Reporte Proyecto Final. Ingeniería mecatrónica

TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LEÓN

Electrónica Digital MTF-1013

Departamento Metal – Mecánica

Actividad:

Reporte Proyecto Final

Ingeniería mecatrónica

Nombre de los alumnos:

• Martínez Torres Adriana Betsabee (21240615@leon.tecnm.mx)

• Pérez Meléndez Ana Sofia (21240609@leon.tecnm.mx)

• Rojas Rivera Alejandra Guadalupe (21240592@leon.tecnm.mx)

• Pacheco Alonso Oscar Adrián (21240603@leon.tecnm.mx)

Ing. Mendoza Patiño Francisco Javier

León Guanajuato a 30 de mayo de 2024

Proyecto Final Electrónica Digital

Objetivo general

Desarrollar y construir una banda transportadora automatizada que clasifique objetos por colores (rojo, amarillo y azul) mediante el uso de sensores de color e infrarrojos y actuadores, aplicando los conocimientos adquiridos en la materia de electrónica digital.

Objetivos particulares

• Diseñar el sistema mecánico de la banda transportadora, incluyendo la selección de materiales y componentes necesarios.

• Implementar sensores para detectar la presencia de objetos en la banda transportadora y sincronizar actuadores para dirigir los objetos clasificados a las salidas correspondientes según su color.

• Desarrollar un sistema de control que gestione la interacción entre los sensores infrarrojos y sensores de detección de colores, garantizando un funcionamiento eficiente y preciso.

• Realizar pruebas y ajustes del sistema para asegurar su correcto funcionamiento y optimizar su rendimiento.

Resumen

El siguiente documento detalla la realización del proyecto final el cual es una banda transportadora en donde se destaca la implementación de sensores como parte de los conocimientos vistos en la materia de electrónica digital. Se inicia con una breve introducción sobre las bandas transportadoras para contextualizar. Después, se presenta una lista de los materiales utilizados, seguida de una explicación detallada del funcionamiento de cada uno de los componentes.

El objetivo principal de este proyecto es desarrollar y construir una banda transportadora automatizada que clasifique objetos por colores (rojo, amarillo y azul) mediante el uso de sensores de color e infrarrojos y actuadores, aplicando los conocimientos adquiridos en la materia para mejorar la eficiencia y precisión en procesos industriales. El informe describe las actividades realizadas durante el desarrollo del proyecto, incluyendo la configuración de los componentes, el montaje, y la interpretación de los resultados obtenidos. Finalmente, se presentan las conclusiones derivadas del aprendizaje adquirido durante el proyecto y se evalúa el alcance de los objetivos establecidos previamente.

Introducción

En el ámbito industrial, las bandas transportadoras son fundamentales para la automatización de procesos, permitiendo el desplazamiento continuo de materiales y productos a lo largo de distintas etapas de producción. Este mecanismo no solo optimiza el flujo de trabajo, sino que también reduce significativamente la necesidad de intervención manual, aumentando la eficiencia y precisión en el manejo de materiales. Las aplicaciones de las bandas transportadoras abarcan una amplia gama de industrias, incluyendo la manufactura, la logística, la minería y la agricultura, entre otras.

Para la producción y transporte industrial en las fábricas, existe una gran variedad de procesos y máquinas que optimizan las labores diarias de los trabajadores y, por supuesto, de la producción. Independientemente de la actividad principal de una empresa, las bandas transportadoras en plantas industriales se han convertido en una herramienta imprescindible. No solo aumentan la seguridad de los empleados, sino que también disminuyen errores en el desarrollo de actividades, mejoran la productividad y facilitan el cumplimiento de metas y objetivos previamente planteados, contribuyendo a resultados óptimos para el crecimiento de las empresas.

Las bandas transportadoras funcionan para transportar productos de un punto A hacía un punto B. Tienen un gran impacto en las industrias, ya que son mecanismos necesarios para diferentes líneas de producción: desde el manejo de materias primas hasta la carga, descarga, procesamiento, distribución, empacado y organización. Estas bandas se utilizan para artículos a granel, granos, masas, polvos, alimentos, entre otros. Tienen la capacidad de trasladar grandes volúmenes de productos, y existen en versiones con velocidades fijas o variables, planas, inclinadas o curvas, de acuerdo con la necesidad de cada industria. Por tal motivo, es importante considerar diferentes tipos de correas para tomar la mejor decisión que se adapte a los requerimientos de producción. Es indispensable que las correas sean hechas a medida, considerando el tipo de producto a transportar, ya que de esto dependerá que se cumpla adecuadamente con el trabajo y los objetivos.

La implementación de sensores y actuadores en las bandas transportadoras permite una clasificación precisa y rápida, reduciendo errores humanos y aumentando la productividad. Este tipo de tecnología es crucial en industrias donde la velocidad y la precisión son esenciales para mantener la competitividad. La ingeniería de los sensores es relevante para prácticamente todos los aspectos de la vida, incluyendo la seguridad, la vigilancia, el monitoreo y la información en general. En las aplicaciones industriales, los sensores son fundamentales para el control de procesos. En los sistemas de automatización industrial, miden variables de proceso como la temperatura, la presión, el nivel, el flujo, el pH y la turbidez; variables eléctricas como el voltaje, la corriente y la frecuencia; variables mecánicas como la rotación, el número de ciclos, la posición, la dirección de desplazamiento, las presiones estáticas y dinámicas, la proximidad; y variables ambientales como la humedad, la vibración, la velocidad y la dirección del viento. En la automatización industrial, los sensores juegan una parte vital para realizar productos de manera inteligible y automática. Estos permiten detectar, analizar, medir y procesar una variedad de transformaciones como la alteración de la posición, la longitud, la altura, el exterior y el movimiento que se produce en los centros de fabricación industrial.

Este proyecto se ha realizado en el marco de la materia de electrónica de digital, aplicando los conocimientos teóricos y prácticos adquiridos a lo largo del curso. La banda transportadora diseñada utiliza sensores de color e infrarrojos, así como actuadores, para detectar y clasificar objetos según su color (rojo, amarillo y azul). El objetivo principal de este proyecto es construir un sistema automatizado que mejore la eficiencia y precisión en la clasificación de objetos en procesos industriales.

Justificación del Proyecto.

La implementación de una banda clasificadora por color surge como una respuesta a la necesidad de mejorar la eficiencia y precisión en el proceso de clasificación de productos en nuestra línea de producción. En muchas industrias, la clasificación manual presenta desafíos significativos, como errores humanos, velocidad de procesamiento limitada y costos operativos elevados.

Se espera que esta mejora tenga un impacto positivo en la calidad del producto final y en la eficiencia operativa.

La viabilidad de este proyecto se basa en la disponibilidad de tecnologías confiables y probadas en el mercado, así como en la capacidad de los proveedores para ofrecer soluciones adaptadas a nuestras necesidades específicas. Si bien la implementación inicial requerirá una inversión significativa, el análisis económico indica que los beneficios en términos de reducción de costos operativos y mejora de la calidad del producto compensarán rápidamente esta inversión.

Se han considerado diversas alternativas, como la clasificación manual y otros métodos de clasificación automatizada. Sin embargo, la banda clasificadora por color se identifica como la opción más adecuada debido a su precisión, velocidad y versatilidad para adaptarse a una variedad de productos y condiciones de producción.

La implementación de esta tecnología se alinea con nuestros objetivos estratégicos de mejorar la eficiencia y la calidad en toda la cadena de producción, así como con nuestro compromiso con la innovación y la adopción de tecnologías avanzadas para mantener nuestra competitividad en el mercado.

Se reconoce la existencia de riesgos potenciales, como interrupciones en el proceso de producción durante la implementación o problemas de compatibilidad con los sistemas existentes.

Materiales

Material Imagen

Para detectar el color: TCS3200

Sensor de proximidad infrarrojo

Motor paso a paso de 5 hilos con driver ULN2003

Válvulas reguladoras de caudal

Cilindros neumáticos doble efecto

Electroválvulas 5/2 monoestable

Módulo de 2 relevadores de 5V para controlar las electroválvulas

Motor de 12V

Marco teórico

Antecedentes. (estado del arte, estado de la técnica)

Planteamiento del problema.

En el contexto industrial actual, la eficiencia y precisión en la clasificación de productos

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