Sistema de identificación inalámbrica para automotores
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Sistema de identificación inalámbrica para automotores Presentation Transcript

  • 1. Juan David González González Francisco Javier Burgos Flórez Hugo Leonardo Alfonso Medina Bogotá D.C., junio de 2010 Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica Línea de Investigación, Innovación y Desarrollo Tecnológico XXVI MUESTRA DE MÁQUINAS Y PROTOTIPOS SISTEMA DE IDENTIFICACION INALÁMBRICA PARA AUTOMORES
  • 2. ANTECEDENTES Y FUNDAMENTACIÓN •Sistema actual para el seguimiento de llantas presenta baja seguridad y confiabilidad. •Fallas de lectura y escritura de información en las llantas. Se desea: •Identificacion rapida y precisa de la llanta •Digitalizacion inmediata de la informacion •Garantizar seguimiento y confiabilidad en las llantas
  • 3. Mercado Empresa: Dirigido al grupo Guerreros González S.A Servicios: Ofrece reparación, reencauche, ventas, asesoría y administración de llantas. Sedes: Bogotá, Duitama, Zipaquirá, Villavicencio, Bucaramanga, Cali, Barranquilla, entre otras. Localización de la Planta: Calle 13 # 87b – 95, Bogota D.C Trayectoria: •Mas de 50 años de labor. •Es líder en el marcado nacional •Entre sus logros: adquisición y modernización de la planta de reencauche de Goodyear, montaje de una moderna planta de reencauche en barranquilla y certificación ISO 9001 versión 2000, otorgada por la empresa certificadora internacional SGS
  • 4. PRESUPUESTOCategoría Concepto Cantidad Unidad Valor Marketing Revisión del Estado del Arte* 9 Horas Hombre $ 19.312,50 Diseño Trabajo del equipo de diseño* 168 Horas Hombre $ 360.500,0 0 Manufactura Dispositivo de Almacenamiento (Computador Portatil)*** 1 $ 1.200.000, 00 Validación del Prototipo Sensores Pasivos** 5000 $ 48.355.89 9,50 Lectores** 3 $ 17.408.12 3,82 Materiales para Pruebas* 2 Llantas en desuso $ 700.000,0 0 Pruebas de Laboratorio* 15*** Horas $ 1.200.000, 00 TOTAL $ 69.243.835,82 * Aportado por la Universidad Nacional de Colombia y el equipo de Diseño ** Bienes en el inventario de la compañía *** Sujeto a modificaciones según avance la etapa de diseño
  • 5. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE DISEÑO •Dirigido única y exclusivamente al grupo Guerreros González S.A •La empresa desea adquirir un sistema semiautomático, capaz de identificar de manera rápida y precisa el código de la llanta y transferir dicha identificación a un computador o dispositivo móvil para un posterior almacenamiento en una tabla Excel. •El sistema ha diseñar debe ser capaz de eliminar la problemática de control y perdida de llantas, además de ser a prueba de errores humanos.
  • 6. REQUERIMIENTOS DEL CLIENTE Los requerimientos del cliente fueron establecidos a partir de una entrevista personalizada con el personal administrativo y técnico de la empresa. Los representantes de la empresa fueron: •Jhon David Palomino, Coordinador del Departamento Técnico •Ernesto Lozano, gerente de flotas.
  • 7. Necesidad Especificación Técnica Unidad de Media Valor Ideal Valor Marginal Disminución del tiempo en la lectura de las llantas. Alta velocidad de transferencia de datos Bits por segundo 3Megabits/seg 9600 bits/seg Realiza la captura de datos de manera confiable Uso de tecnología RFID Error porcentual 0% 2% El sistema permita un orden en los datos almacenados y permita ser utilizado en software Microsoft Office. Base de datos compatible con software Excel Subjetiva Capaz de generar formato .xls (Excel) Compatible solo con editor de texto .txt Utiliza el material disponible (chips y lectores) Uso de chips logitag 160 y lectores korth KT45AC --- usar material disponible hacer uso de otro material Fácil operación Adquisición de información de manera digital Subjetiva Operacion sencilla operacion dificil Seguridad ante robo de las llantas Seguimiento de las llantas Porcentual de lectura correcto 100% 98% El chip soporte las condiciones de trabajo Altas temperatura de operación Grados centígrados 130 °C 100°C Facilidad de instalación Fácil ensamble en la llanta Tiempo Requiere pruebas no más de 20 min Baja relación entre el costo de la tecnología y el costo de la llanta Baja relación costo beneficio Porcentual 1.5 % 2% Aplicabilidad del sistema en las diferentes sedes de la empresa Facilidad de implementación en cualquiera de las sedes de la empresa Subjetiva 5 4 Tenga un tiempo de uso prolongado (durabilidad) Vida útil Años 6 años (2 Llantas) 3 años (1 llanta) Pueda ser utilizado para cualquier tipo de llanta Adaptabilidad del chip para cualquier tipo de llanta Subjetivo 5 4 Comunicación entre el lector y un dispositivo de almacenamiento portable (computadores portátiles, palm o celulares). Utilizar protocolos de comunicación bluetooth o RS232 Subjetivo 0 – 5 __ Identificar el funcionamiento y los módulos de operación del lector korth Entrega de Manual de operaciones del sistema Subjetiva 0 – 5 5 Bajos costos de mantenimiento Bajos costos de mantenimiento Porcentaje del total del producto 5% 10%
  • 8. ANÁLISIS DE LA COMPETENCIA (BENCHMARKING) El sistema a implementar es nuevo en el país, por lo cual no posee competencia más que la de los sistemas tradicionales de marcado de llantas, claramente esto ofrece una oportunidad comercial para la empresa ya que estarían ofreciendo un nuevo producto a nivel nacional. Proceso actual de adquisición de información de llantas: •Procedimiento actual a cargo de un técnico. •Uso de una plantilla y posterior digitalización. •Tráiler y cabezote leídos por separado •Una vez registrada esta información en la plantilla, el técnico debe dirigirse a un computador y digitalizar dicha información en una base de datos consolidada en Microsoft Excel.
  • 9. ESPECIFICACIONES DE INGENIERÍA (QFD) QFD – sistema RFID
  • 10. FUNCIONES: DIAGRAMA DE DESCOMPOSICIÓN FUNCIONAL
  • 11. GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
  • 12. GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
  • 13. GENERACIÓN DE CONCEPTOS: VALORACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN GENERADAS
  • 14. PRESENTACIÓN DE LA ALTERNATIVA DE DISEÑO GLOBAL DOMINANTE Y JUSTIFICACIÓN
  • 15. GENERACION Y EVALUACION DEL PRODUCTO 1. Restricción impuesta por la empresa privada Guerreros González para la realización del proyecto fue la utilización de las tecnologías y los dispositivos RFID que ella había adquirido desde hace un tiempo para el mismo objetivo 2. Por este motivo, esta etapa de generación de producto como fase primordial en la realización de un diseño adecuado, no es aplicable al sistema de detección RFID que se está desarrollando. 3. No es necesaria la selección de materiales, técnicas de producción, identificación de componentes físicos independientes (piezas), descomposición de piezas, creación y definición de interfaces para funciones, ni conexiones de estas interfaces con materiales del producto, mejora del material o procesos de producción, o mejoras de componentes. 4. El sistema no cuenta con un diseño mecánico ni con un diseño electrónico a realizar. El sistema se basa en el almacenamiento de información de las llantas identificadas por cada código (número de código, posición, profundidad, presión, etc...), la generación de un archivo en formato .xls con la información obtenida de cada llanta
  • 16. RESTRUCTURACION DEL PROYECTO • La restructuración realizada al proyecto del sistema RFID para la empresa guerreros González consistió principalmente en un cambio en la aplicación o fin del mismo. Por lo tanto, la nueva dirección otorgada al proyecto es el desarrollo de un sistema portátil de envío de datos de forma inalámbrica y mediante tecnología de comunicación Bluetooth o Zigbee, los cuales ofrecen una forma confiable de envío de datos hacia un dispositivo portátil o computador de escritorio. • Desarrollar un sistema de seguridad y de identificación de vehículos que deban ser registrados a la hora de entrar a un establecimiento de alta seguridad, ya sea guarniciones militares, empresas públicas o privadas, bancos, centros comerciales, etc. • El sistema contará con una base de datos que almacene la información concerniente a cada vehículo (placa, propietario, modelo, entre otras) que delimiten la entrada de un vehículo al establecimiento o su estancia en el perímetro del mismo. El nombre otorgado al nuevo sistema es “Sistema de Identificación de automotores por medio de tecnologías de comunicación inalámbricas Zigbee y Bluetooth”. • La modificación a realizar está involucrada directamente con la etapa de envío de información por medios inalámbricos con las diferentes pruebas realizadas de su funcionamiento.
  • 17. GENERACIÓN Y EVALUACIÓN DEL PRODUCTO •ARQUITECTURA DEL PRODUCTO: El sistema es netamente modular caracterizado principalmente por un circuito electrónico encargado del almacenamiento y transmisión del código de identificación junto con un software informático para el almacenamiento y control de los codigos. •COMPONENTES ESTANDARIZADOS: 1. 2 Módulos Zigbee (XB24-AWI-001) y módulos Bluetooth (Parani-ESD110): 2. PIC 16F877A: 3. Componentes electrónicos varios. •HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA: El subsistema de diseño mas complejo a realizar fue el circuito electrónico programado para el almacenamiento y envío del condigo de identificación. 1. Documentación 2. Asesorías 3. Software Java, Proteus, Solid edge y Mplab.
  • 18. Procesos de Fabricacion FABRICACION Y ENSAMBLE DE LA CAJA PROTECTORA: El diseno de la caja es realizado en Solid Egde y su realizacion fisica se genera mediante procesos de manufactura (sierra circular, taladrado). FABRICACION DE LA BAQUELA: El diseno es elaborado con el software Proteus y su baquelado es realizado por medio de una solucion de cloruro ferrico con agua caliente. El ensamblaje de los componente se hace mediante procesos de soldadura de estano.
  • 19. ANALISIS ECONOMICO Categoria Material Medida Costo por Unidad Cantidad Total Mecanicos Acrilico m2 $ 160,000.00 0.04 $ 6,400.00 Manufactura h $ 20,000.00 1 $ 20,000.00 Bisagra $ 5,000.00 2 $ 10,000.00 Tornillos $ 300.00 4 $ 1,200.00 Soportes $ 600.00 4 $ 2,400.00 Velcro $ 8,000.00 1 $ 8,000.00 Electronicos Comonentes Discretos $ 18,000.00 1 $ 18,000.00 Baquela $ 20,000.00 1 $ 20,000.00 Adaptador Para Carro $ 15,000.00 1 $ 15,000.00 Inalambrico Modulos Zigbee $ 86,000.00 2 $ 172,000.00 Modulo Bluetooth $ 150,000.00 1 $ 150,000.00 TOTAL $ 423,000.00 Costo sistema de identificacion de automotores
  • 20. Categoria Material Medida Costo por Unidad Cantidad Total Mecanicos Acrilico m2 $ 160,000.00 0.037 $ 5,920.00 Manufactura h $ 20,000.00 1 $ 20,000.00 Bisagra $ 5,000.00 2 $ 10,000.00 Tornillos $ 300.00 4 $ 1,200.00 Soportes $ 600.00 4 $ 2,400.00 Velcro $ 8,000.00 1 $ 8,000.00 Electronicos Comonentes Discretos $ 18,000.00 1 $ 18,000.00 Baquela $ 20,000.00 1 $ 20,000.00 Adaptador Para Carro $ 15,000.00 1 $ 15,000.00 Inalambrico Modulos Zigbee $ 86,000.00 1 $ 86,000.00 TOTAL $ 186,520.00 Costo para clientes (prototipo)
  • 21. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA MODO DE FUNCIONAMIENTO Sistema RFID para la identificacion y seguimiento de llantas:El sistema permite un mecanismo de adquisición de códigos provenientes de chips insertos en una de las paredes de cada una de las llantas, cuya codificación es única, lo que permite un control adecuado de estas durante los diferentes procesos de transporte que se realizan entre las diferentes ciudades del país por parte de los camiones. El sistema realiza la adquisición de los códigos mediante tecnología RFID utilizando el lector Korth RFID, el cual, mediante una señal electromagnética, carga eléctricamente al circuito del chip, el cual emite automáticamente una señal electromagnética de respuesta que lleva codificado su código. Esta señal es capturada por el lector y enviada por este mediante transmisión por protocolo bluetooth y es comunicada hacia el computador portátil, el cual almacena dicha información y genera una lista de parámetros modificables por el usuario. Estos parámetros son guardados posteriormente en un archivo de Microsoft Excel, para su posterior uso por la empresa en su base de datos del camión y de las llantas. Identificación de automotores: El dispositivo de almacenamiento y envío del código de ID. Estará incorporado en el automotor al cual se le desea tener control. El conductor del vehículo deberá ingresar la orden del envío del dato por medio de un pulsador. Una ves enviado el código el modulo de recepción (computador con el programa de identificación), este captura el dato y compara el código con la información almacenada en la base de datos; esto permite que el automotor sea identificado como un vehículo de confianza y le sea permitido el ingreso al edificio.
  • 22. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
  • 23. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA
  • 24. APORTE Y VALOR SOCIAL DEL DISEÑO El sistema realizado para la empresa Guerreros (Sistema RFID). •Ha permitido una disminución en errores de lectura y registro de información. •Adicionalmente se ha logrado un seguimiento de las llantas, permitiendo con ello la identificación de llantas robadas. •Como logro adicional, la empresa ha obtenido una mayor credibilidad en cuanto a la administración y control de las llantas de sus clientes. Para el segundo sistema del proyecto (Identificación de automotores) •se logra una nueva aplicación de seguridad en cuanto al control de automotores en la entrada de establecimientos de alto nivel de seguridad. Solución en términos económicos: •Para el primer sistema, en términos de dinero la empresa Guerreros Gonzalez reduce costos en perdidas y mantenimiento de llantas •el valor del producto ofrecido por la empresa adquiere una mayor valorización debido al control y seguridad que se ofrece con el nuevo sistema
  • 25. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Tanto la comunicación inalámbrica como la RFID plantean una alternativa para la identificación y control de gran variedad de productos, en tal medida, su uso en la industria se extiende a todo tipo de aplicaciones y servicios. Las tecnologías de comunicación inalámbrica permite un control de equipos y productos a grandes distancias de comunicación (50 m), sin embrago, si la variable distancia no es relevante para el diseño del sistema, la mejor alternativa es el uso de tecnología RFID con tags pasivos. Si se decide por la implementación de tecnología RFID, existe una mejor alternativa a la utilizada por la empresa Guerreros (tags pasivos), la cual consiste en el establecimiento de dispositivos tipo activos los cuales poseen la capacidad de capturar tanto el código de Identificación como otras variables (Temperatura, tiempos) a distancias medias de 5 m.
  • 26. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Y HERRAMIENTAS DE INGENIERÍA EMPLEADAS [1] ULRICH KARL, EPPINGER STEVEN; Diseño y desarrollo de productos, Enfoque Multidisciplinario. Editorial McGraw-HILL. 2004. 11-70p. [2] Documentos del curso, presentaciones y diapositivas de clase. [3] Fichas técnicas de módulos Bluetooth y Zigbee [4] hoja de datos de PIC16F877A [5] database for objects: recurso informativo de Java para base de datos. SOFTWARES EMPLEADOS PARA EL DESARROLLO DE LA MÁQUINA 1. Solid egde Version 20 2. Proteus Version 7.6 3. Eclipse 3.4.1
  • 27. MUCHAS GRACIAS Juan David González González –judav-gon@hotmail.com Francisco Javier Burgos Flórez – fcojbf@hotmail.com Hugo Leonardo Alfonso Medina – leoco33@hotmail.com