Metodología de análisis y diseño de sistemas mecatrónicos.

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1 Metodología de análisis y diseño de sistemas mecatrónicos.
UNIDAD II

2 El proceso de diseño general.
La necesidad. Necesidad de un cliente o necesidad detectada. Análisis del problema. Definir la verdadera naturaleza del problema. Especificaciones. Definición de requerimientos. Propuestas. Descripción de posibles soluciones, con tamaños, formas, materiales y costos aproximados. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

3 El proceso de diseño general …
Selección de una solución. Evaluación y selección de la más adecuada. Elaboración de un diseño más detallado. Probable necesidad de crear prototipos o modelos para simular. Elaboración de dibujos de trabajo y diagramas de circuitos, etcétera. Este proceso puede tener posibles reconsideraciones y modificaciones [2]. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

4 Diseño tradicional de un producto.
Fases del diseño: Diseño mecánico. Diseño eléctrico/electrónico. Diseño de software. En este proceso, cada etapa es realizada completamente antes de pasar a la otra. El proceso es inflexible y muchas veces está alejado de un diseño óptimo. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

5 Ingeniería concurrente.
Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo. Su principal objetivo es empalmar las diferentes fases de diseño para reducir el tiempo necesario en el desarrollo de un producto. Requiere que los miembros de cada equipo de trabajo estén involucrados en todos los aspectos del proyecto, desde el principio[3]. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

6 Ing. Luis G. Floriano Gavaldón
Trabajo en equipo. Grupo de personas trabajando de manera coordinada en la ejecución de un proyecto. El equipo responde al resultado final y no sus miembros en forma independiente. Cada miembro esta especializado en un área determinada que afecta al proyecto. Sólo sí todos cumplen su función, es posible sacar el proyecto adelante. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

7 El trabajo en equipo esta basado en:
Complementariedad. Cada miembro domina una parte determinada. Coordinación. Todos trabajan en forma organizada. Comunicación. Comunicación abierta esencial entre todos. Confianza. Confianza en el resto de sus compañeros. Compromiso. Cada miembro aporta lo mejor de si mismo. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

8 Diseño mecatrónico con enfoque de ingeniería concurrente.
Fases del diseño[3]: Decidiendo especificaciones. Diseño conceptual. Diseño de modelos representativos. Diseño detallado. Mecánico. Electrónico. De software o computación. Desarrollo de prototipos. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

9 Diseño mecatrónico con enfoque de ingeniería concurrente …
En las fases 1, 2, 3 y 5, todas las disciplinas deberán trabajar en conjunto. En la fase de diseño detallado, el trabajo es realizado por equipos independientes. En el diseño óptimo de un producto mecatrónico, todas las disciplinas (mecánica, electrónica, software, manufactura, mercadotecnia, etc.) deberán estar involucradas en cada etapa del diseño y deberá haber la capacidad para desarrollar rápidamente prototipos. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

10 Ing. Luis G. Floriano Gavaldón
Diseño mecatrónico Las claves para una metodología de diseño integrado mecatrónico son la modelación y la simulación[4]. Poder analizar y simular un subsistema en las etapas tempranas del diseño es de gran ayuda para encontrar una solución de diseño óptima. Se requiere de un modelo central que represente el diseño general y que pueda ser visto desde varias perspectivas diferentes. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

11 Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

12 Técnicas y herramientas de diseño.
Diagramas de flujo y bloques. Software para dibujo asistido por computadora (Microsoft VISIO, CorelDraw, etc.). Diagramas de circuitos. Software para diseño y simulación de circuitos electrónicos, eléctricos, neumáticos, hidráulicos, etc. (Workbench, Pspice, Orcad, FluidDRAW, AUTOMSIM, etc.). Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

13 Técnicas y herramientas ….
Diagrama de cuerpo libre o diagrama de cuerpo aislado. Diagrama que muestra todas las fuerzas externas que actúan sobre el cuerpo, inclusive las fuerzas de gravedad y de fricción. Es fundamental que el diagrama de cuerpo libre esté correcto antes de aplicar la Segunda ley de Newton: F = ma Si intervienen varios cuerpos, se hace un diagrama de cada uno de ellos, por separado. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

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15 Técnicas y herramientas …
Grafos de estado. Filosofía: “Dibujar, modelar , resolver y analizar”. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

16 Técnicas y herramientas …
Elementos finitos. Se basa en transformar un cuerpo de naturaleza continua en un modelo discreto aproximado (VisualFEA, ALGOR, Cosmos de SolidWorks, etc.). Software para modelado y simulación. MatLab, LabView, SystemVision, SolidWorks, etc. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

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Bibliografía. How to Model Mechatronic Systems using VHDL-AMS, SystemVision™ Technology Series, Mentor Graphics Corporation. Bolton Mechatronics and concurrent Engineering. U.S. Dixit, Department of Mechanical Engineering, IIT Guwahati Mechatronics design and optimisation methodology, A problem formulation focused on automotive mechatronic modules, Fredrik Roos, Jan Wikander, Department of Machine Design, Mechatronics Lab, KTH, Stockholm Ing. Luis G. Floriano Gavaldón

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Glosario. Sinergia. Interacción de dos o más agentes o fuerzas de tal manera que su efecto combinado es mayor que la suma de sus efectos individuales. Ingeniería concurrente. Filosofía de trabajo basada en sistemas de información y fundamentada en la idea de convergencia, simultaneidad o concurrencia de la información contenida en todo el ciclo de vida de un producto sobre el diseño del mismo. Ing. Luis G. Floriano Gavaldón