

' ANTECE!ENTE,

3 !E,CRIPCION !E" PROB"EA A RE,O"8ER

3%) Planteamiento de la pro2lemática

3%' Pregunta de in9estigaci7n

#+,TIFICACION

; OB#ETI8O,

;%) O26eti9o general

;%' O26eti9os especí-icos

;%3 Alcances < "imitaciones

* ARCO REFERENCIA"

*%) arco conceptual

5 E,TR+CT+RA ETO!O"=$ICA

5%) En-o>ue in9estigati9o

5%' Tipo de in9estigaci7n

5%3 8aria2les


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5% Cronograma de acti9idades

5%; T.cnicas para recolectar in-ormaci7n

5%* !ise?o de in9estigaci7n

5%5 Presupuesto

0 IPACTO

4 BIB"IO$RAFIA

Prototipadora rápida de PCB (Printed Circuit Board) con sistema CNC

(Control Numérico Computarizado)


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ANTECEDENTE!

Inter"az de # e$es% & dri'ers para motores PaP de A

elca

elca es un grupo de ingenieros electr7nicos de Argentina& >ue desarrollaron el 1ard@are para

controlar motores paso a paso& con los di-erentes so-t@are >ue 1a< en el mercado& el mas popular

ac13& ellos en su página @@@%melca%ar eplican las características 2ásicas >ue de2e tener un

sistema CNC& como es el -uncionamiento < con-iguraci7n de la inter-a/ < los dri9ers% "a inter-a/

del grupo elca esta2lece la comunicaci7n con el PC mediante puerto paralelo "PT& esta se

encarga de en9iar se?ales a los dri9ers de los motores paso a paso PaP& para >ue estos se

mue9an a la 9elocidad < posici7n en los e6es D& Y < programados desde el so-t@are ac13%

ini router CNC

!T** Castell& Este2an Federico

Este2an Castell es un ingeniero argentino >ue desarroll7 un 1ard@are mu< parecido al de elca&

la di-erencia está en >ue los dri9ers de esteca;; son para motores paso a paso PaP 1asta de

Amperios& < a la inter-a/ le agreg7 el control para un cuarto e6e D& Y& < A& el cuarto e6e es un

plato giratorio& con el cual se puede mecani/ar o gra2ar en contornos cilíndricos a lo largo < en

cual>uier posici7n de los 3*( segGn sea la programaci7n& tam2i.n se agreg7 un

microcontrolador >ue se encarga de detectar el mo9imiento de los motores si despu.s de cierto


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tiempo no 1a< mo9imiento& des1a2ilita el c1ip de control "'45 e9itando >ue pase corriente por

las 2o2inas de los motores paso a paso PaP & < así protegerlos de calentamientos >ue reducen

la 9ida Gtil de los motores& el -uncionamiento 2ásicamente es el mismo& se comunica con el PC

mediante puerto paralelo "PT%

Castell& '((;

LA+,N AC-INE./

"a marca "agun ac1iner< o-rece oc1o di-erentes gamas es sus -resadoras& dic1as gamas 9an en

grado ascendente& por e6emplo la nGmero uno es una má>uina pe>ue?a cuuinaria del nGmero oc1o& por su puesto son

má>uinas >ue tienen grandes recorridos en sus e6es D& Y < & < se utili/an para tra2a6os de gran

magnitud < comple6idad% lagun& '((*


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# DE!C.IPCION DEL P.OBLEA A .E!OL0E.

#12 Planteamiento de la pro3lemática

En las di-erentes instituciones educati9as& las carreras en-ocadas en el desarrollo de la

electr7nica& los estudiantes se 9en a-ectados no solo por la calidad sino tam2i.n por los tiempos

de -a2ricaci7n de las PCB ue en sus la2oratorios no poseen las 1erramientas necesarias para

desarrollarlas% !ic1as pro2lemáticas se o2ser9an en la carrera de tecnología en electr7nica en la

uni9ersidad inuto de !ios& los estudiantes reali/an las PCB con la t.cnica con9encional o

casera& en-rentando algunos percances como el >ue se presenta en la etapa de pasar la tinta a la

placa con el papel termotrans-eri2le& algunas 9eces al retirar el papel se a9erían algunas pistas o

9ías& otra etapa de este proceso >ue es un poco engorrosa es la de los taladros o apertura de

agu6eros so2re todo en las PCB >ue lle9an muc1os& la apertura de los agu6eros toma un tiempo

considera2le en el proceso de -a2ricaci7n de la PCB% Otra opci7n a la >ue recurre el estudiante

es la de contratar con un -a2ricante de PCB& en9iando el dise?o de la PCB o lle9ando el dise?o

impreso& ellos entregan la placa totalmente terminada incluuí el costo < el

tiempo son los -actores a tener en cuenta% Por lo tanto se 1ace necesario la implementaci7n de un

sistema de prototipado rápido de PCB Printed Circuit Board por arran>ue de 9iruta

desprendimiento de material por e-ecto mecánico& con sistema de control num.rico

computari/ado CNC& el cual interpretara los c7digos del -ormato $er2er& la má>uina de

prototipado rápido de PCB será una 1erramienta más del la2oratorio para >ue el estudiante

pueda lle9ar a ca2o sus pro


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#1 pre4unta de in'esti4aci5n

HEs posi2le reducir los costos < me6orar la calidad en el prototipado rápido de PCB a ni9el

educati9o& en la carrera Tecnología Electr7nica de la Corporaci7n +ni9ersitaria inuto de !ios

utili/ando ma>uinaria automati/ada para este -in con t.cnicas CNC

6 7,!TI8ICACION

"a -a2ricaci7n de las PCB Printed Circuit Board es un proceso importante en el desarrollo de

proue re>uiera el dise?o& el so-t@are >ue go2ierna la

prototipadora interpretará c7digos $er2er& la sencille/ de la esta inter-a/ la 1ace de -ácil

operaci7n para el estudiante& me6orando aGn más los tiempos de -a2ricaci7n& con una resoluci7n

en los e6es de (%()'; mm& espacio entre 9ías < pads dependerá de la 1erramienta de corte >ue se

9a


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JAutomati/aci7n de una -resadora mediante sistema CNCK -ue el nom2re original del pro


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JPrototipadora rápida de PCB Printed Circuit Board con sistema CNC Control Num.rico

Computari/adoK& los mo9imientos en sus tres e6es& la 1ace una ma>uina 9ersátil < de -ácil

mane6o& reconoce c7digos $er2er los cuales son generados por casi todos los so-t@are de dise?o

de PCB Isis& Eagle etc%%

Alba, J., Diaz, A., & Rodriguez, p. (1 de Marzo de 2011). Prototipadora rapida de PCB

co !i!te"a C#C. Prototipadora rapida de PCB con sistema CNC. Bogota,

Colo"bia.

* OB7ETI0O!

*12 O3$eti'o 4eneral

!esarrollar la implementaci7n tecnol7gica de una má>uina de prototipado rápido de PCB

Printed Circuit Board por arran>ue de 9iruta& con sistema de control num.rico computari/ado

CNC >ue interpreta c7digos $er2er%

*1 O3$eti'os espec9"icos- !esarrollar los a6ustes necesarios a la estructura mecánica eistente >ue tiene '((mm de

recorridos en los e6es D& Y < (mm en el e6e & con una resoluci7n de (&()'; mm& adaptándola a

la producci7n de PCB en 2a>uelita& -i2ra de 9idrio%- !esarrollar el Mard@are para control de motores paso a paso < la inter-a/ de comunicaci7n

comunicaci7n serial del PC con la má>uina utili/ando la plata-orma Arduino Arduino +no%-

!esarrollar el ,o-t@are int.rprete de c7digos $er2er& >ue en9i. por comunicaci7n serial lasrespecti9as se?ales a los motores paso a paso PaP para >ue se mue9an de acuerdo al c7digo

$er2er& la aplicaci7n se desarrollará en 8isual Basic ,tudio


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- e6orar proceso de -a2ricaci7n de PCB Calidad < tiempos a ni9el educati9o& implementando la

soluci7n propuesta%

*1# Alcances & limitaciones

ALCANCE:

El programa o so-t@are >ue controla la má>uina interpretara c7digos $er2er% El prototipo mecánico < el control electr7nico >uedaran totalmente -uncionales al -inali/ar el

proue

de 9iruta completamente terminadas incluuina se reali/arán solo prototipados en una cara o dos caras%- El prototipo tiene una resoluci7n entre pad < pad& entre 9ía < 9ía < entre pad < 9ía de

(%0mm& de2ido a algunos desa6ustes entre partes mecánicas como en los tornillos

transmisores& e6es < rodamientos& esto de2ido a la 2a6a calidad de estos%

: A.CO .E8E.ENCIAL

;Control Numérico Computarizado (CNC)

Es un sistema de coordenada >ue permite controlar la posici7n de una 1erramienta en los e6es D&

Y < %

;PCB


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,iglas en ingl.s Printed Circuit Board placa de circuito impreso%

;ecanizado por arran


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>ue se dan las coordenadas Pulgadas o milímetros& los diámetros de los agu6eros >ue se 9an a

taladrar entre otros& las 9ersi7n estándar < más usada del -ormato $er2er se denomina R,'5D%

? E!T.,CT,.A ETODOL@+ICA

?12 En"oue es de tipo cualitati9o& se reali/ara una encuesta a algunos estudiantes de electr7nica&

con el -in de conocer los pro2lemas o percances >ue se les presenta a los estudiantes durante el

proceso de -a2ricaci7n de PCBs%

?1 Tipo de in'esti4aci5n

Este proue se

implement7 para mo9er motores paso a paso& 1asta la Gltimas prue2as del prototipo >ue ue se 1a2ía usado

1asta a1ora ac13%

?1# 0aria3les

+na de las principales 9aria2les de este proue& se

encuentran desde pasos por re9oluci7n 1asta cuatrocientos& se puede encontrar una 9ariedad en


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tama?os& 9olta6es& corrientes < calidad& decidir cuales se 9an a utili/ar& es una decisi7n mu<

importante& el tor>ue < la 9elocidad >ue entregan los motores& serán 9itales a la 1ora de anali/ar

el prototipo en cuanto a precisi7n < 9elocidad en el proceso de -resado de la PCB%

?16 Crono4rama Acti'idades

Fase

Fase Tareas Tiempo

1 $b!er%ar tie"po!,"todo!, co!to! dede!arrollo de placa!PCB

'!tado del arte 2!e"aa!

$b!er%ar tie"po!, "todo! co!to! de laabricaci* de ua PCB utilizado "todo!co%ecioale!

1!e"aa

2 Realizar a+u!te! a lae!tructura "ecica,i"ple"etaci* del-ardare, de!arrollodel /otare decotrol.

A+u!te! e!tructura "ecica /e"aa!

De!arrollo del -ardare 2!e"aa!

%e!tigaci* c3ero! 4erber 2!e"aa!

De!arrollo del /otare 5

!e"aa! Realizar prueba! a la

prototipadora rpidade PCB co !i!te"aC#C

Prueba! al prototipo "ecico 1!e"aa

Realizar prueba! al !otare 3ardare delprototipo

2!e"aa!

Realizar prueba! de ca"po de laprototipadora rpida de PCB co !i!te"aC#C

1!e"aa

Realizar el ior"e al 16!e"aa!


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8ase 2 O3ser'ar tiempos% métodos% costos de desarrollo de placas PCB

Tareas

O2ser9ar tiempos& m.todos < costos de los procesos >ue reali/an los estudiantes para la

-a2ricaci7n de sus PCB Printed Circuit Board%

In'esti4aci5n del estado del arte

,e reali/a la in9estigaci7n de la tecnología de control num.rico computari/ado CNC eistente

para la -a2ricaci7n de PCB Printed Circuit Board mediante el proceso de arran>ue de 9iruta&


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con el -in de apro9ec1ar la in-ormaci7n ad>uirida para el desarrollo de la prototipadora de placas

PCB Printed Circuit Board%

Para el desarrollo de dic1a tarea se recoge in-ormaci7n de 2i2liogra-ías& internet& 2ases de datos

< ser9icios asociados%

"a recolecci7n de la respecti9a in-ormaci7n& tomara un tiempo aproimado de ); días%

étodos con'encionales de "a3ricaci5n de PCB

,e estudiaran los m.todos con9encionales de ela2orar PCBs utili/ados por estudiantes&

o2ser9ando calidad tiempo < costo del proceso%

!ic1a tarea tomara un pla/o aproimado de 0 días para desarrollarla%

8ase .ealizar a$ustes a la estructura mecánica% implementaci5n del -ard=are% &

desarrollo del !o"t=are de control1

Reali/ar los a6ustes necesarios a la estructura mecánica eistente& adaptándola a la producci7n de

PCB Printed Circuit Board por arran>ue de 9iruta con 1erramienta giratoria& principalmente en

2a>uelita < -i2ra de 9idrio& implementado un so-t@are propio interprete de -ic1eros $er2er < el

1ard@are >ue consta de los dri9er para los motores paso a paso de los tres e6es < una inter-a/

entre el PC < la ma>uina implementada con un Arduino%

Tareas


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A$ustes estructura mecánica

,e 1ará el análisis del prototipo mecánico con el -in de conseguir el me6or a6uste posi2le entre

sus partes& de este a6uste depende el aca2ado < precisi7n >ue se o2tendrá en la PCB >ue se

>uiera -a2ricar& el desa6uste de las pie/as mecánicas producirán gran 9i2raci7n durante el

proceso de -resado mecani/ado por arran>ue de 9iruta& disminuue al tener un tornillo de ;mm de paso < un motor paso a paso de )%0 por paso o '((

pasos en modo de paso completo Full,tep& para una resoluci7n de (%(';mm por paso& o (%4

por paso o (( pasos en modo medio paso Mal-,tep para una resoluci7n de (%()';mm por

paso& 1aciendo los a6ustes necesarios se garanti/ara resoluci7n de (%;mm& esto teniendo en

cuenta >ue los elementos mecánicos >ue componen el prototipo no son los más precisos <

esta2les para este& los elementos de los cuales depende la precisi7n < resoluci7n son los

rodamientos lineales& las 2arras en donde desli/arán estos rodamientos < los tornillos& los

elementos 7ptimos serian rodamientos < 2arras T1omson < tornillos de es-eras recirculantes& pero


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de2ido al presupuesto destinado al pro


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In'esti4aci5n "ic>eros +er3er

,e reali/ara consulta de todo lo re-erente a los -ic1eros $er2er& >ue es < c7mo -unciona& a partir

de esta in9estigaci7n arranca el desarrollo del so-t@are >ue interprete estos -ic1eros o c7digos

$er2er%

Esta tarea tomará un tiempo ); días < será parte -undamente para el desarrollo del so-t@are%

Desarrollo del !o"t=are

El so-t@are será desarrollado en 8isual ,tudio Epress '()( en una 9ersi7n gratuita& en la

primera etapa del desarrollo del so-t@are& este mo9erá los motores con mando manuales desde el

PC& posteriormente se reali/aran los respecti9os a6ustes para >ue el so-t@are interprete los

-ic1eros $er2er%

,e estima un tiempo aproimado para el cumplimiento de esta tarea de ;* días%

8ase # .ealizar prue3as al prototipo

,e reali/arán prue2as a los tres componentes del prototipo 1ard@are& so-t@are < parte mecánica%

Tareas

Reali/ar prue2as al prototipo mecánico con mo9imientos manuales& 9eri-icando desli/amiento

sua9e de los tres e6es D& Y < so2re las 2arras guía& giro sua9e de los tornillos de transmisi7n


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para e9itar so2re es-uer/os de los motores < a6ustes de las partes mecánicas para e9itar al

máimo imprecisi7n en los mo9imientos del prototipo mecánico%

El desarrollo de esta tarea tomara un tiempo aproimado de 5 días%

.ealizar prue3as al so"t=are & >ard=are del prototipo

,e pondrá a prue2a el so-t@are anali/ando las se?ales de salida paso < direcci7n una de estas por

cada e6e >ue irán por el puerto serial& < desde luego el correcto -uncionamiento de la parte gra-ica

2otones& puertos& 9isuali/adores etc% del programa desarrollado en 9isual 2asic& tam2i.n se

1ará la prue2a del 1ard@are >ue consta de tres 3 dri9ers < la inter-a/& 9eri-icando >ue la inter-a/

reci2a las se?ales necesarias del so-t@are para en9iarlas a los dri9ers < generar el mo9imiento de

los motores paso a paso PaP%

!ic1a tarea se reali/ará en ); días

.ealizar prue3as de campo de la prototipadora rápida de PCB con sistema CNC

En las prue2as de la má>uina se 9eri-icara tanto 1ard@are como so-t@are& 9eri-icando el control

del so-t@are so2re los mo9imientos de los e6es al interpretar los -ic1eros $er2er& tam2i.n se

o2ser9ara la precisi7n de la parte mecánica < el -uncionamiento de las -resas de car2uro para

gra2ar >ue será la 1erramienta de corte >ue se 9a utili/ar 1erramienta arran>ue de 9iruta%

!ic1a tarea tomará un tiempo de desarrollo de ); días


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.ealizar el in"orme "inal

!ic1a tarea se desarrollara a la par del de la in9estigaci7n& construcci7n < desarrollo de la

prototipadora de placas PCB& consignando todos los resultados o2tenidos en cada uno de los

procesos& esto tomara un pla/o aproimado de )* semanas%

?1* Técnicas para recolectar in"ormaci5n

"a principal -ue la o2ser9aci7n de algunos autores de pro


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DETALLE CANT 0ALO.

.ecursostécnicos

Platino de aluminio K )KAcero de plata )(mmCuadrado de aluminio )K

Cuadrado de aluminio )K8arilla roscada )( mmRodamientosBronce lat7n 5L0)'") KPlatina Aluminio esa QK '(mm '(mmEmpac 'Kotores Paso a Pasootor !C '8 Musillo"'45"'40Componentes electr7nicosRodamientos Musilloandril MusilloTransporte"i6aecani/adoTornillería

5mt'mt3(cm

(cm)mt*3(cm)mt

)'(cm3)33')

5'%(((3(%(((;%;((

)0%))'%(((

')%((('(%((()'%(((

3(%(((';%(((

)'(%((();%(((3(%(((')%(((5(%((()'%((()(%((('%(((*%(((

;((%(((;;%(((

,u2totalS )%))(%*)'

.ecursos-umanos

ano de o2ra mecani/ado

Ensam2le < a6uste de pie/asmecánica < circuitos

3((%(((

'((%(((


23/25

,u2totalS ;((%(((

.ecursos0arios

Transportes compras materiales

Copias de datas1eet < circuitos

;(%(((

'(%(((

,u2totalS 5(%((( TOTA"S )%*5(%*)'

IPACTO

El proue me6or si se tiene en el la2oratorio& dando

la oportunidad al estudiante de reali/ar prue2as con prototipos de PCB& o de repetirlas

rápidamente en caso de errores o modi-icaciones de Gltima 1ora% "a idea >uedara a2ierta a

-uturas me6oras para 2ene-icio del gremio de la electr7nica en la +ni9ersidad inuto de !ios <

por>ue no a el gremio electr7nico en general%

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