Compensación de fricción para reducir el error de posicionamiento láser de un sistema de visión artificial 3D implementando una ley de control no lineal /
Creators: name: Núñez López, José Antonio
Publisher: name: Universidad Autonoma de Baja California
Year: 2022
Subjects: subject: Escáneres ópticos||Tesis y disertaciones académicas
subject: TK7882.S3 N85 2022

description: La fricción es un fenómeno físico no lineal y discontinuo que surge en el contacto entre dos superficies, se suele entender como un proceso en el que la energía (cinética) se disipa en calor con una entropía creciente y representa un obstáculo para lograr un desempeño ̃no óptimo de sistemas que controlan un mecanismo, provocando errores de posicionamiento durante la ejecución ́on de las tareas. A este respecto, el presente trabajo propone desarrollar un antecedente teórico implementando un control no lineal de compensación de fricción para mejorar la precisión de posicionamiento de un motor DC controlado de un sistema electromecánico con fricción, la cual se asume que se describe apropiadamente utilizando un modelo de fricción dinámica modificado a partir de su diseño no original para su aplicación apropiada. El sistema electromecánico de estudio es el sistema de visión artificial TVS No.3, desarrollado en el Instituto de Ingeniería de la UABC. El sistema TVS No.3 consiste principalmente en un sistema de escaneo láser que usa triangulación dinámica para obtener coordenadas 3D de cualquier objeto examinado en un campo de observación continuo. Para realizar el barrido láser el desempeño del sistema de posicionamiento del láser juega un papel fundamental para poder asegurar la correcta ubicación del punto en las coordenadas medidas en el campo de visión. Por lo anterior descrito, el objetivo principal del presente trabajo es el desarrollo de un antecedente teórico del análisis de compensación de fricción en sistemas de visión artificial que utilicen motores DC, abriendo la posibilidad de mejorar los diseños posteriores del sistema TVS No.3 y de más sistemas de visión artificial relacionados que han sido derivados de la novedosa teoría de triangulación dinámica. Se derivan conceptos básicos necesarios de modelado de sistemas de control y de control no lineal aplicado, así mismo, fundamentos teóricos del fenómeno de fricción, del sistema de posicionamiento láser del TVS No.3 y de la implementación digital del sistema de control. Se presenta la formulación de control de un algoritmo en lazo abierto y otro algoritmo de compensación de fricción en lazo cerrado para el sistema de posicionamiento láser, los cuales se implementan experimentalmente en los dos motores escogidos por diseño para ser utilizados en el TVS No.3. Se identifica el error de posicionamiento angular relativo de posicionamiento láser utilizando el algoritmo de lazo abierto analizando la respuesta ideal basada en un enfoque teórico que utiliza los par ́ametros físicos del motor DC. Se identifican los par ́ametros de fricción del motor basados en un modelo dinámico de fricción adaptado para su aplicación. Se demuestra la estabilidad asintótica global de posicionamiento en lazo cerrado del algoritmo de compensación de fricción. Se realiza implementación computacional y experimentación extensa de posicionamiento angular usando ambos algoritmos, cubriendo diferentes entradas, incluidos los ́angulos de referencia, voltaje de alimentación y la carga del motor DC, y utilizando técnicas de medición manuales y automáticas para garantizar la reproducibilidad y la repetibilidad del proceso antes y después ́es de la implementación ́on del control de compensación de fricción. Se presenta el análisis de resultados de la aplicación experimental del algoritmo de compensación y se demuestra que en general la aplicación del algoritmo de compensación de fricción logra un resultado de posicionamiento preciso en estado estable y en un tiempo relativamente breve en el posicionamiento láser del TVS No.3, fundamental para realizar el barrido 3D con láser.