Desarrollo de un escáner ultrasónico para inspección de piezas mecánicas (2018)
Los ensayos no destructivos (NDE) son ampliamente usados en la industria e investigación. Estos ensayos permiten su uso en dos campos: en control de calidad y mantenimiento preventivo. Estos son muy utilizados por la precisión para determinar pequeñas fisuras de fatiga o imperfecciones en los materiales. En la actualidad, se pueden encontrar avances tecnológicos respecto a este tema, en donde la obtención de las grietas y caracterización de piezas por medio de ultrasonido se enfoca hacia la industria de soldaduras nucleares, teniendo en cuenta que la calidad de estos productos debe ser demasiado alta, además de la obtención de piezas por medio de transductores electromagnéticos como alternativas a ensayos a piezas secas y sin contacto a diferencia del uso de los piezoeléctricos. En el área de investigación, la Universidad Autónoma de Occidente cuenta con transductores de ultrasonido los cuales han sido adquiridos y otros fabricados por el grupo de investigación PAI +, estos son de bajo peso y de fácil manipulación. Actualmente en el grupo de investigación solo se ha trabajado con la caracterización y fabricación de estos transductores. Para la ampliación del uso de los transductores en temas relacionados con los ensayos no destructivos se requiere de un sistema de escaneo y de una interfaz para el manejo de los datos del transductor. De acuerdo a esto se genera la necesidad de un sistema para ensayos no destructivos el cual va a contar con un posicionador XY y una interfaz de control para la obtención de datos y muestra de estos al usuario. Este sistema permitirá trabajar con mayor fuerza los ensayos no destructivos en el grupo de investigación. El sistema de escáner ultrasónico consiste en una estructura hecha con perfiles de aluminio. Sobre esta estructura estará ubicado el sistema posicionador XY, este será el encargado de mover el transductor sobre la pieza que se desee estudiar. La pieza de estudio o phantom estará dentro de un acuario hecho en acrílico, dentro de este la pieza estará en inmersión en agua la cual servirá de acoplante de la onda. Seguido se hará un barrido en C de la pieza a estudiar, estos datos recogidos del barrido de la pieza se digitalizan por medio de un osciloscopio, este se encargará de enviar vía LAN los datos al computador para ser procesados por medio de una interfaz realizada en MatLab y por último mostrar al usuario estos datos en forma de modelo 3D en PARAVIEW. Para llevar a cabo con el cumplimiento del objetivo general de este proyecto, primero se desarrolló la estructura con perfiles aluminio de 20X20mm, esta estructura lleva la forma de un cubo y dentro de esta estará ubicado el acuario con la dimensión ya establecida durante el proceso de diseño. Como segundo paso se pasó a diseñar el sistema de posicionador XY para el transductor. El sistema posicionador se desarrolló utilizando poleas, ejes, rodamientos lineales de 8mm. Para mover el sistema se utilizaron dos motores paso a paso NEMA17 escogidos previamente durante el proceso de diseño. Además del uso de finales de carrera para seguridad del posicionador XY. Como tercer paso se desarrolló la etapa de potencia de los motores y el diseño de la interfaz de control, la etapa de potencia se hizo por medio del driver pololu A4988. Para el manejo del driver y el diseño de la interfaz se utilizó la tarjeta Arduino la cual maneja el microcontrolador ATmega 328. Se hizo uso de la tarjeta Arduino debido a la facilidad de uso que existe con Matlab por medio la herramienta Add-Ons. Por último, cabe recalcar que se hizo uso de equipos como el OLYMPUS 5077PR SQUARE WAVE PULSER/RECEIVER el cual se encarga de excitar con una señal de tensión desde los 100V-400V DC para poner a oscilar el piezoeléctrico del transductor, este equipo funciona como emisor y receptor al mismo tiempo, gracias a esto el ejercicio de recibir señales acústicas se vuelve fácil pues las señales que salen del transductor están al orden de las milis y micro voltios. Además de un osciloscopio AGILENT IFINII VISION 2022A el cual tiene un ancho de banda de 200MHz para poder digitalizar las señales de los transductores que funcionan a orden de los 5-15MHZ.