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Title: Análisis de vibraciones en tiempo real para maquinaria CNC
metadata.dc.creator: José de Jesús Rangel Magdaleno
Keywords: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA;CIENCIAS TECNOLÓGICAS
metadata.dc.date: Mar-2011
Description: Las vibraciones son unas de las variables más significativas para ser monitoreadas en máquinas-herramienta ya que ellas afectan directamente el acabado de las piezas, la vida útil de la herramienta, las condiciones generales de la máquina-herramienta, el consumo actual, etc. La contribución de este trabajo consiste en desarrollar un instrumento de análisis de vibraciones basado en la combinación de técnicas en tiempo, FFT, DWT y DWT-FFT. El instrumento es implementado en un arreglo de compuertas programables en campo de bajo costo, utilizando núcleos de propiedad intelectual para el procesamiento de señales en paralelo, el cual permite alcanzar un análisis en línea en tiempo real y continuo. El monitoreo del Jerk, definido como la primera derivada de la aceleración, se ha convertido en un problema importante en máquinas CNC. Hoy en día, la computación del jerk es hecha por diferencias finitas de la señal de aceleración, computada por la razón de Nyquist, la cual lleva a una baja relación señal cuantizada a ruido (SQNR) durante la estimación. La novedad de este trabajo es el desarrollo de un sensor inteligente para monitoreo de jerk de un acelerómetro estándar, el cual a mejorado la SQNR. La propuesta está basada en técnicas de sobre muestreo que dan una mejor estimación del jerk que el que es producido por un diferenciador a la razón de Nyquist. La práctica del control automático con la implementación física del controlador, es un problema importante para ser cubierto en un curso de ingeniería, y en aquellas materias como automatización, control, electromecánica, mecatrónica, manufactura y robótica, las cuales deben incluirlo en su retícula. La contribución de este trabajo es el desarrollo de un núcleo de arquitectura abierta de un controlador de tres tiempos bajo tecnología FPGA aplicada en un curso de control estándar. Lo anterior permie a los estudiantes tener una implementación de control en tiempo real con independencia tecnológica y alto nivel de integración. La oportunidad de controlar un servomotor de- i manda estudiantes con un alto grado de conocimiento en el área, lo cual es reflejado en el desarrollo de un proyecto.
The vibrations are one of the most significant variables to be monitored on machine tools since they directly affect the end piece finishing, tool life expectancy, general machine-tool condition, current consumption, etc. Time domain, fast Fourier transform (FFT), and discrete wavelet transform (DWT) are techniques often used for vibration analysis, because they are computationally efficient for online implementation; unfortunately, it is difficult to find an instrument for vibration analysis that allows individually applying the time, FFT, and DWT techniques, and their fusion. The contribution of this work consists of developing a vibration-analysis instrument based on the time, FFT, DWT, and DWT-FFT fusion techniques. The instrument is implemented into a low-cost eld-programmable gate array with proprietary hardware signal-processing cores in parallel for achieving real-time and continuous online analysis. Jerk monitoring, dened as the rst derivative of acceleration, has become a major issue in computerized numeric controlled (CNC) machines. Nowadays, the computation of jerk is done by finite differences of the acceleration signal, computed at the Nyquist rate, which leads to low signal-to-quantization noise ratio (SQNR) during the estimation. The novelty of this work is the development of a smart sensor for jerk monitoring from a standard accelerometer, which has improved SQNR. The proposal is based on oversampling techniques that give a better estimation of jerk than that produced by a Nyquist-rate differentiator. The automatic control practice with the physical implementation of the controller is a major issue to be covered in undergraduate/graduate engineering course, and those issues dealing with subjects such as automation, control, electromechanics, mechatronics, manufacturing, and robotics which should be included in their curricula. The contribution of this work is the development of an open core of a three-time controller under FPGA technology iii applied in a standard control course, allowing students to have a real-time control implementation with technological independence and high level of integration. The combination of both, theory and practice is important. Thus, this courses proposal develops the theoretical bases in practical form. The opportunity to control a servomotor demands students with area proficiency, which is reflected in a project development.
URI: http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/884
Other Identifiers: CNC
CNC
FPGA
FPGA
Jerk
Jerk
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