Pronóstico de vida útil remanente en rodamientos con base en la estimación de la probabilidad de la degradación

La demanda de energía eléctrica por parte del sector industrial global solo crece, y se ve afectada fundamentalmente por el hecho que los rodamientos instalados en los motores eléctricos industriales se constituyen en el modo primario de fallo que afecta dicho consumo energético. Por tanto, la demanda de mantenimiento eficiente en motores eléctricos es crítica. Como solución, típicamente se ha empleado el mantenimiento preventivo como filosofía para la gestión de activos donde se busca maximizar la operación mediante inspecciones de rutina con mayor frecuencia cuando se exhiben anomalías, pero esto conlleva a un aumento en la probabilidad de falla debido a la intervención continua y el error humano inherente. Este documento de tesis doctoral presenta un marco integrado de diagnóstico y pronóstico para tratar con la vida útil remanente en rodamientos, con base en la estimación de la probabilidad de la degradación sujeta a modos de fallos definidos y severidades inducidas. Los enfoques metodológicos presentados incorporan análisis de vibración, para apoyar activamente el diagnóstico de fallos de forma no destructiva ni invasiva de máquinas rotativas en etapas tempranas, pero suponen un desafío con respecto a las propiedades de la señal, por ejemplo, su alto componente dinámico y de no estacionariedad. Se trabaja bajo una metodología que supone degradación de rodamientos evidenciada por una serie de estados discretos que representan efectivamente la dinámica y no estacionariedad del proceso de fallo. El conocimiento empírico previo también se incorpora dentro del sistema integrado para la clasificación de fallos y severidades. En definitiva, la metodología propuesta caracteriza diferentes firmas de falla en rodamientos empleando señales de vibración y varios dominios de representación de señales, con el propósito de tratar con la naturaleza estocástica y relaciones complejas en los datos concernientes a fallos y severidades. En la selección de características, se lleva a cabo un estudio sobre fusión y selección de dominios y características para la representación de señales, con el fin de discriminar la información relevante. Específicamente, aquí se presentan esquemas de fusión y selección basados en procedimientos de relevancia forward y backward, así como un enfoque estocástico de selección de características. Estas técnicas están destinadas a resaltar las características relevantes de múltiples dominios de las señales de vibración para las tareas de diagnóstico de fallos y evaluación de severidad, al mismo tiempo que se reduce la dimensionalidad de los datos. Para la etapa de entrenamiento, los enfoques se basan en sistemas estocásticos relacionados con la estimación de la probabilidad de un conjunto de estados discretos, tales como: Modelos Ocultos de Markov con observación discreta, Modelos Ocultos de Markov con observación continua y Modelos Ocultos de Markov Jerárquicos. El marco de diagnóstico y pronóstico integrado también se prueba como una herramienta de análisis de relevancia de características para discriminar múltiples condiciones de salud en rodamientos con caracterización multi-dominio. Los resultados logrados sobre una base de datos pública demuestran que los sistemas propuestos superan los algoritmos del estado-del-arte en cuanto a la cantidad de características seleccionadas y la eficiencia de la clasificación. Además, los resultados de las pruebas experimentales y los procedimientos de validación enseñan que el enfoque propuesto tiene la capacidad de proporcionar una advertencia de condiciones anormales del sistema mediante la identificación de las etapas tempranas de las condiciones de fallo. Las metodologías propuestas y técnicas analíticas desarrolladas en esta investigación para el pronóstico a largo plazo de la vida útil remanente se pueden aplicar en una gran variedad de contextos

Pronóstico de vida útil remanente en rodamientos con base en la estimación de la probabilidad de la degradación

La demanda de energía eléctrica por parte del sector industrial global solo crece, y se ve afectada fundamentalmente por el hecho que los rodamientos instalados en los motores eléctricos industriales se constituyen en el modo primario de fallo que afecta dicho consumo energético. Por tanto, la demanda de mantenimiento eficiente en motores eléctricos es crítica. Como solución, típicamente se ha empleado el mantenimiento preventivo como filosofía para la gestión de activos donde se busca maximizar la operación mediante inspecciones de rutina con mayor frecuencia cuando se exhiben anomalías, pero esto conlleva a un aumento en la probabilidad de falla debido a la intervención continua y el error humano inherente. Este documento de tesis doctoral presenta un marco integrado de diagnóstico y pronóstico para tratar con la vida útil remanente en rodamientos, con base en la estimación de la probabilidad de la degradación sujeta a modos de fallos definidos y severidades inducidas. Los enfoques metodológicos presentados incorporan análisis de vibración, para apoyar activamente el diagnóstico de fallos de forma no destructiva ni invasiva de máquinas rotativas en etapas tempranas, pero suponen un desafío con respecto a las propiedades de la señal, por ejemplo, su alto componente dinámico y de no estacionariedad. Se trabaja bajo una metodología que supone degradación de rodamientos evidenciada por una serie de estados discretos que representan efectivamente la dinámica y no estacionariedad del proceso de fallo. El conocimiento empírico previo también se incorpora dentro del sistema integrado para la clasificación de fallos y severidades. En definitiva, la metodología propuesta caracteriza diferentes firmas de falla en rodamientos empleando señales de vibración y varios dominios de representación de señales, con el propósito de tratar con la naturaleza estocástica y relaciones complejas en los datos concernientes a fallos y severidades. En la selección de características, se lleva a cabo un estudio sobre fusión y selección de dominios y características para la representación de señales, con el fin de discriminar la información relevante. Específicamente, aquí se presentan esquemas de fusión y selección basados en procedimientos de relevancia forward y backward, así como un enfoque estocástico de selección de características. Estas técnicas están destinadas a resaltar las características relevantes de múltiples dominios de las señales de vibración para las tareas de diagnóstico de fallos y evaluación de severidad, al mismo tiempo que se reduce la dimensionalidad de los datos. Para la etapa de entrenamiento, los enfoques se basan en sistemas estocásticos relacionados con la estimación de la probabilidad de un conjunto de estados discretos, tales como: Modelos Ocultos de Markov con observación discreta, Modelos Ocultos de Markov con observación continua y Modelos Ocultos de Markov Jerárquicos. El marco de diagnóstico y pronóstico integrado también se prueba como una herramienta de análisis de relevancia de características para discriminar múltiples condiciones de salud en rodamientos con caracterización multi-dominio. Los resultados logrados sobre una base de datos pública demuestran que los sistemas propuestos superan los algoritmos del estado-del-arte en cuanto a la cantidad de características seleccionadas y la eficiencia de la clasificación. Además, los resultados de las pruebas experimentales y los procedimientos de validación enseñan que el enfoque propuesto tiene la capacidad de proporcionar una advertencia de condiciones anormales del sistema mediante la identificación de las etapas tempranas de las condiciones de fallo. Las metodologías propuestas y técnicas analíticas desarrolladas en esta investigación para el pronóstico a largo plazo de la vida útil remanente se pueden aplicar en una gran variedad de contextos

Detección anticipada de flancos sólidos en presencia de rebotes para programación bajo el estándar IEC 61131-3

La implementación de sistemas antirebote, como medio de fi ltrado para transiciones no deseadas, en señales digitales de entrada a sistemas de automatización se realiza normalmente mediante algoritmos que hacen parte íntegra del cuerpo lógico de . . .

Calibración cámara-brazo para el servo control visual de manipuladores seriales robóticos

Se presenta una metodología general para la obtención semi-automatizada de la matriz de calibración cámara-brazo, que en manipuladores robóticos representa la transformación homogénea de coordenadas entre el centro óptico de la cámara y el efector final. En el método presentado, la intervención humana se limita a la pre-selección de las posiciones del robot que mejor ubican el patrón de calibración dentro de las imágenes. El método estima inicialmente los parámetros intrínsecos y extrínsecos de la cámara, para luego determinar la calibración cámara-brazo por medio de un proceso iterativo altamente robusto al ruido tanto a nivel de pixel como de proceso. Se presentan los algoritmos propuestos, las interfaces gráficas generadas, resultados y se discute acerca de los trabajos futuros

Calibración cámara-brazo para el servo control visual de manipuladores seriales robóticos

Se presenta una metodología general para la obtención semi-automatizada de la matriz de calibración cámara-brazo, que en manipuladores robóticos representa la transformación homogénea de coordenadas entre el centro óptico de la cámara y el efector final. En el método presentado, la intervención humana se limita a la pre-selección de las posiciones del robot que mejor ubican el patrón de calibración dentro de las imágenes. El método estima inicialmente los parámetros intrínsecos y extrínsecos de la cámara, para luego determinar la calibración cámara-brazo por medio de un proceso iterativo altamente robusto al ruido tanto a nivel de pixel como de proceso. Se presentan los algoritmos propuestos, las interfaces gráficas generadas, resultados y se discute acerca de los trabajos futuros

Metodología de síntesis de autómatas para controlar sistemas de navegación autónoma terrestre

In this work we propose a methodology for the synthesis of automatons in autonomous ground navigationsystems with a global task. Our method is based on the design of automatons using regular grammars allowing for the generation of control policies for autonomous driving in a partially controlled environment where information is extracted using sensors. Furthermore, we showcase the problems that arise whenapproaching this problem with traditional synthesis of finite nondeterministic automatons. Finally, in the results section, we present the validation of the proposed method with simulations using MATLAB© and the Toolbox for Virtual Reality (V-Realm Builder).En este trabajo se plantea una metodología para la síntesis de autómatas en aplicaciones de navegación autónoma terrestre con una tarea global. La metodología propuesta se basa en el diseño de autómatas por gramáticas regulares y permite generar una política de control para la conducción autónoma de un vehículo en un ambiente parcialmente controlado mientras se extrae información del entorno a través de sensores. Además, se plantean los inconvenientes que se presentan al tratar de abordar esta aplicación con enfoques tradicionales que implican la síntesis de autómatas finitos no deterministas. Por último, se presentan losautómatas obtenidos al validar la metodología propuesta a través de simulaciones utilizando el software MATLAB con el Toolbox integrado de realidad virtual (V-Realm Builder)

Diseño de una interfaz prepago de energía eléctrica para contadores electrónicos monofásicos residenciales

Las empresas comercializadoras de energía vienen implementando soluciones tanto para pérdidas no técnicas como para la recuperación de cartera morosa. Una posibilidad latente para mejorar esta situación es la aplicación de un sistema prepago y de recarga. El mayor inconveniente actual en su implementación, es el costo elevado de los medidores prepago de energía. Una alternativa corresponde al diseño de un dispositivo a base de microcontroladores, que se adapte a los medidores electrónicos existentes en el mercado. En este documento se muestra el diseño de una interfaz prepago de energía que resulta en una alternativa de bajo costo y permite interactuar tanto con el contador de pulsos como con el usuario

Diseño de una interfaz prepago de energía eléctrica para contadores electrónicos monofásicos residenciales

Las empresas comercializadoras de energía vienen implementando soluciones tanto para pérdidas no técnicas como para la recuperación de cartera morosa. Una posibilidad latente para mejorar esta situación es la aplicación de un sistema prepago y de recarga. El mayor inconveniente actual en su implementación, es el costo elevado de los medidores prepago de energía. Una alternativa corresponde al diseño de un dispositivo a base de microcontroladores, que se adapte a los medidores electrónicos existentes en el mercado. En este documento se muestra el diseño de una interfaz prepago de energía que resulta en una alternativa de bajo costo y permite interactuar tanto con el contador de pulsos como con el usuario

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Las empresas comercializadoras de energía vienen implementando soluciones tanto para pérdidas no técnicas como para la recuperación de cartera morosa. Una posibilidad latente para mejorar esta situación es la aplicación de un sistema prepago y de recarga. El mayor inconveniente actual en su implementación, es el costo elevado de los medidores prepago de energía. Una alternativa corresponde al diseño de un dispositivo a base de microcontroladores, que se adapte a los medidores electrónicos existentes en el mercado. En este documento se muestra el diseño de una interfaz prepago de energía que resulta en una alternativa de bajo costo y permite interactuar tanto con el contador de pulsos como con el usuario