Automatització de l’estació FESTO MPS2000C

L’Escola Politècnica Superior de la Universitat de Vic disposa d’una cèl·lula de fabricació didàctica de la marca FESTO que simula un procés d’assemblatge d’una comanda. Aquesta cèl·lula esta composta per quatre estacions diferenciades que poden treballar de forma independent o de forma conjunta, l’estació palets, l’estació plaques, l’estació cinta i l’estació magatzem. Cada estació és un conjunt de sensors i actuadors controlats per mitjà d’un PLC, aquests estan interconnectats a través d’un bus industrial. L’objectiu d’aquest treball consisteix en realitzar la substitució dels PLC’s, decidir el funcionament que han de tenir les estacions, instal·lar una pantalla tàctil pel control del procés i realitzar la programació de tots els elements. Aquest projecte ha estat realitzat en cinc fases principals: 1. Estudi i coneixement de les estacions, en aquesta fase s’ha estudiat els diferents sensors i actuadors que les conformen, així com el funcionament d’aquestes amb el programa i PLC’s antics. 2. Instal·lació i cablejat dels nous PLC’s i de la pantalla tàctil. 3. Estudi sobre el nou funcionament que han de seguir les estacions. 4. Programació dels nous dispositius seguint el funcionament acordat. 5. Posada en marxa del sistema i realització de proves. 6. Realització de la memòria del projecte, on s’expliquen les característiques i el funcionament de totes les estacions i de la pantalla tàctil. La conclusió que s’ha extret d’aquest treball és que l’automatització d’un procés de fabricació tot i que suposa un esforç inicial a nivell de recursos, un cop realitzada la instal·lació suposa una millora de l’eficiència del sistema. És per això que la indústria cada cop més tendeix a automatitzar els seus processos, no només per millorar la competitivitat, sinó també per realitzar tasques que les persones no poden executar de forma eficient o segura.

Programación de un robot autónomo: diseño, construcción, programación e integración de un robot autónomo en el entorno Pyro

En aquest projecte, s'ha dissenyat, construït i programat un robot autònom, dotat de sistema de locomoció i sensors que li permeten navegar sense impactar en un entorn controlat. Per assolir aquests objectius s'ha dissenyat i programat una unitat de control que gestiona el hardware de baix volum de dades amb diferents modes d'operació, abstraient-lo en una única interfície. Posteriorment s'ha integrat aquest sistema en l'entorn de robòtica Pyro. Aquest entorn permet usar i adaptar, segons es necessiti, eines d'intel·ligència artificial ja desenvolupades.

Photonic characteristics of Langmuir-Blodgett self-assembled monolayers of colloidal silica particles

Monodispersed colloidal crystals based on silica sub-micrometric particles were synthesized using the Stöber-Fink-Bohn process. The control of nucleation and coalescence result in improved characteristics such as high sphericity and very low size dispersion. The resulting silica particles show characteristics suitable for self-assembling across large areas of closely-packed 2D crystal monolayers by an accurate Langmuir-Blodgett deposition process on glass, fused silica and silicon substrates. Due to their special optical properties, colloidal films have potential applications in fields including photonics, electronics, electro-optics, medicine (detectors and sensors), membrane filters and surface devices. The deposited monolayers of silica particles were characterized by means of FESEM, AFM and optical transmittance measurements in order to analyze their specific properties and characteristics. We propose a theoretical calculation for the photonic band gaps in 2D systems using an extrapolation of the photonic behavior of the crystal from 3D to 2D. In this work we show that the methodology used and the conditions in self-assembly processes are decisive for producing high-quality two-dimensional colloidal crystals by the Langmuir-Blodgett technique.

Identification and Semiactive Control of Smart Structures Equipped with Magnetorheological Actuators

This paper deals with the problem of identification and semiactive control of smart structures subject to unknown external disturbances such as earthquake, wind, etc. The experimental setup used is a 6-story test structure equipped with shear-mode semiactive magnetorheological actuators being installed in WUSCEEL. The experimental results obtained have verified the effectiveness of the proposed control algorithms

Monitoring switch-type sensors and powering autonomous sensors via inductive coupling: application to removable seats in vehicles

Aquesta tesi explora la possibilitat de fer servir enllaços inductius per a una aplicació de l’automòbil on el cablejat entre la centraleta (ECU) i els sensors o detectors és difícil o impossible. S’han proposat dos mètodes: 1) el monitoratge de sensors commutats (dos possibles estats) via acoblament inductiu i 2) la transmissió mitjançant el mateix principi físic de la potència necessària per alimentar els sensors autònoms remots. La detecció d'ocupació i del cinturó de seguretat per a seients desmuntables pot ser implementada amb sistemes sense fils passius basats en circuits ressonants de tipus LC on l'estat dels sensors determina el valor del condensador i, per tant, la freqüència de ressonància. Els canvis en la freqüència són detectats per una bobina situada en el terra del vehicle. S’ha conseguit provar el sistema en un marge entre 0.5 cm i 3 cm. Els experiments s’han dut a terme fent servir un analitzador d’impedàncies connectat a una bobina primària i sensors comercials connectats a un circuit remot. La segona proposta consisteix en transmetre remotament la potència des d’una bobina situada en el terra del vehicle cap a un dispositiu autònom situat en el seient. Aquest dispositiu monitorarà l'estat dels detectors (d'ocupació i de cinturó) i transmetrà les dades mitjançant un transceptor comercial de radiofreqüència o pel mateix enllaç inductiu. S’han avaluat les bobines necessàries per a una freqüència de treball inferior a 150 kHz i s’ha estudiat quin és el regulador de tensió més apropiat per tal d’aconseguir una eficiència global màxima. Quatre tipus de reguladors de tensió s’han analitzat i comparat des del punt de vista de l’eficiència de potència. Els reguladors de tensió de tipus lineal shunt proporcionen una eficiència de potència millor que les altres alternatives, els lineals sèrie i els commutats buck o boost. Les eficiències aconseguides han estat al voltant del 40%, 25% i 10% per les bobines a distàncies 1cm, 1.5cm, i 2cm. Les proves experimentals han mostrat que els sensors autònoms han estat correctament alimentats fins a distàncies de 2.5cm.

A distributed environment for virtual and/or real experiments for underwater robots

This paper presents the distributed environment for virtual and/or real experiments for underwater robots (DEVRE). This environment is composed of a set of processes running on a local area network composed of three sites: 1) the onboard AUV computer; 2) a surface computer used as human-machine interface (HMI); and 3) a computer used for simulating the vehicle dynamics and representing the virtual world. The HMI can be transparently linked to the real sensors and actuators dealing with a real mission. It can also be linked with virtual sensors and virtual actuators, dealing with a virtual mission. The aim of DEVRE is to assist engineers during the software development and testing in the lab prior to real experiments

Non-invasive monitoring of diaphragmatic timing by means of surface contact sensors: an experimental study in dogs

Background: Non-invasive monitoring of respiratory muscle function is an area of increasing research interest, resulting in the appearance of new monitoring devices, one of these being piezoelectric contact sensors. The present study was designed to test whether the use of piezoelectric contact (non-invasive) sensors could be useful in respiratory monitoring, in particular in measuring the timing of diaphragmatic contraction.Methods: Experiments were performed in an animal model: three pentobarbital anesthetized mongrel dogs. The motion of the thoracic cage was acquired by means of a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall. This signal is compared with direct measurements of the diaphragmatic muscle length, made by sonomicrometry. Furthermore, to assess the diaphragmatic function other respiratory signals were acquired: respiratory airflow and transdiaphragmatic pressure. Diaphragm contraction time was estimated with these four signals. Using diaphragm length signal as reference, contraction times estimated with the other three signals were compared with the contraction time estimated with diaphragm length signal.Results: The contraction time estimated with the TM signal tends to give a reading 0.06 seconds lower than the measure made with the DL signal (-0.21 and 0.00 for FL and DP signals, respectively), with a standard deviation of 0.05 seconds (0.08 and 0.06 for FL and DP signals, respectively). Correlation coefficients indicated a close link between time contraction estimated with TM signal and contraction time estimated with DL signal (a Pearson correlation coefficient of 0.98, a reliability coefficient of 0.95, a slope of 1.01 and a Spearman's rank-order coefficient of 0.98). In general, correlation coefficients and mean and standard deviation of the difference were better in the inspiratory load respiratory test than in spontaneous ventilation tests.Conclusion: The technique presented in this work provides a non-invasive method to assess the timing of diaphragmatic contraction in canines, using a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall.

On the complementariness of infrasound and seismic sensors for monitoring snow avalanches

The paper analyses and compares infrasonic and seismic data from snow avalanches monitored at the Vallée de la Sionne test site in Switzerland from 2009 to 2010. Using a combination of seismic and infrasound sensors, it is possible not only to detect a snow avalanche but also to distinguish between the different flow regimes and to analyse duration, average speed (for sections of the avalanche path) and avalanche size. Different sensitiveness of the seismic and infrasound sensors to the avalanche regimes is shown. Furthermore, the high amplitudes observed in the infrasound signal for one avalanche were modelled assuming that the suspension layer of the avalanche acts as a moving turbulent sound source. Our results show reproducibility for similar avalanches on the same avalanche path.

Ultrasonic and LIDAR sensors for electronic canopy characterization in vineyards: advances to improve pesticide application methods

Canopy characterization is a key factor to improve pesticide application methods in tree crops and vineyards. Development of quick, easy and efficient methods to determine the fundamental parameters used to characterize canopy structure is thus an important need. In this research the use of ultrasonic and LIDAR sensors have been compared with the traditional manual and destructive canopy measurement procedure. For both methods the values of key parameters such as crop height, crop width, crop volume or leaf area have been compared. Obtained results indicate that an ultrasonic sensor is an appropriate tool to determine the average canopy characteristics, while a LIDAR sensor provides more accuracy and detailed information about the canopy. Good correlations have been obtained between crop volume (CVU) values measured with ultrasonic sensors and leaf area index, LAI (R2 = 0.51). A good correlation has also been obtained between the canopy volume measured with ultrasonic and LIDAR sensors (R2 = 0.52). Laser measurements of crop height (CHL) allow one to accurately predict the canopy volume. The proposed new technologies seems very appropriate as complementary tools to improve the efficiency of pesticide applications, although further improvements are still needed.