Diseño asistido por computadora
Juan Salvador Juárez Valdivia
Evé Almendra Fonseca Orozco
Grupo 401
Utilidad de los sistemas de
computo en diseño electrónico.
Aplicación en la industria.
Diseño de prototipos.
Producción masiva.
Física de los sistemas
semiconductores.
Unidad 2: Diagramas esquemáticos.
Uso de los diagramas esquemáticos
y ejemplos.
Programas para el
diseño de esquemáticos.
Configuración del
programa.
Organización de
opciones.
Instrucciones y
subinstrucciones de ejecución.
Interfase DOS.
Movimiento del
cursor en la hoja de trabajo.
Desarrollo de
nuevas bibliotecas.
Definición de
Macros.
Impresión del
diseño.
Unidad 3: Diseño de circuitos impresos (PCD).
Capacidades y
especificaciones de dibujo.
Funciones basicas.
Creación y
modificación de un circuito impreso.
Creación de
bloques.
Impresión de
diseño,
Control de capas
del circuito impreso.
Trazo interactivo
de rutas.
Reducciones y ampliación
del circuito impreso.
Técnicas
avanzadas.
Unidad 4:
Prueba de prototipos.
Pruebas virtuales.
Limitantes.
Edición de
prototipos en pantalla.
Instrumento de
medición.
Evaluación de
resultados.
Unidad 5:
Unidades integradas.
Limitantes del empleo
de utilerías no integradas.
Facilidades de
programas.
LOS SISTEMAS CAD/CAM/CAE.
La automatización de los procesos industriales a través de los años ha dado
lugar a un avance espectacular de la industria. Todo ello ha sido posible
gracias a una serie de factores entre los que se encuentran las nuevas
tecnologías en el campo mecánico, la introducción de los computadores, y sobre
todo el control y la regulación de sistemas y procesos.
La incorporación de los computadores en la
producción es, sin lugar a dudas, el elemento puente que está permitiendo
lograr la automatización integral de los procesos industriales. La aparición de
la microelectrónica y de los microprocesadores ha facilitado el desarrollo de
técnicas de control complejas, la robotización, la implementación de sistemas
de gobierno y la planificación. Todos éstos elementos llevan consigo la
reducción de costos, el aumento de la productividad y la mejora de calidad del
producto.
La primera época de la automatización estuvo marcada
por la aplicación de dispositivos capases de controlar una secuencia de
operaciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática. Además, a
nivel de empresa, se desarrolló el concepto de producción continua tanto para
la fabricación de productos típicamente continuos, como para los de tipo
discreto.
La segunda época, desde la 2da. Guerra Mundial hasta
nuestros días, se ha caracterizado por la aparición de la microelectrónica y
con ello la de los computadores, y a su vez por el gran avance de la Teoría del
Control. También en ésta época, la introducción de los robots industriales en
la fabricación de series pequeñas y medianas ha incrementado sustancialmente la
flexibilidad y autonomía de la producción. El diseño electrónico asistido por
ordenador, que personalizaremos mediante las siglas D.E.A.O. o su equivalente
anglosajón de C.A.D./C.A.M. de tipo general.
Las principales aplicaciones del CAD/CAM se dan en
dos campos de acción: el mecánico y el electrónico, dominando el primero con un
58 % del mercado, mientras que el diseño electrónico alcanza solo el 19 %,
según datos referidos a 1988. Esto debido al que el nivel tecnológico al que se
ha llegado exige un gran conocimiento del mismo a la hora de diseñar programas
de realizar de circuitos integrados, principalmente.
El mercado de CAD electrónico, conocido como EDA
(Electronic Design Automation) ha experimentado, a lo largo de 1989, una serie
de uniones, fusiones y alianzas entre empresas del sector que posibilitan la
oferta de una serie de productos capaces de funcionar en entornos más amplios.
-A los finales de los 80, las tecnologías de
integración RISC y CISC ponen a disposición del fabricante de software máquinas
sin limitaciones tecnológicas, capases de desarrollar aplicaciones cada ves mas
complejas, de modo que los actuales PC`s equipados con el 80386 o 80486, se
solapan tanto en prestaciones de la CPU como en el precio con las actuales
workstations, término que va ligado indisolublemente cada vez que se habla de
CAD/CAM/CIM/CAE.
En éste tipo de técnicas en donde el CAD/CAM/CAE ha
puesto de relieve la importancia de automatizar informáticamente cualquier
proceso industrial desde el diseño hasta la fabricación. Esta informatización
va a incidir de forma directa sobre el proceso de varias formas:
* Reducción de tiempos y mayor sencillez en la etapa
de diseño.
* Seguridad de un correcto funcionamiento, ya que se han simulado el prototipo
sin necesidad de construirlo.
* Fácil integración, sin problemas adicionales, en una cadena de fabricación.
* Obtención de un producto económico, de óptima calidad y en el menor tiempo
posible.
INGENIERIA
ASISTIDA POR COMPUTADORA. (Sistemas CAE).
Bajo el nombre de ingeniería asistida por computador (Computer Aided
Engineering) se agrupan habitualmente tópicos tales como los del CAD y la
creación automatizada de dibujos y documentación. Sin embargo, el concepto de
CAE, asociado a la concepción de un producto y a las etapas de investigación y
diseño previas a su fabricación, sobre todo cuando esta ultima es asistida o
controlada mediante computador, se extiende cada vez mas hasta incluir
progresivamente a la propia fabricación. Podemos decir, por tanto, que la CAE
es un proceso integrado que incluye todas las funciones de la ingeniería que
van desde el diseño propiamente dicho hasta la fabricación.
EVOLUCION DEL CAE.
Antes de la aparición de los paquetes de diseño, los diseñadores solo contaban
con su ingenio y un buen equipo de delineantes que transportaban al papel sus
ideas con un cierto rigor, como por ejemplo, un plano de montaje de PBC con sus
dimensiones, taladros, pistas, etc. Es quizás, por éste motivo, por el que los
primeros paquetes de diseño surgieron como replica a éstos buenos dibujantes,
con la ventaja de la facilidad de uso, edición y rapidez.
Conforme el hardware evolucionaba y disminuían los costes de los
equipos, los programas eran más rápidos y las bases de datos de mayor tamaño,
fue apareciendo un fenómeno de insatisfacción en los usuarios, un buen programa
de dibujo no bastaba, era necesario un sistema que diseñara el producto desde
el principio (dibujar el esquema) hasta el final (placa de circuito impreso
terminada), siguiendo unas reglas de diseño.
Como consecuencia de
éstas necesidades surgieron los paquetes de CAE, cuyas reglas de diseño
referidas al CAE ELECTRONICO, podemos tipificarlas en:
* Capturas de esquemas.
* Diseño de circuitos analógicos y digitales.
* Simulación lógica y analógica de dichos circuitos.
* Análisis térmico.
* Diseño de PCB.
* Proceso de electromecánica.
Las ventajas de uso de
los paquetes CAE son:
·
Facilidad
y comodidad en el diseño.
* Rapidez, exactitud y uniformidad en la fabricación.
* Alto porcentaje de éxito.
* Eliminación de la necesidad de prototipos.
* Aumento de la productividad.
* Productos más competitivos.
CARACTERISTICAS.
Las características de cualquier paquete de CAE, partiendo de la
base del CAD, podemos enfocarlas bajo dos aspectos y en cada uno de estos
aspectos, dos niveles: HARDWARE y SOFTWARE:
En el ámbito de HARDWARE:
A nivel de SOFTWARE:
CARACTERISTICAS
ESPECIFICAS DE UN PAQUETE CAE.
El
futuro se muestra ambicioso tecnológicamente hablando, por la introducción de
las Células de fabricación flexible y el gran avance de los Computadores y de
los Robots. Todo ello lleva a pensar que en un futuro próximo la "FABRICA
AUTOMATICA" será una realidad.
DISEÑO/FABRICACION ASISTIDA POR COMPUTADORA (SISTEMAS CAD/CAM).
Existe la tendencia a la clasificación de disciplinas de la Ciencia
en conjuntos disjuntos. Este podría ser el caso de los sistemas CAD/CAM.
El diseño y fabricación con ayuda de computador, comúnmente llamado
CAD/CAM, es una tecnología que podría descomponerse en numerosas disciplinas
pero que normalmente, abarca el diseño gráfico, el manejo de bases de datos
para el diseño y la fabricación, control numérico de máquinas herramientas,
robótica y visión computarizada.
Históricamente los CAD comenzaron como una ingeniería tecnológica
computarizada, mientras los CAM eran una tecnología semiautomática para el
control de máquinas de forma numérica.
Pero éstas dos disciplinas se han ido mezclando gradualmente hasta
conseguir una tecnología suma de las dos, de tal forma que los sistemas CAD/CAM
son considerados, hoy día, como una disciplina única identificable. La
evolución del CAD/CAM es como sigue:
SISTEMAS PIS. (Sistema de información de Imágenes)
Un sistema de éste tipo es una forma especial de sistema de información que
permite la manipulación, almacenamiento, recuperación y análisis de datos de
imágenes. La lista de nuevas aplicaciones dentro del procesamiento digital de
imágenes ha crecido al incluir CAD interactivo, procesamiento de datos
geográficos, sensores remotos para estudiar los recursos de la tierra,
procesamiento de datos relativos a economía agrícola, aplicaciones a la
cartografía y a la realización de mapas.
ANALISIS DE IMAGENES VARIABLES EN EL TIEMPO. (Sistemas CATVI)
Los CATVI comprenden métodos y técnicas de procesamiento de imágenes variables
en el tiempo, con el fin de encontrar diferencias entre las secuencias de una
escena, transmitida por un sensor de visión y almacenadas en un computador, y
que son causadas por el movimiento de objetos o del sensor.
SISTEMAS FMS. (Sistema de Fabricación Flexible)
La arquitectura de la red de ordenadores en un FMS es jerárquica con tres
niveles de operación. Un computador, maestro o principal, ejerce el control del
sistema de computadores, el segundo nivel de computadores subordinados al
principal se denomina Módulo de Control Numérico, el cual supervisa las
operaciones de la máquina-herramienta.
SISTEMAS AM. (Fabricación Autónoma)
Los Sistemas AM están relacionados con las metodologías de tomas de decisión
necesarias para la planificación y el control. Los AM pueden descomponerse en
dos niveles, la Fábrica y la Célula de fabricación.
SISTEMAS ISIS. (Sistema de Inteligencia Artificial)
Es un sistema de Inteligencia Artificial capaz de solucionar el problema de
cómo construir de forma precisa en el tiempo adecuado, los inventarios reales y
manejarlos en el ambiente de una empresa.
CELULAS TRANSPORTABLES.
Es un sistema diseñado para usar una gran variedad de máquinas (cada una de las
cuales se comunica con el sistema en diferentes lenguajes), Coordinarlas y
operar con ellas sin fallos.
4.- INTRODUCCION AL OrCAD
OrCAD es un programa de los
más recientes y populares en captura de esquemáticos. Es un flexible y completo
paquete de captura de esquemáticos, fácil de usar que se apoya de un menú que
maneja comandos para la ayuda de creación, edición, impresión, respaldo y
trazado de diagramas esquemáticos. Desarrollado específicamente para correr en
computadoras IBM personal y compatibles. OrCAD soporta las tarjetas para
gráficos, impresoras y plotters. Este paquete elimina la necesidad de un
hardware especial o equipo fuera de lo standard.