Aportaciones a la identificación de señales impulsivas generadas por impactos

En este trabajo tesis se estudia el procesado de senales impulsivas generadas por impactos entre cuerpos rigidos. Uno de los problemas que se encuentran al trabajar con impactos es que su analisis generalmente se ve limitado a mediciones indirectas: debido a que las colisiones no se desarrollan directamente sobre el sensor, o bien, porque no es posible instrumentalizar el objeto de colisiona. Esto ocasiona que entre el sensor y el punto de impacto exista un medio de propagacion que distorsiona la senal medida. El desarrollo principal de esta tesis se enfoca al problema de como compensar o reducir los efectos de dicha distorsion. Para ello, se han investigado y desarrollado los siguientes puntos: 1) Estudio de la teoria mecanica del impacto y desarrollo de un modelo matematico del proceso de impacto entre dos cuerpos rigidos. A traves de este estudio se investigan las caracteristicas de las senales impulsivas generadas por colisiones. 2) Definicion de una metodologia experimental para generar impactos repetibles y determinar los parametros del modelo matematico. La metodologia se sustenta en el diseno e implementacion de un prototipo experimental para generar impactos controlados, entre un objeto de prueba y un impactor sensorizado. Para realizar los experimentos se han seleccionado como objetos de prueba un conjunto de cilindros, de aluminio, acero, bronce y laton, en distintos tamanos. Mediante un minucioso estudio y calculo de los parametros experimentales, se ha comprobado la validez del modelo matematico. 3) Estudio del problema de la medicion indirecta y propuesta de un metodo de procesado de senales, basado en redes neuronales artificiales, para determinar un filtro inverso que permite estimar la senal del impacto (la fuerza del impacto en funcion del tiempo). Esta metodologia adapta el proceso de entrenamiento a las caracteristicas de las senales impulsivas que se generan durante una colision, y que se han identificado a traves del estudio y modelado del proceso de impacto. El entrenamiento hace uso de senales reales, que provienen de impactos experimentales generados a distintas velocidades de impacto, y de senales generadas por el modelo matematico. 4) Propuesta de una metodologia para estimar el tipo de material y la masa de los objetos de prueba que colisionan. La problematica que se encuentra en este analisis radica en que tanto los objetos como sus respuestas, tienen caracteristicas similares. Con el metodo que se propone en este trabajo de tesis, se busca identificar de forma correcta las caracteristicas de los objetos. El procedimiento considera la extraccion de parametros de las senales vibratorias de los objetos y del uso de redes neuronales para identificar las respuestas. 5) Proceso de evaluacion experimental de los metodos propuestos. Para determinar la validez de los metodos de procesado antes descrito, primero se analizan los sensores mas adecuados para este tipo de senales, que al ser de muy corta duracion tienen un ancho de banda muy grande. En segundo lugar, se ha implementado un sistema medicion y adquisicion para senales impulsivas. Los resultados obtenidos muestran la validez de los metodos propuestos. Con respecto al modelo, se ha verificado su validez con los datos de los distintos objetos de prueba. Asimismo, se ha comprobado que con las senales experimentales, tambien de los distintos objetos de prueba, el metodo propuesto para mitigar la distorsion debida a la medicion indirecta opera de forma correcta. De la misma forma, el metodo propuesto para identificar el tipo de material y la masa de los objetos, ha generado resultados satisfactorios.