Todo esto es Mecatrónica

El termino "mecatrónica" fue creado en Japón a principios de los

80’s y comenzó a ser usado en Europa y USA un poco después.

"El espíritu de la mecatrónica rechaza dividir a la

ingeniería en disciplinas separadas".

Pero una definición aproximada seria la utilizada por la comunidad

europea: “Mecatrónica es la integración cinegética de la

ingeniería mecánica con la electrónica y con el control de

computadores inteligentes para el diseño y la manufactura de

productos y procesos".

Una definición más amplia de mecatrónica en el diseño de

productos y máquinas podria ser: “Mecatrónica es el diseño y

manufactura de productos y sistemas que posee una

funcionalidad mecánica y un control algorítmico integrado".

Definición de la Mecatrónica

La Evolución de las Máquinas

Sistema Mecánico

Engranes e interruptores de límites

Sistema Electromecánico

Controles electrónicos,

controladores de motores 3

7

Mecatrónica

La Mecatrónica surge de la

combinación sinérgica de distintas

ramas de la ingeniería, entre las

que destacan: la mecánica de

precisión, la electrónica, la

informática y los sistemas de

control. Su principal propósito es

el análisis y diseño de productos y

de procesos de manufactura

automatizados.

6

Enfoque Tradicional

al Diseño Electromecánico de Máquinas

• Comunicación deficiente entre grupos de diseño • Largo tiempo de desarrollo con alto riesgo

• Diseño poco optimizado

8

Enfoque de la Mecatrónica

al Diseño Electromecánico de Máquinas

• Ciclos de desarrollo cortos y de bajo costo

• Mejora calidad, confiabilidad y desempeño

Tendencia para Reducir Tiempo de Desarrollo

Diseño Secuencial Primer Prototipo

Físico Herramientas de

Diseño Separadas

Diseño Concurrente Primer Prototipo Virtual Herramientas de Diseño

Integradas 5

4

Diversos Requerimientos de

Construcción para Máquinas Modernas

Diseño

Mecánico

Diseño de Control de

Movimiento

Base de Datos

HMI

Monitoreo de Condición

de Máquina Visión Artificial

Motores y

Actuadores

Acondicionamiento

de Señal y Sensores

Máquina

Moderna

Redes

Lógica Discreta y

Secuencial Diseño de

Sistemas

Embebidos

Prototipo

Virtual

(Simulación)

Integración de Herramientas de Diseño

Diseño

Mecánico

Diseño

Electrónico

Diseño de

Control

Diseño

Embebido

Posición

Presión

Fuerza

Deformación

Consumo

…

Sensores

Motores

Piston :

- neumatico

- hidraulico

….

actuadores

Ejemplos – sensores actuadores

• Transductores

Transductor de presión TOCO Sensores de temperatura

Termistor NTC

Transductor de presión invasiva

Transductor de ultra sonido (FC)

Termistor PTC

Ejemplos – Transductores

Ejemplos – sistema de control

Actuador

Controlador

Sensor Sensor

Sistema Variables de

salida

Consigna

Variables de control

Perturbaciones

Variables de entrada

32

Ejemplo de sistema de control

•PLC con E/S modulares y diversas

•PID

•PC

•Electrónica embebida

• …

39

Ejemplos - automobile

• “Para mejorar todo, desde economía en combustible hasta desempeño, los investigadores en el área de vehículos se están cambiando a mecatrónica, la integración de sistemas mecánicos familiares con nuevos componentes electrónicos y software inteligente de control.”

• “Hoy en día, 80 a 90 por ciento de las innovaciones en el desarrollo de motores de combustión interna y de automóviles se deben a la electrónica y mecatrónica.”

Tecnologia de prótesis.

• “La primer prótesis de rodilla autoimpulsada del mundo, la POWER KNEE, ofrece niveles de funcionalidad y desempeño sin precedentes. Reemplaza la actividad muscular para doblar y estirar la rodilla.”, Ossur.

• “El primer pie inteligente de mundo, el

PROPRIO FOOT, provee beneficios

fisiológicos sin precedentes para

amputados. Un amplio y automatizado

rango de flexión del tobillo significa que el

funcionamiento es muy cercano al de un

pie humano.”, Ossur.

34

Caso de Estudio: Diseño de Quiosco para Fotografía Digital

• Aplicación Tensión precisa de la filmina

• Retos Vibraciones de la cabeza cortadora

Variaciones de velocidad del motor

PID no funcionará

• Solución Simulación

Algoritmo de Control de Sexto orden

• Resultado

Impresión de fotografías 10x veces mas rápido que la competencia

Ingeniería

Electrónica

Electrónica

de potencia

Electrónica

Analógica/

Digital

Ingeniería

Mecánica

Neumatica

Hidraulica

Ingeniería

Informática

Protocolos

Redes de datos

Control de

procesos

Variador de

velocidad

Control de

calidad

CAD

Bus de

campo

Sistema

SCDA

PLC

CIM

FMS Robotica

CNC CAD