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PROGRAMA EDUCATIVO EN TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA SISTEMAS DE MANUFACTURA FLEXIBLE

Mesa de posicionamiento XYZ automatizada

INTEGRANTES Avendaño Velázquez Christian Andrés Anselmo Sánchez Gustavo Gines Ortega Ignacio Ortega Maceda Ángel Uriel

ENERO

-

ABRIL

2017

ii

Resumen

RESUMEN

En este documento se muestra el proceso de diseño y fabricación de una mesa automatizada XYZ, tomando como base el Control Numérico Computarizado (CNC). Para tal propósito, se realiza el diseño mecánico de la estructura del prototipo; realizado el diseño, se procede a determinar la programación empleando el software Arduino; una vez elaborado el diseño y la programación, se inicia el proceso de construcción del sistema mecánico, que integra los elementos electrónicos previamente desarrollados. En la fase de pruebas se reafirma la funcionalidad del dispositivo en cuestión.

iii

Abstract

ABSTRACT

This document shows the process of design and manufacture of automated table XYZ, on

the

basis

of

computerized

numerical

Control

(CNC).

For that purpose, the mechanical design of the structure of the prototype is done; made the design, we proceed to determine the programming using the Arduino software; once developed the design and the programming, begins the process of construction of the mechanical system, which integrates the previously developed electronic elements. In testing reaffirms the functionality of the device in question.

iv

ÍNDICE

Contenido RESUMEN....................................................................................................................... iii ABSTRACT ..................................................................................................................... iv ÍNDICE ............................................................................................................................. v ÍNDICE DE FIGURAS .................................................................................................... vii ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................ xi INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 1 CAPÍTULO I..................................................................................................................... 3 PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO ............................................................................. 3 1.1 Planteamiento del problema .................................................................................. 3 1.1.1Interrogante ...................................................................................................... 4 1.2 Justificación ........................................................................................................... 4 1.3 Objetivos ................................................................................................................ 4 1.3.1 Objetivo general .............................................................................................. 4 1.3.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 4 1.4 Alcance y limitaciones ............................................................................................ 4 1.5 Aportaciones originales .......................................................................................... 5 CAPÍTULO II.................................................................................................................... 7 2.1 Contextualización ................................................................................................... 7 CAPÍTULO III................................................................................................................. 10 METODOLOGÍA ............................................................................................................ 10 3.1 Planeación de actividades ................................................................................... 10 3.2 Descripción de actividades .................................................................................. 10 v

3.3

Desarrollo de actividades ................................................................................. 12

3.3.1 Selección de materiales y proveedores ......................................................... 12 3.3.2 Selección de Software de Diseño .................................................................. 17 3.3.3 Diseño de Prototipo en Software ................................................................... 18 3.3.4 Determinación de los softwares de programación. ........................................ 19 3.3.5 Desarrollo de programación de movimientos vectoriales .............................. 33 3.3.6 Elaboración del bastidor. ............................................................................... 41 3.3.7 Realización del eje X. .................................................................................... 42 3.3.8 Realización del eje Y,Z. ................................................................................. 43 3.3.9 Ensamble electrónico. ................................................................................... 47 3.3.10 Calibración del Sistema. .............................................................................. 49 3.3.11 Pruebas y resultados. .................................................................................. 52 CAPÍTULO IV ................................................................................................................ 54 EVALUACIÓN Y RESULTADOS ................................................................................... 54 4.1 Resultados ....................................................................................................... 54 4.2 Discusión .......................................................................................................... 55 4.3 Conclusiones .................................................................................................... 56 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 57 ANEXOS........................................................................................................................ 58 15 mm (0.61m x 1.22m) ................................................................................................ 59

vi

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3.1 Motor Stepper 4K1-1066 ............................................................................. 14

Figura 3.2 Motor Neocene T35x2 ................................................................................. 14

Figura 3.3 Shield CNC .................................................................................................. 15

Figura 3.4 Driver A4988 ................................................................................................ 16

Figura 3.5 plano 2D Prototipo ....................................................................................... 18

Figura 3.6 Plano 3D prototipo ....................................................................................... 20

Figura 3.7 Interfaz de Arduino ..................................................................................... 20

Figura 3.8 Interfaz de Arduino ...................................................................................... 21

Figura 3.9 Universal GCode Sender ............................................................................. 22

Figura 3.10 Configuracion de Arduino ........................................................................... 29

Figura 3.11 Modo de Conexión ..................................................................................... 29

Figura 3.12 Conexión ................................................................................................... 30

Figura 3.13 Arduino, Shield, Drivers ............................................................................. 31

Figura 3.14 Ensamble .................................................................................................. 31

Figura 3.15 Calibracion de Drivers

............................................................................. 31

Figura 3.16 Bobinas de motores a pasos ..................................................................... 33

Figura 3.17 INKSCAPE ................................................................................................ 33

Figura 3.18 Selección de imagen ................................................................................. 34

Figura 3.19 Ajuste de la imagen ................................................................................... 34

Figura 3.20 Vectorizar mapa de Bits ............................................................................ 35

Figura 3.21 Imagen Vectorizada .................................................................................... 35

Figura 3.22 Eliminar imagen original ............................................................................ 35

Figura 3.23 Objeto del trayecto .................................................................................... 36

Figura 3.24 Desvio Dinámico......................................................................................... 36

Figura 3.25 Lista desplegable ....................................................................................... 37

Figura 3.26 Cuadro de dialogo ..................................................................................... 37

Figura 3.27 Biblioteca Herramientas ............................................................................ 38 viii

Figura 3.28 Configuración Herramientas ...................................................................... 38

Figura 3.29 Cuadro de Modificaciones ......................................................................... 39

Figura 3.30 Trayecto GCode ........................................................................................ 39

Figura 3.31 Guardado de Archivo ................................................................................. 39

Figura 3.32 Aplicar configuración ................................................................................. 40

Figura 3.33 Producto Final ............................................................................................ 40

Figura 3.34 Diagrama de proceso ................................................................................. 41 Figura 3.35 Ensamble eje X .......................................................................................... 42 Figura 3.36 Acoplamiento de soportes .......................................................................... 43 Figura 3.37 Carro y Cabezal de impresión .................................................................... 43 Figura 3.38 Acoplamiento eje Y..................................................................................... 44 Figura 3.39 Eje Y ........................................................................................................... 44 Figura 3.40 Proceso finalizado del eje y ....................................................................... 44 Figura 3.41 Acoplamiento eje Z .................................................................................... 45 Figura 3.42 Plano 2D eje Z ........................................................................................... 46 ix

Figura 3.43 Eje Z finalizado ........................................................................................... 46 Figura 3.44 Prototipo ensamblado ................................................................................. 46 Figura 3.45 Conexión Electronica de los motores ......................................................... 47 Figura 3.46 Fuente de Alimentacion .............................................................................. 48 Figura 3.47 Driver A4988 .............................................................................................. 49 Figura 3.48 Imagen original .......................................................................................... 53 Figura 3.49 Producto Final ............................................................................................ 53 Figura 4.1 Cabezal de impresión ................................................................................... 58 Figura 4.2 Motor, Correa y Banda estabilizadora .......................................................... 58 Figura 4.3 Especificaciones motor Neocene ................................................................ 59

x

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.11 Aportaciones Originales ................................................................................ 6

Tabla 3.1 (Cronograma de actividades) ....................................................................... 10

Tabla 3.2 Dispositivos reciclados ................................................................................. 13

Tabla 3.4 Datos en tiempo Real ................................................................................... 62

Tabla 3.5 Resolucion de Micro pasos ........................................................................... 23

xi

Introducción

INTRODUCCIÓN En la vida cotidiana los seres humanos interactuamos con diversos objetos que son indispensables para realizar diferentes tareas, ya sea en nuestra casa o en el trabajo. Estos objetos pueden llegar a ser fabricados en una sola pieza o como un conjunto de las mismas, siendo ensambladas para generar un producto. En la actualidad se denomina "proceso de manufactura", al procedimiento mediante el cual se transforma la materia prima en un producto determinado y que requiere de cambios físicos; partiendo siempre de un diseño y haciendo uso de las normas correspondientes, para hacer llegar el producto al usuario con calidad. En este sentido la estandarización ayudara a ordenar los procesos y a ubicar a las empresas dentro de la norma "ISO", en todas sus disposiciones. En la industria los procesos de manufactura han tenido una gran innovación, creando ambientes de trabajo más sofisticados, un claro ejemplo son las “máquina-herramienta” que son aquellos instrumentos que ayudan a realizar operaciones de remoción de materiales, estas tienen la característica de producir piezas con un excelente acabado superficial y precisión dimensional. A la operación de remoción de material también se le da el nombre de maquinado y consiste básicamente en modificar la superficie de un material a través de cortes, ya sea longitudinales o circulares con métodos y procesos característicos de cada máquina-herramienta. Con el arribo de tecnologías computacionales, con mayor accesibilidad para todo ser humano, los sistemas de diseño y manufactura han avanzado de forma considerable, tanto que ahora se pueden realizar Diseño Asistido por Computadora (CAD), maquinar de forma automática con la Manufactura Asistida por Computadora (CAM) o realizar análisis estructurales con la Ingeniería Asistida por Computadora (CAE). Para mecanizar una pieza se usa un sistema de coordenadas que especificarán el movimiento de la herramienta de corte. El sistema se basa en el control de los movimientos de la herramienta de trabajo con relación a los ejes de coordenadas de la máquina, usando un programa informático ejecutado por un ordenador. 1

Introducción

Actualmente el sistema de automatización más novedoso para las máquinasherramienta es el control numérico computarizado (CNC) que es utilizado mediante comandos programados en un medio de almacenamiento, en comparación con el mando manual mediante volantes o palancas. Este sistema ha revolucionado la industria debido al abaratamiento de microprocesadores y a la simplificación de la programación de las máquinas de CNC. La evolución iterativa de este tipo de máquinas nos ha brindado las bases y la idea para poner en práctica los conocimientos que hemos adquiridos a lo largo de nuestra carrera, la aplicación directa de conceptos mecánicos, electrónicos, informáticos, de diseño, manufactura, experimentación, y construcción serán importantes para poder materializar esto en un producto final.

2

CAPÍTULO I

CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROYECTO 1.1 Planteamiento del problema El Control Numérico por Computadora (CNC) ha traído cambios notables a la industria manufacturera. Las nuevas máquinas controladas por computadora han permitido a la industria producir piezas a una velocidad y precisión completamente imposible de lograr unos años atrás. Las necesidades de hoy en día para cualquier empresa de la industria han evolucionado, buscando reducir costos y tiempos de operación. Para ello es necesario el diseño continuo de nuevas máquinas CNC que cumplan con estas necesidades. Algunos de los beneficios que estas tienen son: 

Permite una mejor planeación de las operaciones.



Se incrementa la flexibilidad de maquinado.



Reducción en tiempo de programación.



Mejor control del proceso y tiempos de maquinado.



Disminución en los costos por herramientas.



Se incrementa la Seguridad para el usuario.



Reducción del tiempo de flujo de material.



Reducción del manejo de la pieza de trabajo.



Aumento de productividad.



Aumento en precisión.

Sin embrago las averías que presentan estas máquinas suele ser más complejas y costosas que las de una máquina convencional ya que gran parte de sus componentes son electrónicos, requiriendo en muchos casos la intervención de técnicos o especialistas del fabricante, como consecuencia a estas complicaciones en muchas ocasiones no es posible lograr una reparación debido a muchos factores como pueden ser el costo de los componentes o la falta de su existencia. Cuando alguno de estos 3

CAPÍTULO I

casos se presenta, la maquinaria queda obsoleta y entra en desuso generando pérdidas de productividad e inversión. (Miguel, 2010) 1.1.1Interrogante ¿Mediante el desarrollo de una mesa de posicionamiento graduable XYZ es posible obtener una aplicación para la rehabilitación de máquinas con un funcionamiento similar? 1.2 Justificación Con el estudio del funcionamiento de mecanismos de control numérico se desarrollará un prototipo de la mesa X Y Z el cual se pretende adaptar para la rehabilitación de máquinas con el mismo funcionamiento, logrando reducir costos de una manera considerada y evitando que estas queden en desuso 1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo general 

Construir una mesa de coordenadas graduables XYZ automatizada.

1.3.2 Objetivos específicos 

Realizar el diseño mecánico de la estructura del prototipo de la mesa XYZ



Determinar la programación a utilizar



Construir el sistema mecánico del prototipo



Integrar la estructura mecánica con los dispositivos de control.

1.4 Alcance y limitaciones 1.4.1 Alcances: 

Se pretende con el proyecto, desarrollar un automatismo con 3 grados de libertad



El control del prototipo debe ser terminado en su totalidad al culminar el proyecto de grado.



Los componentes mecánicos serán reciclados de impresoras, escáner o copiadoras en desuso 4

CAPÍTULO I



Podrá utilizarse como material didáctico en la Universidad Tecnológica de Tehuacán.

1.4.2 Limitaciones 

Las dimensiones que tendrá al prototipo no se compara con la máquina industrial Brhother- Jam



No se cuenta con una maquina industrial para realizar estudios referentes al mecanismo

1.5 Aportaciones originales AUTOR

AÑO

LUGAR

APORTACIÓN DEL

TITULO

ARTICULO 

Miguel Cruz Muñoz

2012

Construcción de una

Prototipo

meza de tres grados

Universidad

electromecánico para

de libertad X Y Z.

Tecnológica

dibujar circuitos

de la Mixteca.

impresos sobre una

conexiones de

placa de cobre.

motores paso a



Descripción de

paso. Diseño y construcción



de un taladro X Y Z

Análisis de precisión mecánica



Juan C.

Universidad

controlado por

Galarza,

Politécnica

microcontrolador con

Salesiana

interfaz gráfica



Diseño Modular

mediante LABVIEW



Comandos para los

Miguel D. Ávila

2014

para la fabricación de

Cálculos de desplazamiento

ejes X Y Z.

circuitos impresos

5

CAPÍTULO I

Miguel

Diseño y fabricación

Riquelme García, Rosendo Zamora Pedreño

Universidad 2015

Politécnica de Cartagena

de

una



fresadora

CNC de 3 ejes para el

Arduino 

mecanizado de PCB con plataformas de

Programación con

Instalación del sketch con GRBL



GRBL Shield CNC.

desarrollo abiertas Tabla 1.1 Aportaciones Originales

Con la aportación de los artículos consultados previamente, seleccionando los más adecuados y necesarios para poder llegar al objetivo planteado, se desarrollara un prototipo de movimientos coordenados utilizando un software de programación libre y como aportación se adaptaran los mecanismos longitudinales de impresoras y scanner obteniendo la misma eficacia para fines didácticos.

6

CAPÍTULO II

CAPÍTULO II 2.1 Contextualización La idea principal del proyecto surge en una empresa situada en la ciudad de Tehuacán enfocada a la industria manufacturera textil la cual cuenta con una maquina automatizada averiada y su reparación no es factible, por tal motivo el proyecto se realiza con la finalidad de obtener un estudio previo de este tipo de mecanismos para posteriormente encontrar una aplicación a máquinas similares que necesiten una rehabilitación. El prototipo se realizará inicialmente en la universidad Tecnológica de Tehuacán para un análisis de previos funcionamientos o aplicaciones a maquinas Industriales en la región de Tehuacán.

2.2 Conceptos Fundamentales A continuación, se muestran algunos conceptos necesarios para la comprensión del desarrollo y la fabricación del prototipo propuesto en este documento: CNC: Las siglas CNC hacen referencia a Control Numérico Computarizado. Básicamente se trata del control automatizado de una máquina herramienta para la realización de determinados trabajos mecánicos. (Manuel Angel,1999) Mesa XYZ: El sistema de ejes XYZ es un conjunto de tres líneas que se juntan en un inicio punto de forma perpendicular, cada una de ellas dispuestas según cada una de las dimensiones del espacio. Este sistema es imaginario y su ubicación y orientación son totalmente arbitrarias, la define cada cual según sus necesidades. (Garrosa, D. 1998) Motores paso a paso: Es un dispositivo electromecánico que convierte una serie de impulsos eléctricos en desplazamientos angulares discretos, lo que significa que es

7

CAPÍTULO II

capaz de avanzar una serie de grados (paso) dependiendo de sus entradas de control. (París, A. P. 2003) Transmisiones y reductores: Las transmisiones son encargados de transmitir el movimiento desde los actuadores hasta las articulaciones, junto a la transmisión se incluyen los reductores, las cuales adaptan el par y la velocidad de salida del actuador a valores adecuados al diseño y funcionalidad del robot. (Galarza, 2010) Sistemas de sujeción: Los dispositivos de sujeción permiten asegurar la pieza a la mesa de trabajo. (Galarza, 2010) Arduino: Es el nombre que recibe una de los hardware (con su software) libres más usados del mundo para configuración básica y elemental de un objeto electrónico. (Oxer, J. 2009) Torque: Se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. (Alonso, M. 1999) Driver: Un driver o controlador de dispositivo es el software que comunica los periféricos con el sistema operativo. (Pérez, M. 1999) Periféricos: Es la denominación genérica para designar al aparato o dispositivo auxiliar e independiente conectado a la unidad central de procesamiento de una computadora. (Pérez, M. 1999) Sistema operativo: Un Sistema Operativo (SO) es el software básico de una computadora que provee una interfaz entre el resto de programas del ordenador, los dispositivos hardware y el usuario. (Morera, J. 2002) Shield: Son placas de circuitos modulares que se montan unas encima de otras para dar funcionalidad extra a un Arduino. (Oxer, J. 2009) CAD: Diseño Asistido por Computadora, es el uso de programas computacionales para crear representaciones gráficas de objetos físicos ya sea en segunda o tercera dimensión (2D o 3D). (Martínez, R. R. 2004). MDF: Un tablero de Densidad Media o Tablero DM es un aglomerado elaborado con fibras de madera (que previamente se han desfibrado y eliminado la lignina que 8

CAPÍTULO II

poseían) aglutinadas con resinas sintéticas mediante fuerte presión y calor, en seco, hasta alcanzar una densidad media. (Albano, L. 2011). Máquina-Herramienta: Es un tipo de máquina que se utiliza para dar forma a piezas sólidas, principalmente metales. Su característica principal es su falta de movilidad, ya que suelen ser máquinas estacionarias. (Sulcer, M. 2011). Manufactura: Es el proceso de convertir la materia prima en productos. (Martínez, R. R.

9

Capítulo III

CAPÍTULO III METODOLOGÍA 3.1 Planeación de actividades El siguiente proyecto se llevará a cabo con base al siguiente cronograma de actividades en el que se muestra cada uno de los objetivos específicos con sus distintas tareas a realizar y fechas establecidas para una mejor planeación y coordinación de actividades.

Tabla 3.1 Cronograma de actividades

3.2 Descripción de actividades Las actividades a realizar en el cronograma están propuestas por un objetivo específico y el proyecto solo cuenta con 4 los cuales son: 

Realizar el diseño mecánico de la Estructura del prototipo de la mesa XYZ

 

Determinar la programación a utilizar en el prototipo Construir el sistema mecánico del prototipo



Integrar la estructura mecánica con los dispositivos de control 10

Capítulo III

A continuación, se describen las actividades que se realizaran para cumplir los objetivos específicos: Actividad 1” Determinación y selección de materiales y proveedores” Se hará una determinación y selección de materiales y proveedores puesto que para dar inicio al proyecto es necesario contar con materiales para trabajar y poder deducir la estructura y funcionalidad más adecuada del prototipo determinando a los proveedores ya que será parte fundamental para obtener costos accesibles. Actividad 2 “Selección de software de diseño” Se procederá con la selección de un software de diseño para realizar la estructura del prototipo empleando herramientas CAD para generar planos y el diseño en 3D. Actividad 3 “Diseño del prototipo en software” Se realizará el diseño estructural del prototipo en el software previamente seleccionado para obtener planos y medidas de la estructura. Complementar actividades y una descripción breve. Actividad 4 “Determinación de los softwares de programación” Se seleccionará el software más adecuado para la programación del prototipo con base a los materiales previamente seleccionados tomando en cuenta las características de fabricante. Actividad 5 “Desarrollo de programación de movimientos vectoriales” Se desarrollará la programación del control de los motores para probar su funcionamiento y obtener parámetros previos de desplazamiento y control en lo ejes X, Y, Z. Actividad 6 “Elaboración del bastidor” Se construirá la base del prototipo con los planos del diseño previamente hechos el software seleccionado utilizando las herramientas necesarias. Actividad 7 “Realización del eje X”

11

Capítulo III

Se acoplará el sistema mecánico del eje de movimiento x a la base del prototipo tomando en cuenta las medidas del diseño y la longitud de desplazamiento. Actividad 8 “Fabricación del eje Y, Z” Se elaborarán los ejes Y, Z para el movimiento transversal y el movimiento perpendicular hacia el suelo con los que contara en la mesa de posicionamiento. Actividad 9 “Ensamble electrónico” Se conectarán los dispositivos electrónicos del control principal empleando fuentes de alimentación y las tarjetas principales, así como del microcontrolador empleado (Arduino). Actividad 10 “Calibración del sistema” Se realizará la calibración del sistema para lograr la optimización del sistema. Actividad 11 “Pruebas y resultados” Se analizará el prototipo realizando pruebas de funcionamiento y corrigiendo los posibles errores para obtener los resultados del prototipo con una breve evaluación de inversión, para conocer la rentabilidad, la factibilidad y los costos de inversión. 3.3 Desarrollo de actividades 3.3.1 Selección de materiales y proveedores Debido a que el desarrollo del prototipo de la mesa graduable X, Y, Z se realizara reduciendo costos de fabricación se optó por utilizar componentes reciclados de Impresoras, escáner o copiadoras que se encontraban deshabilitadas, de esta manera se pretende favorecer al proyecto y generar beneficios. Los proveedores se seleccionaron en base a centros de reparación de impresoras o fotocopiadoras en donde se encontraron la mayoría de los componentes utilizados. Cabe, mencionar que no todos los Materiales fueron reciclados algunos fueron seleccionados o determinados y se compraron con sus respectivos proveedores. La selección de materiales se dividió en 3 secciones: 

Componentes mecánicos. 12

Capítulo III



Componentes electrónicos.



Material para la estructura.

Las ilustraciones de estos componentes se encuentran en la parte de anexos, al final del documento. Componentes mecánicos Los componentes mecánicos fueron extraídos de los dispositivos que se encuentran en la siguiente tabla. Dispositivo

Modelo

Imagen

hp deskjet 3050 Impresora

Escáner

Epson J124A

Tabla 3.2 Dispositivos reciclados

Los componentes utilizados tanto del escáner como de las impresoras Fueron los siguientes: 

Cabezal de impresión.



Motor del cabezal.



Correa dentada y la barra estabilizadora.

Componentes electrónicos Los componentes electrónicos fueron determinados con base a la plataforma Arduino la cual está basada en hardware y software flexibles y fáciles de usar. Además, las placas 13

Capítulo III

Arduino

son

relativamente

baratas

comparadas

con

otras

plataformas

microcontroladoras, cuenta con un software multiplataforma y permite ejecutarse en sistemas operativos como Windows, Macintosh OSX y GNU/Linux, su entorno de programación es fácil de usar y cuenta con un código abierto y un software y hardware extensible. Motores: Los motores con los que contara el prototipo fueron obtenidos de la impresora y scanner antes mencionados, ya que el prototipo no hará trabajo pesados y estos fueron los más adecuados para su fin didáctico

Figura 3.1 Motor Stepper 4K1-1066

Las características principales del motor que se muestra en la figura 3.1 son que cuenta con dos bobinas sin ningún punto intermedio, tienen un voltaje de 24 v y de corriente máxima 1 A. Este fue reciclado de una impresora multifuncional marca Toshiba modelo E- estudio 232.

Figura 3.2 Motor Neocene T35X2

14

Capítulo III

El motor que se ilustra en la figura 3.2, será el encargado de realizar el movimiento del eje X, Funciona con un voltaje de 24v, cuenta con dos bobinas sin ningún punto intermedio, su corriente máxima por fase es de 520 mA y avanza 3.75° por paso lo que quiere decir que en una vuelta completa realizara 96 pasos, su tabla de características se encuentra en los anexos, Tabla 4.1 y sus dimensiones en Anexos Figura 4.3

Figura 3.3 Shield CNC

La placa Shield CNC Arduino mostrada en la figura 3.3 facilita la puesta en marcha de proyectos CNC en pocas horas. Utiliza el firmware de código abierto en Arduino para lograr el control de 4 motores paso a paso utilizando la librería GRBL. Esta placa nos ayudará a poder obtener el control de los motores la cual estará conectada a un Arduino, convirtiendo los comandos de código G en señales para manejar los motores a pasos Características del Shield CNC son: 

Shields CNC para Arduino compatible con GRBL que son de software libre.



4 Zócalos para drivers A4988, DRV8825 o compatibles.



Soporta hasta 4 ejes independientes: X, Y, Z, A.



El eje A, puede imitar los ejes X, Y, Z o funcionar como un eje independiente. 15

Capítulo III 

2 interruptores de final de carrera para cada eje (6 en total).



Salidas para control de operación de la herramienta.



Jumpers para configuración de micro stepping (algunos controladores logran hasta 1/32 pasos).

Figura 3.4 Driver A4988

La figura 3.4 muestra un driver A4988 para motores a pasos el cual cuenta con un ajuste de corriente, una protección de sobre-corriente y sobre temperatura, así como 16 resoluciones de “micro-stepping” para lograr hasta 1/16 de paso. Opera en un rango de 8 a 35 volts y puede entregar hasta 1A por fase sin la necesidad de utilizar un disipador de calor o sistema de ventilación forzado. Se pueden lograr corrientes de hasta 2A utilizando disipadores de calor y ventiladores. Material para la estructura El material para la estructura se seleccionó con base en las características, ventajas y costos de 4 materiales (MDF, aluminio, acero, madera). De acuerdo con la tabla 3.3 (Anexos) se seleccionó a la madera MDF (Fibra de Media Densidad) como un material ideal para la fabricación de la estructura de nuestro prototipo ya que a trabajar con ello es muy sencillo: fácil de cortar, de mecanizar y no produce astillas, además puede no ser necesaria la utilización de clavos o tornillos para la unión entre ese mismo material, por la cual se puede usar pegamentos, también se 16

Capítulo III

puede barnizar para brindarle mayor beneficio en su revestimiento, protección contra la humedad y con esto se puede conseguir mayor resistencia y durabilidad. Este tipo de material tiene una gran ventaja ante los demás debido a que es de bajo costo a comparación del aluminio, acero y la madera. El aluminio que es también un material ligero y resistente a la corrosión, pero en cuestión al precio es más caro. Igualmente, con el acero que este tiene alta resistencia mecánica al someterlos a esfuerzos de tracción y compresión incluso sus propiedades no cambian apreciablemente con el tiempo, pero tiene desventaja en cuanto a su precio es relativamente alto también es demasiado pesado que alto, así mismo la madera tiene características y ventajas muy similares con el MDF como la facilidad en conectar mediante clavos, tornillos o algún tipo de pegamentos. 3.3.2 Selección de Software de Diseño El software de diseño se seleccionó comparando las características de 3 programas CATIA V5 Dassault Systems, SOLIDWORKS Dassault Systems y AUTOCAD. Software Seleccionado: CATIA V5 Dassault Systems Se ha seleccionado a Catia V5 como el software a utilizar ya que este es más completo en sus módulos y por tal motivo en empresas o en proyectos se ha convertido en una herramienta indispensable de Diseño Asistido por Computadora, a diferencia de Solidworks (Tabla 4.2, Anexos) que a pesar de que tiene una interfaz más interactiva con el usuario y es más intuitivo, este se pierde al momento de realizar cambios y reutilizar piezas en proyectos grandes. En diferencia con AutoCad que es un excelente programa para efectuar planos siempre y cuando sean prácticamente inamovibles, al hacer representación en 3D con Catia V5 se puede efectuar tantas vistas como se desee, recortar en cuantas zonas se necesite y modificar sin ninguna complejidad del programa, ya que presenta un árbol de trabajo donde se puede alterar cualquier pieza, y el árbol indicara que ha ocurrido un cambio y en automático se actualizara.

17

Capítulo III

3.3.3 Diseño de Prototipo en Software Para el diseño en software (CATIA V5 Dassault Systems), en el siguiente plano se muestran las medidas determinadas para la estructura el prototipo. Para las medidas de la estructura, previamente se midieron los ejes a través de los cuales tiene movimiento el mecanismo, y a partir de esto, se propusieron las medidas adecuadas para las bases de la estructura. También se consideró el espacio entre las bases laterales de la estructura y la mesa de trabajo, para que así los ejes se puedan mover sobre la mesa de trabajo sin tener ningún inconveniente al realizar las trayectorias. En la actividad de construcción del sistema mecánico del prototipo, se desglosarán los planos con cada una de las medidas designadas para cada pieza de los diferentes ejes. En las siguientes figuras apreciamos el diseño del prototipo en 3D que será fabricado con respecto a las siguientes actividades, respetando los parámetros establecidos en los planos.

Figura 3.5 Plano 2D del prototipo

Figura 3.6 Plano 3D del prototipo

18

Capítulo III

3.3.4 Determinación de los softwares de programación. Para la programación del movimiento de los tres ejes con los que contará la mesa coordenada se determinaron 3 software fundamentales: 

Arduino con librería GRBL.



Inkscape.



Universal G code sender.

Arduino Librería GRBL Grbl es una fuente libre para la plataforma Arduino, de alto rendimiento qué controla el movimiento de las máquinas CNC. El controlador está escrito en C altamente optimizado utilizando cada función inteligente de los AVR-chips para lograr la sincronización exacta y la operación asincrónica. Es compatible con los estándares de código G y ha sido probado con la salida de varias herramientas CAM sin problemas. Arcos, círculos y movimiento helicoidal son totalmente compatibles, así como, todos los demás comandos de código G primaria. Las funciones macro, variables y la mayoría de los ciclos fijos no son compatibles, pero creemos que las interfaces gráficas pueden hacer un trabajo mucho mejor en su traducción en recta g-código de todos modos. Para cargar la librería GRBL al Arduino primero se debe de descargar la librería ya que es

un

programa

externo.

La

dirección

de

descarga

es

la

siguiente:

https://github.com/grbl/grbl Es recomendable tener la versión del ID de Arduino 1.6.7 ya que las versiones más actualizadas se encuentran en pruebas y en ocasiones no funcionan bien. Los pasos para cargar la librería GRBL al Arduino son los siguientes: Se ejecuta el programa Arduino y posteriormente se conecta a la PC la placa arduino. Se da clic en Programa, Incluir librería y Añadir libreia.ZIP, como se muestra en la figura 3.7.

19

Capítulo III

Figura 3.7 Interfaz de Arduino

Una vez dando clic en añadir librería .ZIP se busca la dirección en donde se ha guardado la descarga de la librería GRBL. Después se abre archivo, ejemplos, GRBL- Arduino- Library – Master y por último en GRBLtoArduino como se muestra en la figura 3.8.

Figura 3.8 Interfaz de Arduino

Y finalmente se carga la librería al arduino y así obtiene la configuración de parámetros según las especificaciones de los motores dando un clic en el monitor serial de Arduino una vez que allá terminado de subir el programa para verificar que el programa este cargado en el Arduino. 20

Capítulo III

Universal G code sender Universal Gcode sender es una aplicación autónoma de Java que incluye todas las dependencias externas, eso significa que tiene la configuración del entorno de ejecución de Java UGS proporciona el resto sirve como un terminal serial para comunicarnos con la placa arduino y así poder hacer variaciones en la librería GRBL el cuál es el firmware que controlará los movimientos de la mesa coordenada. Los movimientos de los diferentes ejes pueden cambiar dependiendo de distintos factores como el tipo de motor, los pasos de los motores como los grados por paso o el método de movimiento de ejes, etc. Por esto se debe configurar para que funcione de la manera correcta teniendo en cuenta todos estos factores. Abrir el software “Universal G-Code Sender.jar” como se muestra en la figura 3.9 (Es necesario tener Java Instalado).

Figura 3.9 Universal Gcode sender

Con este software se configura la placa Arduino para que funcione correctamente. Se debe seleccionar el Puerto COM de nuestra placa Arduino, antes de eso hay que conectarla y luego presionar el botón de Refresh, se selecciona la velocidad de 9600 y se procede a conectar.

21

Capítulo III

Para leer la configuración actualmente cargada, se teclea “$$” en el espacio en blanco de “Command”. Con esto se obtendrá una lista como se muestra en la figura 3.10.

Figura 3.10 Configuración de Arduino

Parámetros $0=10 (Step pulse, usec): Los controladores de motores paso a paso están hechos para una determinada longitud mínima de pulso para el paso. Un pulso bajo se podrá reconocer de forma fiable, pero si los pulsos son largos, cuando se ejecuta el sistema a muy altas velocidades de avance los pulsos se pueden solapar entre sí. Lo recomendado es un valor aproximado de 10 Microsegundos. 

$1=25 (step idle delay, msec): Cada vez que los motores PAP completen un movimiento y se detengan, GRBL deshabilitara por un determinado tiempo los Motores para que no se muevan. Se pueden dejar siempre bloqueados para que no se muevan por ningún motivo colocando el valor 255. Hay que tener en cuenta que si se bloquean los motores PAP con este valor, se quedara energizada una bobina por lo que si el motor esta así por mucho tiempo se podrá calentar.



$2=0 (Step port invert mask: 00000000): Este ajuste invierte la señal de pulso hacia el Driver. No se necesita modificar para el Driver A4988 de Pololu pero existen otros que si se necesita modificar. No es necesario entender cómo 22

Capítulo III

funciona pero si se desea invertir, por ejemplo, los ejes X y Z, hay que enviarle $2=5 a GRBL. La tabla 3.3 es para determinar qué valor enviarle. Step port invert mask Valor de

Enmascarar

X

Y

Z

00000000

NO

NO

NO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

NO

NO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

NO

ajuste 0

1

2

00000001

00000010

NO INVERTIDO

3

00000011

INVERTIDO

INVERTIDO INVERTIDO

NO INVERTIDO

4

5

00000100

00000101

NO

NO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

NO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO 6

00000110

NO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO

INVERTIDO 7

00000111

INVERTIDO Tabla 3.3 Valores



$3=6 (Dir port invert mask; 00000110): Este ajuste invierte la señal de dirección para cada eje. Por defecto, GRBL supone que los ejes se mueven en una dirección positiva cuando la señal de dirección es baja (LOW), y una dirección

23

Capítulo III

negativa cuando es alta (HIGH). La tabla para enviarle el valor del/los ejes es la misma que vimos en $2 (Tabla “”). 

$4=0(Step enable invert, bool): Por defecto el estado del pin Enable es Alto (HIGH) para desactivar y bajo (LOW) para habilitar. Si su instalación necesita lo contrario, simplemente invierta el estado escribiéndole el valor 1. Si se desea desactivar, el valor seria 0.



$5=0 (Limit pins invert, bool): De forma predeterminada, los pines de Límites se llevan a cabo normalmente con un pulsador y una resistencia de 10K formando un Pull-up. Cuando el pin del Límite es bajo (LOW), GRBL interpreta esto como disparado. Para el comportamiento opuesto, simplemente invertirlo enviándoles el valor 1. Para desactivar esto, el valor es 0. En resumen, si se invierten los pines, tendrá una resistencia Pull-down.



$10=3 (Status report mask: 00000011): Este ajuste determina que datos en tiempo real GRBL se informa al usuario cuando un “?” es enviado. Como se muestra en la tabla 3.4, se establece que información te devolverá.

Status report mask Valor

Enmascarar Posición de Posición de Planificador

ajuste

Maquina

Trabajo

Buffer

RX Buffer

0

00000000

N

N

N

N

1

00000001

Y

N

N

N

00000010

N

Y

N

N

3

00000011

Y

Y

N

N

4

00000100

N

N

Y

N

5

00000101

Y

N

Y

N

24

Capítulo III

6

00000110

N

Y

Y

N

7

00000111

Y

Y

y

N

8

00001000

N

N

N

Y

9

00001001

Y

N

N

Y

10

00001010

N

Y

N

Y

11

00001011

Y

Y

N

N

12

00001100

N

N

Y

Y

13

00001101

Y

N

Y

Y

14

00001110

N

Y

Y

Y

15

00001111

Y

Y

Y

Y

Tabla 3.4 Datos en tiempo real



$11=0.020 (Junction deviación, mm): Es utilizado por el gestor de la aceleración para determinar qué tan rápido se puede mover a través de los cruces de segmento de línea de ruta del programa del código G. Por ejemplo, si la ruta del Código G tiene un giro de 10 grados y la maquina se está moviendo a toda velocidad, esta opción ayuda a determinar cuánto tiene que reducir la velocidad para ir con seguridad a través de la curva sin perder pasos; Como se calcula es un poco complicado, pero, en general, los valores más altos dan movimientos más rápido en las curvas, al tiempo que aumenta el riesgo de perder pasos y posicionamiento. Los valores más bajos hacen que el control de la aceleración sea más cuidadoso y dará lugar a curvas cuidadosas y con velocidad lenta.



$12=0.002 (Arc tolerance, mm): GRBL hace círculos, arcos y hélices. La precisión de rastreo de arco nunca baja de este valor, es probable que nunca tenga que ajustar este parámetro, ya que 0.002mm está muy por debajo de la exactitud de la mayoría de las maquinas CNC. Pero si usted encuentra que los 25

Capítulo III

círculos no quedan bien, se puede ajustar este parámetro. Los valores más bajos dan una mayor precisión, pero pueden conducir a problemas de rendimiento por la sobrecarga de GRBL con demasiadas líneas diminutas. Alternamente, los valores más altos traza a una menor precisión, pero puede acelerar el rendimiento de arco desde GRBL ya que tiene menos líneas que trazar. 

$13=0 (Report inches, bool): GRBL tiene una función de informes de posicionamiento en tiempo real para proporcionar una retroalimentación de los usuarios en donde la maquina esta exactamente en ese momento, así como, los parámetros para coordinar los desplazamientos; Por defecto, se establece que informe en milímetros, pero se puede cambiar a pulgadas mediante el valor 1. Para volver a milímetros el valor es 0.



$14=1 (Auto start, bool): Auto iniciar, si se coloca un 0, el proceso de fresado se podrá iniciar desde el software de la PC, pero si se coloca un 1, el proceso de fresado se podrá iniciar desde el software de la PC y también de un botón conectado en la entrada A2 del Arduino.



$20=0 (Soft Limits, bool): Es una característica de seguridad para ayudar a prevenir que la maquina se mueva fuera de los límites. Su acción consiste en conocer los límites máximos de viaje para cada eje y donde GRBL se encuentra. Cada vez que un nuevo movimiento del Código G se envía a GRBL, comprueba si está dentro del espacio para trabajar, si no está dentro de ese espacio, se detendrán todos los ejes, apaga el husillo (Si está conectado al Arduino) y el refrigerante (Si está conectado al Arduino). NOTA: Los límites por software requiere que Homing este habilitado y la configuración de viajes precisos máximos porque GRBL necesita saber dónde está.



$21=0 (Hard limits, bool): Básicamente es lo mismo que los limites por software pero con la diferencia que se utilizan interruptores físicos en su lugar. Cuando el interruptor se dispara, este detiene de inmediato todo el movimiento, apaga el refrigerante (Si está conectado a Arduino) y apaga el husillo (Si está conectado a Arduino), Entra en modo de alarma lo que te obliga a revisar la máquina y reiniciar todo. Para habilitar los interruptores físicos se debe colocar el valor 1, de lo contrario el valor 0. 26

Capítulo III



$22=0 (Homing Cycle): Este parámetro se utiliza para localizar con exactitud y precisión una posición conocida, en otras palabras, La máquina recuerda una posición para que siempre inicie de esa coordenada. Ejemplo: Si iniciamos el mecanizado y de un momento a otro, la corta la alimentación de la máquina, cuando se vuelve a iniciar GRBL se queda con la tarea de averiguar donde se encuentra. Si usted tiene Homing, siempre tienes el punto Zero como referencia, todo lo que hay que hacer es ejecutar el “Homing Cycle” y GRBL continuara de donde había dejado.



$23=0 (Homing dir invert mask: 00000000): Por defecto, GRBL asume sus finales de carrera están en la dirección positiva. Pero si se tienen en la dirección negativa, GRBL puede invertir la dirección de los ejes. Funciona igual que el “Step Port Invert” y “Direction Port Invert Masks”, donde todo lo que hay que hacer es enviar el valor de la tabla para indicar que eje desea invertir.



$24=25.000 (Homing Feed, mm/min): Busca primero los finales de carrera y después que los encuentra se mueve a una velocidad de avance lento a la ubicación precisa de Zero. Es la velocidad máxima que tomara cuando tiene que volver al origen, colocar un valor un poco más alto que $5=1500.000 (default seek, mm/min). En el parámetro $20=250.000 (Homing seek, mm/min) colocar siempre un valor igual o mayor.



$26=250 (Homing debounce, msec): Cada vez que un interruptor se dispara, algunos de ellos pueden tener ruido eléctrico/mecánico. Para resolver esto, GRBL realiza una breve demora. Establecer este valor de retardo a lo que su interruptor necesita. En la mayoría de los casos, 5.25 milisegundos está muy bien.



$27=1.000 (Homing pull-off, mm): Para jugar bien con los límites físicos, donde Homing puede compartir los mismos interruptores de limite, el ciclo Homing se moverá fuera de todos los finales de carrera de este viaje Pull-Off después de que se complete. En otras palabras, ayuda a prevenir la activación accidental del límite físico después de un ciclo de Homing.



$100=450.000 (x, step/mm): Paso por mm, Eje X. Esto determinará cuantos pasos deberá dar el motor para mover 1mm. Para calcular los pasos / mm para 27

Capítulo III

un eje de la maquina hay que saber: El mm que movió por revolución del motor PAP, esto depende de sus engranajes de transmisión por correa o paso de rosca, etc. o Los pasos completos por revolución de los steppers (Normalmente 200) o Los micro pasos por paso de su controlador, típicamente 1, 2, 4, 8 o 16. (Si se utilizan los micro pasos) La fórmula seria: Pasos por mm = (Pasos por revolución * micro pasos) / mm por Revolución. 

$110=500.000 (x max rate, mm/min): Esta es la velocidad máxima que puede tomar con el eje X. Pasa lo mismo con el eje Y en $111 y con el eje Z en $112.



$120=10.000 (x accel, mm/sec^2): Esto determina la aceleración del Eje X, Sirve para que arranque a baja velocidad y que valla adquiriéndola a medida que se desplaza. Un valor alto produce movimientos más estrictos mientras que un valor bajo hace el movimiento más suave. Cada eje tiene su propio valor de la aceleración y son independiente uno de otro.



$130=200.000 (X max travel, mm): Esto establece el máximo recorrido de punta a punta para cada eje en mm. Esto solo es útil si tienes límites por software habilitado, ya que esto solo es utilizado por los límites por software del GRBL. Cada eje tiene su propio valor de máximo recorrido.

IMPORTANTE: No modificar los valores que no aparecen en esta lista ya que si se modifica, la fresadora podría tener errores. Calibración del Driver A4988 Se debe calibrar adecuadamente el Driver para no perder pasos, hay que evitar que este se caliente o se dañe, algunos de los factores que influyen o generan una mala calibración son dejar baja la corriente, un voltaje inadecuado, un exceso de velocidad o de carga. Para ello se tiene que calibrar bien el Voltaje de Referencia. Primero se definen los pasos a utilizar, este controlador cuenta con microstepping que permite resoluciones altas como son pasos completos, medios, cuartos, octavos y hasta dieciseisavo de paso. El modo de conexión se muestra en la figura 3.11.

28

Capítulo III

Figura 3.11 Modo de conexión

La resolución (tamaño de paso) puede ser seleccionada mediante los pines MS1, MS2, MS3 que permiten cinco resoluciones diferentes de paso de acuerdo con la tabla 3.5. MS1 y MS3 tienen una resistencia pull-down interna de 100 kΩ y MS2 tiene una resistencia pull-down interna 50kΩ.

Tabla 3.5 Resolución de Micro pasos

Limitación de corriente: Para encontrar el valor máximo de la limitación de la corriente nos basamos en la formula extraída del datashet del fabricante del driver que se establece mediante la selección de resistencia de sensibilidad y la tensión en el pin Vref. La función de transconductancia se aproxima por el valor máximo de limitación de corriente: 𝐼𝑇𝑟𝑖𝑝𝑀𝑎𝑥 =

𝑉𝑟𝑒𝑓 (8 ∗ 𝑅𝑠)



ITripMax = Intensidad de corriente máxima.



Vref = Tensión de entrada en el pin REF (V). 29

Capítulo III



Rs = Valor de resistencia de sensibilidad (Ω).

De acuerdo a la hoja de características dice que se debe multiplicar el Vref por 0.7 ya que el driver configurado en paso completo (full-step) energiza al motor con 70% de la corriente total por cada paso. Hay que calcular el voltaje de referencia despejando la formula anterior y multiplicando por el porcentaje de la corriente total por cada paso, entonces se tiene que: 𝑉𝑟𝑒𝑓 = (𝐼𝑇𝑟𝑖𝑝𝑀𝑎𝑥 (8 ∗ 𝑅𝑠)) ∗ 0.7 Sustituyendo: ITripMax = 0.5 A corriente máxima del motor EM 321 Rs = 0.1 Ω Resistencia de sensibilidad del Driver

𝑉𝑟𝑒𝑓 = (0.5𝐴(8 ∗ 0.1Ω)) ∗ 0.7 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 0.4 ∗ 0.7 𝑉𝑟𝑒𝑓 = 0.28 𝑉 Para calibrar los drivers, estos se conectan a la tarjeta Shield CNC que a su vez estará conectada a la tarjeta programable Arduino geninuo uno, así como se muestra en las siguientes imágenes:

Figura 3.12 Conexión

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Capítulo III

Figura 3.13 Arduino, Shield, Drivers

Figura 3.14 Ensamble

Se alimenta a la tarjeta Arduino, sin conectar ningún motor y se coloca el multímetro en VCD, se debe hacer contacto con la punta negativa en alguna de las tierras de la tarjeta Shield CNC, y con un desarmador conectado a la punta positiva y se regula el potenciómetro a 0.28V como lo muestra la Figura 3.15 que fue el voltaje de referencia obtenido con la ecuación anterior.

Figura 3.15 Calibración de drivers

31

Capítulo III

Motor pasó a paso bipolar Los motores bipolares requieren un circuito de control y de potencia más complejos. Pero en la actualidad esto no es problema, ya que estos circuitos se suelen implementar en un integrado, que soluciona esta complejidad en un solo componente. Este tipo de motores ofrecen una mejor relación entre torque y tamaño/peso. Motor pasó a paso unipolar Son relativamente fáciles de controlar, gracias a que poseen devanados duplicados. Aunque en realidad tiene dos bobinas en cada eje del estator, que están unidas por extremos opuestos, de tal modo que al ser alimentada una u otra, generan un campo magnético inverso al de la otra. Nunca se energizan juntas: por eso es correcto decir que tienen una doble bobina. El motor paso a paso 17PM-K018 es unipolar de 6 cables y la Shield CNC está diseñada para conectar solo motores bipolares además esta contiene solo 4 puntos de conexión entonces el motor paso a paso se tendrá que convertir a bipolar. Para ello se tienen que identificar dos cables de cada bobina el de los extremos porque de esa forma tendría 4 cables y quedaría el embobinado como el bipolar como se muestra en la figura 3.16, entonces se deben eliminar los dos del centro, la manera de distinguir cuales son los extremos y cual el centro se puede realizar con un multímetro en la escala de ohmios, se medirán cuales tres cables marcan continuidad entre los 6, se tomara cualquier cable y se empezara a tocar cada uno de ellos, cuando ya se tengan identificados los tres cables se medirá cual marca un valor más alto entonces esos serán los dos extremos, se realiza el mismo procedimiento para los otros tres, cuando ya se tengan identificados los cables se descartaran los del tap central (común) para que no se vallan a confundir al momento de conectar.

32

Capítulo III

Figura 3.16 Bobinas de motores a pasos

3.3.5 Desarrollo de programación de movimientos vectoriales La mesa trabaja funciona a partir del código G, el cual se encarga de controlar los movimientos de la máquina y a partir de ello esta pueda realizar distintas funciones de manera más precisa; Este dispositivo será eficaz, ya que se puede realizar una programación básica en código G, hasta códigos muy robustos, para tallar metal, madera, plástico, hasta circuitos PCB de manera eficaz.

Figura 3.17 INKSCAPE

Para realizar este tipo de tallados, cortes y perforaciones, si se tiene la imagen con las medidas necesarias para plasmar en el material, se proporciona el programa INKSCAPE como se muestra en la figura 3.18, que se encarga de vectorizar la imagen y transportarla a código G que es el que entiende la máquina. A continuación, se presenta una breve explicación de cómo transportar una imagen a código G. 33

Capítulo III

Figura 3.18 Selección de imagen

Como primer paso se abre el programa INKSCAPE, para luego dirigirse a la pestaña Archivo, se selecciona la opción Importar, y se elige una imagen la cual se quiera vectorizar (Ctrl + i) como se muestra en la figura y finalmente se da clic en aceptar. Posterior mente se ajusta la imagen a la parte inferior izquierda de la hoja de trabajo, y se le otorgan las medidas deseadas a la imagen como se muestra en la figura 3.19.

Figura 3.19 Ajuste de la imagen

Después manteniendo seleccionada la imagen se va a la pestaña Trayecto, ahí se abrirá una lista desplegable donde se debe seleccionar la opción Vectorizar Mapa de Bits como se muestra en la figura 3.20.

34

Capítulo III

Figura 3.20 Vectorizar mapa de Bits

Se abre un cuadro de dialogo donde aparece la imagen vectorizada y únicamente se debe dar clic en aceptar como se ve en la figura 3.21.

Figura 3.21 Imagen Vectorizada

Una vez realizado esto se eliminará la imagen original para trabajar únicamente en el Mapa de Bits como se muestra en la Figura 3.22.

Figura 3.22 Eliminar imagen original

35

Capítulo III

Después de quedarse únicamente con la imagen vectorizada, se mantiene seleccionada y se va de nuevo a la pestaña Trayecto y esta vez se debe seleccionar Objeto del trayecto como se muestra en la figura 3.23. Después en la misma pestaña trayecto se selecciona la opción Desvió Dinámico tal y como se observa en la Figura 3.24.

Figura 3.23 Objeto del trayecto

Figura 3.24 Desvió Dinámico

Ahora se debe dirigir a la pestaña Extensiones, se abre la lista desplegable de la opción Gcodetools y se selecciona donde dice Puntos de Orientación como se muestra en la figura 3.25.

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Capítulo III

Figura 3.25 Lista desplegable

Se abrirá un cuadro de dialogo como el que se muestra en la Figura 3.26, donde se dará clic en Aplicar y posteriormente en Cerrar.

Figura 3.26 Cuadro de dialogo

Esto servirá para obtener los puntos de orientación de la imagen, después de haberlos localizado es importante mantener la imagen y nuevamente en la pestaña Extensiones, y Gcodetools, esta vez se selecciona Biblioteca de Herramientas tal como en la figura 3.27.

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Capítulo III

Figura 3.27 biblioteca herramientas

Se abrirá un cuadro de dialogo como se muestra en la Figura 3.28, y se da clic en Aplicar y luego en Cerrar.

Figura 3.28 Configuración de herramientas

Aparecerá un cuadro en color verde como el que se muestra en la Figura 3.29, en el que con la herramienta de texto se podrá modificar el diámetro de nuestra herramienta, así como la velocidad, entre otras.

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Capítulo III

Figura 3.29 cuadro de modificaciones

Una vez realizadas las configuraciones necesarias, se procede a seleccionar la pestaña Extensiones, Gcodetools, Trayecto a GCode como se muestra en la figura 3.30.

Figura 3.30 Trayecto a Gcode

Se abrirá un cuadro de dialogo como el de la Figura 3.31, y en la pestaña Preferencias, en la etiqueta Archivo se pondrá el nombre del proyecto con la extensión “.ngc”; En la etiqueta se buscara y guardara la ubicación del archivo.

Figura 3.31 Guardado de archivo

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Capítulo III

Una vez hecho esto, se debe regresar a la pestaña Trayecto a GCode y de clic Aplicar, saldrá un nuevo cuadro de dialogo, ahí se da clic en Aceptar como se observa en la figura 3.32.

Figura 3.32 Aplicar configuración

Finalmente nos quedara establecido ya el código G de nuestra imagen y se muestra el trayecto en la Figura 3.33.

Figura 3.33 Producto final

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Capítulo III

En la siguiente figura 3.34 se muestra el diagrama de la secuencia de proceso que se obtuvo al conjuntar los diferentes programas y componentes electrónicos que nos brindaran el resultado esperado.

Código GRBL

.ngc .ngc

.jpg

Universal GCode Sender

Mesa XYZ Shield CNC

Figura 3.34 Diagrama de proceso

3.3.6 Elaboración del bastidor. Como primer paso para la construcción de la base del sistema mecánico se realizan los cortes de la madera MDF para formar la base del prototipo, las dimensiones del bastidor son las siguientes: 47cm x 47cm para la base inferior, 6cm x 47cm para un par de laterales, para el otro par 6m x 44.5cm y para la mesa de trabajo 47cm x 40 cm. Las piezas cortadas (MDF) son unidas con pegamento 850 debido a que el bastidor será el esqueleto del sistema mecánico y con este pegamento se logra una fuerte unión entre las piezas de MDF, excepto la mesa de trabajo. La mesa de trabajo esta se sujeta con pernos a un par de bases laterales, esto para dar mantenimiento y tener en constante revisión el mecanismo que va entre la base del bastidor y la mesa de trabajo, a su vez, este mecanismo es el encargado de mover el eje Y Z, sobre el eje X.

41

Capítulo III

3.3.7 Realización del eje X. Una vez listo el bastidor, se quita la mesa de trabajo para poder fijar el cabezal de impresión a la base del bastidor, para esto se hacen perforaciones sobre la base del cabezal y se sujeta con pernos al MDF, este se usará como el eje X y a través de él se deslizaran los ejes Y, Z.

Figura 3.35 Ensamble eje X

Como se muestra en la figura anterior el mecanismo del eje X, sobre este se coloca una tabla de MDF con medidas de: 7.9cm x43.5 cm. Sobre la cual posteriormente se pondrán sobre sus extremos dos cortes iguales más de MDF con medidas de 27cm x 1.2cm, como se muestra en la figura 3.36.

42

Capítulo III

Figura 3.36 Acoplamiento de soportes

3.3.8 Realización del eje Y,Z. Sobre el cabezal de impresión de los ejes Y,Z, se coloca una tapa de MDF con medidas de 7.7cm x 7cm como se muestra en la siguiente Figura 3.37.

Figura 3.37 Carro y Cabezal de impresión

Entre las barras laterales, perpendiculares a la base se fija el mecanismo correspondiente al eje Y, como se muestra en las siguientes figuras, este se sujeta con clavos y pegamento. 43

Capítulo III

Figura 3.38 Acoplamiento eje Y

Figura 3.39 Eje Y

Figura 3.40 Proceso Finalizado del eje Y

Para el eje Z se utiliza un mecanismo similar al del eje Y, sobre la placa colocada en el cabezal del eje anterior, se añadirá una tabla de 15cm x 7.7cm sobre la cual será fijado el mecanismo correspondiente como se ilustra en la siguiente figura 3.41

44

Capítulo III

Figura 3.41 Acoplamiento eje Z

Para poder sujetar el instrumento con el que se harán los diferentes diseños 2D, se colocó una abrazadera con un diámetro de 2 cm la cual es sujeta mediante una madera que servirá como soporte plano para que se tenga un buen agarre, finalmente la unión de los 3 ejes quedara como se muestra en las siguientes figuras.

45

Capítulo III

Figura 3.42 Plano 2D eje Z

Figura 3.43 Eje Z finalizado

Figura 3.44 Prototipo ensamblado

Las evidencias del proceso de ensamblado del prototipo están ilustradas en la parte de “galería de ensamble del prototipo” en anexos al final de este documento

46

Capítulo III

3.3.9 Ensamble electrónico. En la figura 3.45 se observan las conexiones electrónicas que se realizan para el control de motores de los ejes coordenados, conectados a la tarjeta Shield CNC. Cada motor debe de estar conectado a un driver A4988 y estos a su vez a las respectivas conexiones de la Shield CNC. Los drivers se alimentan con un voltaje de corriente directa de 12 V, y por último la Shield se conecta a la tarjeta Arduino la cual envía señales recibidas por la computadora, las conexiones se realizan de forma similar para cada uno de los ejes.

Figura 3.45 Conexión electrónica de los motores

La fuente de 12 V DC proporciona el voltaje apara los drivers A4988 los cuales regulan el amperaje que se aplican a cada motor en este caso se utiliza como fuente de voltaje una batería recargable como se muestra en la figura 3.45 Master Safe modelo MS1290 de 12 VCD a 9.0 AH/20 HR es una batería de uso general con 5 años de vida además todos los modelos MS son recargables, altamente eficiente, a prueba de fugas y sin mantenimiento como lo indica sus hojas de especificaciones que las podrán encontrar en anexos

47

Capítulo III

Figura 3.46 Fuente de Alimentación

Driver para motor a pasos A4988 El driver requiere una tensión de alimentación de lógica (3-5,5 V) para ser conectado a través de los pasadores de VDD y GND y una tensión de alimentación del motor (8-35 V) para ser conectado a través de VMOT y GND. Estos suministros deben tener condensadores de desacoplamiento adecuados cerca de la junta, y que debe ser capaz de suministrar las corrientes esperadas (picos de hasta 4 A para la alimentación del motor). El controlador IC A4988 tiene una capacidad de corriente máxima de 2 A por la bobina, pero la corriente real que puede ofrecer depende de qué tan bien puede mantener fresco el IC. La placa de circuito impreso de la compañía Pololu está diseñada para extraer calor de la IC, pero para el suministro de más de aproximadamente 1 A por la bobina, se requiere un disipador de calor u otro método de enfriamiento. A continuación, se muestra el diagrama esquemático en la figura 3.46 donde se puede apreciar la conexión que se debe de realizar para contralar un motor a pasos unipolar

48

Capítulo III

Figura 3.47 Driver A4988

El sistema electrónico de la mesa de posicionamiento x y z consta de cuatro partes principales las cuales son    

Arduino uno Shield CNC para Arduino uno Driver a4988 batería Master Safe ms1290

En este caso Arduino será el cerebro principal de la máquina y posteriormente la Shield CNC será el controlador de los motores A pasos y los drivers harán la función del control de las señales que emite la Shield CNC hacia los motores A pasos de los distintos ejes con los que cuenta nuestra máquina. 3.3.10 Calibración del Sistema. La calibración del sistema se hace principalmente con referencia de los motores con los que cuenta la mesa de posicionamiento XYZ en este caso se tienen que obtener las características de cada motor es por esto que se debe de tomar principalmente las revoluciones por minuto de cada motor y los pasos por milímetro. 49

Capítulo III

La calibración del sistema se realiza desde el monitor seria del ID de Arduino o directamente del programa Universal G Code Sender. Se recomienda hacerlo desde el programa Universal G Code Sender ya que será la principal interfaz gráfica cuando se maquine. Para ingresar los datos de los motores a la plataforma se debe de escribir en commands dos veces el signo “$” y así se desplegará la lista de calibración del sistema. Para modificar algún parámetro de debe de escribir en la barra de comandos el signo “$” más el número del comando seguido del signo igual y el valor que de desea ingresar. El parámetro $0 , $1 y $2, es el que indica cuantos pasos se requieren para mover un milímetro en los ejes XYZ, esto depende de dos cosas: el motor y de la banda dentada que se utiliza, por esto se debe de saber las especificaciones de todos los motores, en el caso de eje Y se utiliza un motor bipolar de 1.8 grados por paso como se muestra en sus hojas de datos en donde confirma que es 1.8 grados por paso 12 voltios a 0.4 amperios y para obtener los pasos para dar una vuelta se realiza una operación muy fácil, como una vuelta tiene 360º se divide entre los 1.8º del motor y se obtienen los pasos para dar una vuelta completa en el motor. 360º/1.8º = 200 Pero eso no es todo ya que cuando se coloca el motor a la banda dentada se puede apreciar que por cada vuelta que da, el motor avanzaba 32.28mm por tal motivo se dividen los 200 pasos entre 32.28 para que con un solo paso avance 1mm y la precisión de la maquina sea milimétrica. Una vez hecha la operación, ese valor se coloca en el parámetro correspondiente del eje Y en este caso $1=6.195 de esta forma se calibran los motores de cada eje. En el siguiente parámetro el número $3, que representa el ancho de pulso que reconoce Arduino, en este caso es 10 y esto es perfecto ya qué es el ancho del pulso en microsegundos puede variar a 15 y también funcionará, pero es recomendable dejarlo en 10.

50

Capítulo III

El parámetro $4 y $5 son velocidad, el $4 es velocidad con carga y el $5 es cuando está buscando alguna posición, lo que se debe de configurar es que las dos sean iguales o con carga puede ser un poco menos a cuando está en búsqueda sin carga, esto es dependiendo de la velocidad de los motores ya que los fabricantes no dicen la velocidad, en este caso se configuró la velocidad a 1200 revoluciones por minuto El Parámetro $6 es una máscara que controla la dirección de los motores, pero en este caso se debe de dejar con el valor por default ya que no se trabajará con este parámetro. El parámetro $7 es el tiempo de retardo después de haber realizado alguna orden o después de haber hecho algún pasó en milisegundos, por tal motivo se deja en 15 milisegundos, ya que si se coloca un valor con muy poco tiempo se pierden pasó y si se colocan muchos pasos (que en este caso se pueden colocar hasta 200) se vuelve demasiado lento, por tanto 15 es perfecto. El parámetro $8 representa la aceleración, este parámetro es delicado ya que la aceleración dependerá de los motores que se estén utilizando, en este caso se coloca a 900 milímetros sobre segundo cuadrado ya que éste es el valor más correcto. El parámetro $9, $10 y $11 se modifican para las curvas para realizar algún arco, estos parámetros no se deben de mover ya que son por defecto y funciona muy bien y no es necesario cambiarlas a menos de notar que en las curvas la máquina no funciona correctamente, pero es recomendable dejar los valores cómo están. El parámetro $12 nos indica el número de decimales con que trabajara la máquina, en este caso son 3 ya que los motores cuentan una precisión en milésimas. El parámetro $13 define si se va a utilizar pulgadas o milímetros, 1 representa milímetros y 0 pulgadas en este caso la máquina trabajará con milímetros, por tal motivo se coloca el número 1 en el parámetro $13 El parámetro $14 habilita el auto-inicio, si se coloca en 0 se debe programar un botón en el Arduino para dar inicio, por tal motivo se debe colocar en 1 para no programar un botón de inicio.

51

Capítulo III

El parámetro $15 sirve para invertir el pin de eneable, bool de los drivers a4988 pero se debe dejar en cero El parámetro $16 es para habilitar los límites de final de carrera, pero este prototipo no cuenta con estos límites por tal motivo están deshabilitados con un cero. El parámetro $17 es para habilitar la máquina para regresar al home, esto quiere decir que cuando se presione el botón para ir a “home” la máquina se posicionará hasta tocar los finales de carrera, pero como este prototipo no cuenta con estos sensores, están deshabilitados con un 0. El parámetro $18 es al igual que el $6, ya que es una máscara la cual en este caso no es importante por tal motivo no se modifica. El parámetro $19 y el $20 es la velocidad de regreso al origen, y en este caso están a 250 milímetros sobre minutos. El parámetro $21 es cuando está haciendo rumming el tiempo en milisegundos de espera que se toma. El $22 sólo se ocupa cuando se tienen finales de carrera, así que está deshabilitado, aunque tiene el valor de 1 está no lo ejecutará. 3.3.11 Pruebas y resultados. Se realizan cinco pruebas de programación con respecto al control de cada eje, para verificar que la calibración sea la correcta. Después se realizan ocho pruebas del funcionamiento general de la mesa, mediante la vectorización de imágenes y el trazo de estos en hojas blancas con plumón para comparar las medidas de la imagen con las realizadas por el prototipo y así verificar la precisión. En la figura 3.48 se aprecia un ejemplo de las pruebas realizadas mencionadas anteriormente y en la figura 3.47 la imagen original antes de vectorizarse.

52

Capítulo III

Figura 3.47 Imagen Original

Figura 3.48 Producto Final

53

Capítulo IV

CAPÍTULO IV EVALUACIÓN Y RESULTADOS

4.1 Resultados En la primera etapa se optó por utilizar componentes reciclados de Impresoras, escáner que se encontraban deshabilitadas, ya que el prototipo es para fines didácticos. Los proveedores se seleccionaron en base a centros de reparación de impresoras o fotocopiadoras en donde se encontraron la mayoría de los componentes utilizados. Se realizó una comparación de las características de tres programas: CATIA V5 Dassault Systems, SOLIDWORKS Dassault Systems y AUTOCAD. Se selecciona Catia V5 como software a utilizar, al ser el más completo para diseños en 3 D. Finalmente, el diseño muestra las medidas determinadas para la estructura el prototipo, previamente se hizo una medición de los ejes a través de los cuales tiene movimiento el mecanismo, y a partir de esto fueron propuestas las medidas adecuadas para las bases de la estructura. Para la programación se realizó una determinación de tres softwares fundamentales para el correcto funcionamiento de la mesa: 

Arduino con librería GRBL.



Universal G code sender.



Inkscape.

Este último, es el encargado de generar el código para los movimientos vectoriales que efectúan los ejes sobre la mesa de trabajo. En la construcción del sistema mecánico se realizó la base del bastidor y la mesa de trabajo, a partir de ahí se adaptaron los mecanismos correspondientes a cada uno de los ejes. 54

Capítulo IV

La precisión resultante alcanzada por la maquina es de 0.02 mm, ya que los motores tienen como avance mínimo 1.8° por paso, y se requiere de 200 pasos para una vuelta y el mecanismo tiene un avance de 4 mm por vuelta. Por lo tanto para encontrar la precisión de realizo una regla de tres. Finalmente, en la última etapa del proyecto, se integró la estructura mecánica con los dispositivos de control, esto fue realizado de manera exitosa, una vez que se terminó; se realizó un total de 10 pruebas para verificar la precisión con la que cuenta el prototipo. 4.2 Discusión En la primera etapa se realizó la selección de materiales, tomando como primera opción el uso de impresoras y dispositivos electrónicos reciclados, ya que este prototipo fue realizado con fines didácticos, sin embargo, los motores utilizados se tuvieron que adaptar a una velocidad de 200 rpm, que fue el punto donde se lograron calibrar los tres, se pretende cambiar los motores por un solo modelos para los tres ejes y así realizar el trabajo en un menor tiempo. En la construcción del sistema mecánico se realizó la estructura del bastidor y los ejes con MDF, encontrando una complicación para nivelar los ejes, ya que no se contaba con las herramientas adecuadas para realizar los cortes, sin embargo, la siguiente fase es cambiar el material de la estructura por aluminio. La mesa de trabajo sufrió una disminución de la distancia; en el eje Y se presentó un inconveniente con la nivelación del carrusel del eje, por tal motivo se acoplaron pernos que ayudan a la estabilización del cabezal de impresión, lo que ocasionó la reducción de la distancia del eje a 200 mm. El eje X también sufrió considerables reducciones en su distancia, debido al acoplamiento del eje Z, el cual aumento la distancia de referencia que se tenía contemplada inicialmente para este. Por tanto la distancia de la mesa de trabajo se redujo a 200 mm por lado, como máximo.

55

Capítulo IV

4.3 Conclusiones El desarrollo de una mesa cartesiana XYZ automatizada, para fines didácticos ha sido posible. Se definieron distintos sistemas, mecanismos, materiales y componentes para los cuales se seleccionaron las funcionalidades más adecuadas para cada uno de ellos. Se recopiló la información obtenida y se definieron los softwares de programación de acuerdo a sus características. Se realizó el diseño básico de la mesa que incluye cada uno de los elementos seleccionados para el sistema mecánico. Y se procedió el ensamble electrónico de cada uno de los elementos que forman parte de la mesa, con el fin de garantizar el funcionamiento correcto de todos, la calibración del sistema para una mayor precisión y las pruebas y resultados realizados al prototipo. Todas las actividades descritas, permiten el desarrollo de una mesa de posicionamiento con fines académicos, funcional, precisa y de fácil manipulación, que permitirá el posterior desarrollo de mejoras, actualizaciones y aplicaciones a la misma.

56

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS



Galarza Galarza, J. C., & Dávila Sacoto, M. A. (2010). Diseño y construcción de un taladro XYZ controlado por microcontrolador con interfaz gráfica mediante LabView para la fabricación de circuitos impresos (Bachelor's thesis).



Martínez, A. (2015). Principales módulos CAD de CATIA V5. Universidad Carlos III de Madrid. Recuperado de: http://e-archivo.uc3m.es



Martínez, R. R. (2004). Criterios para Seleccionar Sistemas de Diseño y Manufactura Asistidos por Computadora (CAD/CAM). Información tecnológica,15(2), 91-94.



París, A. P. (2003). Motores paso a paso, introducción a su funcionamiento y control en lazo abierto. Vivat Academia, (16), 13-29.



Pilatásig, G., Fabián, H., & Yánez Tapia, F. E. (2007). Diseño y construcción de un sistema automático de corte por plasma mediante control numérico computarizado-CNC.



Prieto, A., Lloris, A., & Torres, J. C. (1995). Introducción a la Informática.McGraw-Hill.



Riquelme García, M. (2015). Diseño y fabricación de una fresadora CNC de 3 ejes para el mecanizado de PCB con plataformas de desarrollo abiertas.



Tecnólogo en Gestión de Mercados. (2013). Software Aplicado al Diseño. Servicio Nacional de Aprendizaje. Recuperado de: https://senaintro.blackboard.com

57

ANEXOS

ANEXOS

Figura 4.1 Cabezal de impresión

Figura 4.2 Motor, correa y Banda estabilizadora

Figura 4.3 Especificaciones Motor Neocene 2T35X2

58

ANEXOS

Tabla 4.1 Características de Motor Neocene

Nombre

Placa MDF

Características 

Ahorro en pinturas.



Menor desgaste en



Precio más competitivo.

herramientas.



Se trabaja prácticamente



Estándar

Tiene un controlado

igual que la madera

uso de aditivos

maciza.

15 mm (0.61m x 1.22m)

Ventajas



parafínicos. 



$242.50

pegamento.

Se corta fácilmente con todas las

Pueden utilizar

Costos



Se pueden conectar con

herramientas

mucha facilidad mediante

eléctricas.

clavos, tornillos.

No se desgarra.

Aluminio 6061 5/8



Es ligero.

pulg.



Es duro a



Bajo costo de reciclado. 

$1258

Larga vida útil. 59

ANEXOS

(1219 mm x 2438

temperatura

mm)

ambiente y en



Su peso es relativamente bajo. 

temperaturas frías. 

Difícil de romper. 

Es resistente a la

Es reciclable.

corrosión. 

Tienen alta

resistencia mecánica



Las propiedades del acero no cambian

al someterlos a

apreciablemente con el

esfuerzos de

tiempo.

tracción y compresión. 

Acero

Tienen una

 

Si el mantenimiento de las estructuras de acero es

elasticidad muy alta.

½ pulgada 

Rapidez de montaje

adecuado duraran

Se puede unir por

indefinidamente.

medio de soldadura. 



Tienen una alta

soportan grandes

deformaciones sin fallar

capacidad para

bajo altos esfuerzos de

trabajarlos, doblarlos

tensión.

y torcerlos. 



Es un material



renovable. Placa de Madera 15



Es frágil en tensión. 

mm (0.61m x 1.22m)

Es dúctil a compresión.



Poca durabilidad en ambientes agresivos.

$1800



Docilidad de labra. Su escasa densidad. 

Su belleza.



Su calidad.

$315

Su resistencia mecánica. 

Propiedades térmicas.



Propiedades acústicas. 

Es ligera.

Tabla 4.2 Características de los materiales

NOMBRE

CATIA V5 Dassault Systems

CARACTERISTICAS 

El programa está desarrollado para proporcionar apoyo desde la concepción del diseño hasta la producción y el análisis de productos.

60

ANEXOS



Está disponible para Microsoft Windows, Solaris, IRIX y HP-UX.



Las interfaces de programación de aplicaciones, CAA2 (o CAAV5), se pueden programar en Visual Basic y C++. (EcuRed,2016,https://www.ecured.cu/CATIA)



Part Design: entorno paramétrico basado en características en el que se crearán modelos sólidos.



Assembly Design: entorno usado para ensamblar componentes utilizando restricciones.



Wireframe and Surface Design: entorno paramétrico basado en características en el que se crearán modelos alámbricos y de superficie.



Todos los archivos creados tendrán asociada la extensión CATPart. (Martinez,A.2015)



Utiliza el gestor de diseño (FeatureManager) que facilita la modificación rápida de operaciones tridimensionales y de croquis de operación sin tener que rehacer los diseños ya plasmados en sus documentos asociados.



Este software está conformado por tres módulos: pieza, ensamblaje y dibujo.



Modulo pieza: Constituye un entorno de trabajo donde se pueden diseñar modelos mediante el empleo de herramientas de diseños intuitivas



Módulo de ensamblaje: Está formado por un entorno de trabajo preparado para crear conjuntos con ensamblajes mediante la inserción de los modelos 3D creados en el

SolidWorks Dassault Systems

módulo de piezas. 

Modulo dibujo: Permite obtener proyecciones ortogonales (vistas estándar), secciones y cortes, perspectivas, acotaciones, lista de materiales, vistas explosionadas entre otras funciones.

61

ANEXOS

(EcuRed,2016,https://www.ecured.cu/SolidWork) 

AutoCAD es un software reconocido a nivel internacional por sus amplias capacidades de edición, que hacen posible el dibujo digital de planos, edificios o la recreación de imágenes en 3D.



Permite organizar los objetos por medio de capas o estratos, ordenando el dibujo en partes independientes

AUTOCAD

con diferente color y grafismo. 

El formato .dfx permite compartir dibujos con otras plataformas de dibujo CAD. (Autodesk, 2013, http://www.auto

desk.es/products/autodeskautocad/features). Tabla 4.3 Características de softwares de diseño

62

ANEXOS

GALERIA DE ENSAMBLE DEL PROTOTIPO

63

ANEXOS

Riel de carro LX300 EPSON

PROFUCOM $103.44 M.N. + IVA

http://www.profucom.com.mx/distribui

Codigo:120797

dores/categoria/rielrail~18001833

BANDA DE CARRO

PROFUCOM

TMU 220 PZA 507 EPSON

$33.00 M.N. + IVA

dores/producto/banda_de_carro_tmu

Codigo:121054

_220_pza_507_epson~121054 PROFUCOM

MOTOR NEOCENE 2T35X2

http://www.profucom.com.mx/distribui

$682.07 M.N. + IVA

http://www.profucom.com.mx/distribui dores/producto/hp_p3005_stepping_ motor_dc_m2~115893 MERCADO LIBRE

Hp 3050 Deskjet , Tensor De La Correa

http://articulo.mercadolibre.com.ar/ML $60.00 M.N

A-607146719-hp-3050-deskjettensor-de-la-correa-del-portacartuchos-_JM

Hp Deskjet D1560Cabezal Porta Cartucho Con Carro

http://articulo.mercadolibre.com.ar/ML $200. M.N

A-611749900-hp-deskjet-d1560cabezal-porta-cartucho-con-carro-y64

ANEXOS

correa-_JM APP TEK CNC SHIELD GRBL

$92.00 + envió

http://app-tek.net/producto/cnc-shieldgrbl/ APP TEK

Driver A4988 $34.00 + envió

http://app-tek.net/producto/drivera4988-para-motor-a-pasos-pololuimpresora-3d-cnc/ APP TEK

Arduino Uno

$130.00 + envió

http://app-tek.net/producto/arduinouno-r3/ ebay http://www.ebay.com/itm/Toshiba-E-

Motor Stepper 4K1-1066

$227.5550

Studio-Copier-STEPPER-Motor-4K11066-Lot-N830/322237900302/?_ul=AR

Betería MasterSafe MS1290 (12V9.0Ah)

$400.00

https://www.reguerobaterias.es

Tabla 4.4 Precios de Componentes

65

ANEXOS

DMOS Microstepping Driver with Translator Andnoted) Overcurrent ELECTRICAL CHARACTERISTICS at T = 25°C, V = 35 V (unless otherwise Protection Characteristics Symbol Test Conditions Min. Max. Units Typ. A4988

1

A

BB

2

Output Drivers Load Supply Voltage Range Logic Supply Voltage Range

VBB VDD

Output On Resistance

RDSON

Body Diode Forward Voltage

VF

Motor Supply Current

IBB

Logic Supply Current

IDD

Operating Operating Source Driver, IOUT = –1.5 A Sink Driver, IOUT = 1.5 A Source Diode, IF = –1.5 A Sink Diode, IF = 1.5 A fPWM < 50 kHz Operating, outputs disabled fPWM < 50 kHz Outputs off

– –

8 3.0 – – – – – – – –

320 320 – – – – – –

35 5.5 430 430 1.2 1.2 4 2 8 5

V V mΩ mΩ V V mA mA mA mA

–

V

Control Logic

VIN = VDD0.7

VIN = VDD0.3 MS1 pin MS2 pin MS3 pin As a % of VDD

IIN(0)

20

µA

tDT

– – – 19 1.3 40 37 4 3 ±15 ±5 ±5 800

kΩ kΩ kΩ % μs μs μs V μA % % % ns

IOCPST TTSD TTSDHYS VDDUVLO VDDUVLOHYS

2.1 – – 2.7 –

–

– – – 2.9 –

A °C °C V mV

Fixed Off-Time

tOFF

Reference Input Voltage Range Reference Input Current

VREF IREF

OSC = VDD or GND ROSC = 25 kΩ

VREF = 2 V, %ITripMAX = 38.27% VREF = 2 V, %ITripMAX = 70.71% VREF = 2 V, %ITripMAX = 100.00%

errI

Crossover Dead Time Protection Overcurrent Protection Threshold4 Thermal Shutdown Temperature Thermal Shutdown Hysteresis VDD Undervoltage Lockout VDD Undervoltage Hysteresis