Sistema de control y adquisición de datos para ensayos de Scratch y Micro-Indentación

Author(s):
Javier Hernández Hernández - Microtest S.A.

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems

Products:
Software, Motion Control

The Challenge:
Desde sus orígenes, MICROTEST SA, ha desarrollado una gran diversidad de equipos de ensayo mecánico, resolviendo importantes necesidades de nuestros clientes. Muchos de estos desarrollos han sido llevados a cabo como proyectos a medida cuyo resultado ha sido un prototipo de sistema o máquina de ensayo. En 2005 surgió la posibilidad de desarrollar una línea de equipos para ensayos de Scratch y Micro-Indentación, por lo que nos planteamos la necesidad de contar con un sistema de control y adquisición adaptable a las diferentes configuraciones que nos estábamos planteando. Así mismo, se trataba de contar con un hardware fácilmente disponible y que en caso de cualquier anomalía pudiera reemplazarse prácticamente en cualquier parte del mundo de forma sencilla. Los elementos seleccionados y el desarrollo de software efectuado nos sirven también como base para otros equipos de la gama de ensayos tribológicos (reciprocating test, ball cratering test, micro-indentación, micro-durómetro, etc.).

The Solution:
La utilización de una tarjeta de control de movimiento de la serie NI PCI-735x, junto con NI Flex Motion Control y un software de gestión del conjunto desarrollado en Visual Basic 5.0.

El control de la fricción y del desgaste en piezas móviles de máquinas es una cuestión crítica a hacer frente en la industria. Es importante tener datos comparables de análisis obtenidos durante años,  con humedad y temperatura variables y/o en presencia de lubricantes.

Los campos de aplicación de estos ensayos son, entre otros:

• Nuevos materiales (cerámica, metales, polímeros, etc.)
• Lubricantes y aditivos del aceite
• Sistemas autolubricadores
• Garantía de calidad.

El equipo esta diseñado para la caracterización de las propiedades adhesivas de capas gruesas y la resistencia de los materiales. El equipo desarrollado es una primera herramienta de investigación que proporciona información de resistencia al desgaste y a la fricción de materiales. La habilidad de caracterizar el sistema de capas de los materiales y de cuantificar parámetros tales como la fuerza de fricción y de adherencia, convierten al equipo en un herramienta indispensable en la investigación, desarrollo y control de calidad.

En el Scratch Tester la técnica de ensayo implica la generación de un rasguño controlado sobre la superficie del material utilizando una punta de diamante. La punta se desplaza sobre la superficie del material aplicando una carga constante o progresiva. De forma añadida, debe ser posible realizar varias pasadas en la misma o en diferentes zonas del material.Durante el ensayo se registran todos los parámetros necesarios: resistencia de fricción, penetración, etc.Para la ejecución de ensayos, se requiere, pues, un sistema de control, medida y registro automatizado por ordenador.

 Los requisitos

Además de poder cumplir con las especificaciones concretas que requiere el equipo de ensayos básico, el requisito más importante era contar con un sistema flexible. La elección del conjunto de control y medida se decidió de manera que el conjunto se pudiera escalar para cubrir configuraciones de control de varios ejes, suficientes canales analógicos para la adquisición de diferentes parámetros mecánicos (fuerzas de fricción, medida de desgaste, temperatura, humedad) y entradas y salidas digitales para los distintos accionamientos e información de estados del sistema.

Descripción del equipo

Debido a la experiencia de la que disponíamos en otros productos de National Instruments, nos decidimos a emplear  tarjetas de control de movimiento de la familia PCI-735x. El modelo de la tarjeta variaría en función del número de ejes que fuerza necesario controlar en cada equipo.

La tarjeta de control se monta en un PC compatible con los requerimientos mínimos de Microsoft Windows XP, junto con los drivers de NI Motion. Los diferentes sensores asociados al equipo de ensayo se conectan a un modulo de conexiones donde se instalan los diferentes acondicionadores, y donde también se conecta la PCI-735x.

El software de gestión instalado en el PC permite:

•         El control completo del equipo de ensayos

•         Realizar adquisiciones de datos hasta una frecuencia de adquisición de 500 Hz por canal.

•         La automatización y personalización del proceso de ensayo.

•         El posterior análisis de los datos adquiridos y la generación de informes de resultados.

 

La flexibilidad del hardware de control, nos ha permitido desarrollar un sistema flexible y que se adapta a las diferentes configuraciones que pueden tener este tipo de equipos. Posibilidad de controlar desde uno a cuatro ejes de movimiento de forma individual o sincronizada, la conexión de diferentes sensores de medida, la gestión de diferentes instrumentos (reguladores de temperatura, multímetros, etc. ) a través de una conexión RS-232/RS-485.

 El software de gestión se ha desarrollado utilizando Microsoft Visual Basic 5.0, junto con las librerías NI Flex Motion Control.

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Javier Hernández Hernández
Microtest S.A.

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