Tesis de grúa torre

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FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

ingeniero en mecatrónica

SEMESTRE II

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ÁREA:

INGENIERO EN MECATRÓNICA

TÍTULO DEL PROYECTO:

Robot cartesiano para circuitos impresos

TUTOR DE GRUPO:

M. I. Saida Miriam Charre Ibarra/Ing. Felipe de Jesús Ríos Cortez

DOCENTES

MATERIA

EMAIL

Ing. Felipe de Jesús Ríos Cortez

Programación Avanzada

pipe230679@hotmail.com

M. I. Saida Miriam Charre Ibarra

Matemáticas II

matematicas.2c@outlook.com

Ing. David Anguiano Burguete

Ética Profesional

danguiano@ucol.mx

Ing. Henrry Raúl Navarro Gutiérrez

Dibujo en Ingeniería

hena.g14@hotmail.com

Ing. Samuel Campos Acevedo

Estática y Dinámica

samuel_campos@ucol.mx

Inglés II

 Título del proyecto

Robot cartesiano para circuitos impresos

Objetivo del proyecto

Diseñar un robot cartesiano para elaborar PCB (Printed Circuit Board).

Descripción del proyecto

Un circuito impreso, tarjeta de circuito impreso o PCB (del inglés printed circuit board), es una plancha de material rígido aislante, cubierta por unas pistas de cobre en una de sus caras o en ambas, para servir como conductor o de interconexión eléctrica entre los distintos componentes que se montarán sobre ella y sostener mecánicamente, por medio de la base, un conjunto de componentes electrónicos. Los caminos son generalmente de cobre mientras que la base se fabrica de resinas de fibra de vidrio reforzada (la más conocida es la FR4), cerámica, plástico, teflón o polímeros como la baquelita.

El desarrollo de PCBs es utilizado en las universidades, empresas y grupos de investigación para fabricación y/o modificación de equipos o prototipos con funciones específicas, por ejemplo de instrumentación, control y automatización.

Las técnicas para la elaboración de PCBs se pueden clasificar en función de los procedimientos utilizados para eliminar el excedente de cobre, estas técnicas son:

• La elaboración de PCB mediante ataque químico
• La elaboración de PCB por máquinas fresadoras o sin químicos.

En el presente proyecto se plantea implementar un sistema básico para elaborar PCBs sin la utilización de químicos.  Que demuestre su funcionamiento  con el trazado de una trayectoria circular  y la elaboración de un PCB para un circuito de mínimo 4 componentes electrónicos. El área de trabajo  del prototipo debe ser de 20 cm x 20 cm. En la figura 1 se presenta un bosquejo del sistema.

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Fig. 1 Sistema para elaborar PCB.

Para realizar el reporte del proyecto, el alumno determina las herramientas ofimáticas pertinentes, así mismo, el documento debe contener evidencias de fuentes de información impresas y electrónicas en inglés y español.

Equipos de trabajo

• Cada equipo de trabajo contará con un Tutor de Equipo (asignado por el Tutor de grupo), el cual los guiará y dará seguimiento al trabajo desarrollado hasta finalizar el proyecto
• Cada equipo definirá el diseño y la aplicación del proyecto considerando que estos no deben ser repetidos en otros equipos
• Para el cumplimiento del anterior lineamiento cada equipo debe entregar su propuesta al Tutor de grupo, quien junto con los demás profesores darán su voto de aceptación o rechazo para su modificación
• El criterio de aceptación en el caso de proyectos repetidos será benéfico para aquel que sea presentado primeramente ante los profesores

Evidencias

Primera evaluación parcial (9 de marzo).  Representa el 25% de la calificación de las materias. 

• Anteproyecto. Se anexan formatos.
• Plano del prototipo utilizando un software para diseño (AutoCAD), especificando la distribución de sus componentes y medidas por medio de proyecciones ortogonales e isométricos.
•  El anteproyecto se puede entregar en formato electrónico dos días antes de la fecha de la presentación; de no ser así, es OBLIGATORIO entregar el documento en formato impreso a TODOS los profesores el día de la presentación.
• Se debe entregar una copia impresa y engargolada del anteproyecto al TUTOR del grupo para el acervo.
• Al momento de recibir su trabajo los integrantes del comité deberán firmar el PASE que les da derecho a presentar su trabajo y que será entregado al Tutor de grupo.

• Exposición y defensa ante el comité respectivo
• Entregar el pase que les da derecho a presentar su trabajo
• La presentación ante el comité debe contenerlos puntos más relevantes de su protocolo de investigación (NO llenar la presentación de puro texto)
• Cada equipo dispondrá de 10 minutos para la exposición, y 10 minutos para preguntas y comentarios de profesores (2 preguntas por profesor, una en inglés y otra en español)
• Los alumnos deberán están uniformados atendiendo la formalidad que merece el evento

Segunda evaluación parcial (18 de mayo).  Representa el 35% de la calificación de las materias. 

- Reporte de avance, utilizando el formato de reporte final del proyecto.

-Presentación física del prototipo terminada al 100% (los movimientos los podrá hacer mediante electrónica).

- Exposición y defensa ante el comité respectivo

• Cada equipo dispondrá de 10 minutos para la exposición (explanada de salones), y 10 minutos de preguntas y observaciones (1.5 min aproximadamente por profesor, donde una pregunta será en inglés)
• Al momento de recibir su trabajo los integrantes del comité deberán firmar el PASE que les da derecho a presentar su trabajo y que será entregado al Tutor de grupo.
• Vestimenta formal.

Tercera evaluación parcial (lunes 18 de Junio). Representa el 40% de la calificación de las materias.

• Portafolio electrónico de evidencias.
• Se entrega una copia en formato electrónico al Tutor (CD).
• Reporte final del proyecto. Se anexan formatos.
• Artículo en formato de la IEEE del proyecto (tercera evaluación parcial). Se anexan formatos.
• Video de evidencias en el que se incluya el desarrollo del proyecto a lo largo del semestre y el funcionamiento final del prototipo y que contenga:

• Presentación del equipo
• Explicación de la funcionalidad del proyecto
• Duración máxima de 3 minutos
• Cuidar aspectos de seguridad (utilizar equipo de seguridad al momento de la     manufactura de su proyecto)
• Utilizar un lenguaje correcto evitando palabras altisonantes

• Prototipo funcionando correctamente.
• De acuerdo a los lineamentos especificados.
• Exposición y defensa en la 5ª  ExpoMecatrónica, mediante un poster.
• Vestimenta formal.

Consideraciones previas a la evaluación:

• Los equipos deberán entregar a cada profesor para registrar asistencia su PLAN DE TRABAJO DEL DIA DE PROYECTO INTEGRADOR, el día que corresponda y con ello demostrar que se cuenta con al menos 80% de asistencia en los días de Trabajo Independiente enfocados al mismo, de no ser así, el miembro del equipo en cuestión no tendrá derecho a participar en la presentación y perderá el porcentaje asignado al Proyecto Integrador según la evaluación parcial. Este plan de trabajo semanal deberá ser firmado por los profesores avalando la actividad desarrollada en la hora de su materia, registrando la asistencia de los integrantes para la verificación de su participación en las actividades planteadas.
• Para tener derecho a ser evaluados en cada parcial cada equipo debe contar con el aval correspondiente de su maestro Tutor de equipo. En este caso el Tutor de Equipo revisará protocolos, avances, formatos de presentación y emitirá su aprobación o desaprobación a ser presentado al firmar el PASE que les da derecho a presentar su trabajo.
• Todo el trabajo para el desarrollo del proyecto se realizará en las instalaciones de la FIE, por lo tanto los alumnos deben traer su material para trabajar de acuerdo al cronograma. El día para trabajar el PI será revisado y avalado por cada maestro en su hora de clase, en el PLAN DE TRABAJO DEL DIA DE PROYECTO INTEGRADOR.
•  Dos días antes de la presentación del proyecto, el equipo debe entregar en electrónico el reporte correspondiente a cada uno de los profesores, a fin de realizar la revisión previa al documento y ser evaluados.
• En conjunto todos los profesores emitirán una calificación GLOBAL por equipo el día de la presentación.

NOTA: Los lineamientos particulares por cada materia serán informados por los profesores.

Portafolio electrónico de evidencias

El portafolio electrónico debe ser entregado en la última presentación de su proyecto,  y debe contener:

1. Portada.
2. Índice con ligas.
3. Objetivo de aprendizaje: se refiere a lo que cada alumno participante, deberá alcanzar como consecuencia de haber realizado las actividades establecidas.
4. Expectativas: que es lo que se considera lo más probable que suceda.
5. Semblanza de experiencia grupal: descripción de la experiencia grupal obtenida.
6. Protocolo del proyecto.
7. Reporte final del proyecto, se entregará electrónico 5 días antes de la presentación de lo contrario impreso.
8. Video descriptivo del desarrollo del trabajo.
9. Artículo.
10. Visión y aplicaciones del proyecto.

Requerimientos de los alumnos

Conocimientos previos

Actitud para el trabajo

Valores

Conocimientos de circuitos eléctricos, computación, matemáticas, ofimática e inglés. 

Habilidades y competencias lingüísticas a un nivel básico de inglés.

Conocimientos sobre estrategias básicas para la redacción, interpretación y presentación de proyectos académicos.

Habilidad en el manejo básico de PC.

Habilidades y competencias lingüísticas a un nivel básico de inglés.

Conocimientos de algebra, trigonometría y cálculo.

Interés por la investigación, disposición para el trabajo en equipo, capacidad de abstracción, análisis y síntesis, de aplicar los conocimientos en la práctica, para organizar y planificar el tiempo, de uso de las tecnologías de la información y de la comunicación.

Responsabilidad, tolerancia, compromiso, solidaridad, respeto, lealtad.

Objetivo general de aprend.

Implementar un sistema para elaboración de PCBs  con  interfaz de  computadora.

Objetivos particulares

-Aplicar el análisis vectorial para el cálculo estático y dinámico para un robot cartesiano.

-Diseñar y construir un prototipo para elaborar PCBs sin utilización de químicos.

-Aplicar la computadora en sistemas de automatización.

-Aplicar las leyes y principios del álgebra.

-Concepción geométrica en el espacio tridimensional de la posición del robot.

-Comprender los conceptos de corriente, voltaje y potencia

-Que el alumno realice un circuito de potencia que manipule al robot.

-Diseñar una interfaz visual que realice movimientos predefinidos y libres.

-Desarrollar un proyecto apegado a los principios de la ética.

- Elaborar reportes escritos en base a las reglas gramaticales.

- Expresar en forma coherente y lógica la producción de textos científicos.

- Elaborar Códigos de ética basados en la adquisición de conocimiento sobre valores.

-Desarrollar y fortalecer las habilidades oral y escrita del inglés como lengua extranjera.

-Identificar y emplear términos técnicos en inglés.

-Identificar y aplicar diversas estrategias básicas para la redacción, interpretación y presentación de proyectos académicos en inglés.- Elaborar un bosquejo a mano alzada y en software CAD del robot.

- Modelar (en software para modelado de sólidos) el robot.

- Obtener los planos de fabricación (pieza, ensamble, vista explosionada) de todos los componentes del robot. 

Competencias profesionales

• Enfrentar las dificultades que se le presentan y ser consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.
• Analizar críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones.
• Asumir las consecuencias de sus comportamientos y decisiones.
• Administrar los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el logro de sus metas.
• Expresar ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas.
• Identificar las ideas clave en un texto o discurso oral e inferir conclusiones a partir de ellas.
• Preparar, presentar y establecer conclusiones al desarrollar actividades que requieran de conocimientos especializados en las áreas de la ingeniería en el idioma inglés.
• Manejar las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.
• Seguir instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuyen al alcance de un objetivo.
• Ordenar información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.
• Identificar los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.
• Construir hipótesis, diseñar y aplicar modelos para probar su validez.
• Sintetizar evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.
• Utilizar las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.
• Elegir las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discriminar entre ellas de acuerdo a su relevancia y confiabilidad.
• Estructurar ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética.
• Reconocer sus prejuicios, modificar sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integrar nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.
• Definir metas y dar seguimiento a sus procesos de construcción de conocimiento.
• Articular saberes de diversos campos y establecer relaciones entre ellos y su vida cotidiana.
• Proponer maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con pasos específicos.
• Aportar puntos de vista con apertura y considerar los de otras personas de manera reflexiva.
• Comunicar ideas de situaciones cotidianas en una segunda lengua.
• Asumir una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos equipos de trabajo.
• Privilegiar el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.
• Contribuir al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente.
• Utilizar la computadora y software especializado como una herramienta necesaria para el diseño básico y de detalle.
• Comprender y evaluar los efectos que genera el desarrollo tecnológico tanto en el medio ambiente como en el ser humano, así como sus efectos en el desarrollo económico.
• Implementar nuevas tecnologías para desarrollar sistemas electromecánicos

Preguntas guía

Dibujo en Ingeniería:

¿Cómo representar una pieza mediante vistas ortogonales?

¿Qué simbología se utiliza en la representación de planos de fabricación de piezas?

¿Cómo modelar y generar las piezas y planos respectivamente en SolidWorks y AutoCAD?

Programación Avanzada

¿Cuál es la importancia de utilizar el circuito 74ls245 en la comunicación de datos?

¿Qué fue lo que más se le complico al realizar su programa?

¿Por qué es importante la programación en su formación  académica y su impacto en el proyecto integrador?

Describa el funcionamiento del puerto paralelo y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

Describa el funcionamiento del puerto serial y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

Describa el funcionamiento del puerto usb y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

Describa el funcionamiento del puerto ethernet y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

Describa el funcionamiento del puerto wifi y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

Describa el funcionamiento del puerto bluetooth y ¿cuál es su protocolo de comunicación?

¿Qué diferencia hay entre un driver físico y driver por software?

¿Qué es una tarjeta de adquisición de datos y para qué sirve?

¿Cuál de los periféricos para tu equipo es el mejor y porque?

¿Qué es una señal digital?

¿Qué es y cuál es la función de un puerto de una pc?

¿Cómo se realiza el envío de señales a través del puerto de una pc?

¿Qué es y cuál es la función de los sockets TCP/IP?

¿Qué es un circuito de protección y cómo se construye?

¿Qué capa del modelo OSI se utiliza, cuando trabajas con comunicación vía Ethernet?

Estática y Dinámica

¿Cómo se determina el equilibrio de un cuerpo bajo la acción de fuerzas en el espacio?

¿Qué método es el adecuado para realizar un análisis estático del robot cartesiano?

¿Qué son las ecuaciones de movimiento?

¿Qué son las vibraciones mecánicas?

¿Qué método es el adecuado para realizar un análisis dinámico del robot cartesiano

Inglés II.

-Why is this project important, interesting or effective?

Does it offer any benefits? Explain

Does it have a social, cultural or educational impact? Describe

What kinds of tools or techniques did you use and what were the limitations?

What are you doing in order to carry out this project effectively?

What aspects of your project would you improve?

How has the project enhanced your educational program or goals?

What are your finals thoughts about your project?

Matemáticas.

¿Cómo está conformado el espacio tridimensional?

¿Cómo represento un punto en el espacio tridimensional?

¿Cuáles son los sistemas de coordenadas?

¿Cómo se representa un punto en coordenadas rectangulares?

¿Cómo se representa un punto en coordenadas cilíndricas?

¿Cómo se representa un punto en coordenadas esféricas?

Recursos y materiales

     Componentes:

  Protoboard, resistencias, circuitos integrados, cables, motores de paso, taladro de mano, fresa para devastar metal, aluminio, acrílico, servo motores, switch fin de carrera,  etc. NO MADERA.

      PCB:

                 Placa fenólica, ácido férrico, lija, soldadura, pasta para soldadura, cautín, etc.

      Software:

                 Programación, SolidWorks y AutoCAD,  procesador de texto, presentaciones.

     Seguridad:

                 Lentes, guantes, bata, pulsera antiestática.

      Equipo: 

           Multímetro, computadora con periféricos y conexión a internet.

Criterios de evaluación

El alumno proporcionará entregables por materia y por parcial, los cuales serán evaluados de manera particular por cada profesor. Los entregables son los siguientes

Primera parcial: Protocolo del proyecto 25% calificación integral.

Primera parcial:

• Ética Profesional: Redacción del protocolo inicial del proyecto integrador, cumpliendo con las reglas estipuladas basadas en conocimiento previo, presentar además los principios de la ética aplicados en la investigación científica, presentando aspectos de comercialización.

• Dibujo en Ingeniería: Bosquejos a mano alzada (en AutoCAD, y hojas milimétricas e isométricas) de las piezas tentativas del proyecto y más representativas, elaboradas todas mediante los sistemas de proyección ortogonal americano y europeo de manera alternada.

• Estática y Dinámica: 

Protocolo del proyecto.

Presentación del método para el análisis estático del robot cartesiano.

Atención a las preguntas guía.

• Programación Avanzada: Protocolo del proyecto, diagrama de flujo del proyecto de como operará el robot, descripción de los motores que se utilizaran, características de los circuitos , identificación del puerto que se va a utilizar.

• Matemáticas II: Protocolo del proyecto, plano del prototipo, presentación, trabajo en equipo,  descripción del espacio tridimensional.

• InglésII: