Reporte de Residencias

 

DEPARTAMENTO DE METAL-MECÁNICA

NOMBRE DEL PROYECTO

CÁMARA DE DETECCIÓN DE GRASA  

“

”

EMPRESA ADIENT  ADIENT MATAMOROS 

INFORME TÉCNICO QUE PARA ACREDITAR SU

RESIDENCIA PROFESIONAL PRESENTA: Juan Daniel Chaires No. de Control: 15260122 Semestre:

 Alumno de la Carrera:

INGENIERÍA ELECTRONICA

H. MATAMOROS, TAMAULIPAS, MÉXICO.  AGOSTO-DICIEMBRE 2018  

 

Agradecimientos Primero quiero agradecer a Dios por darme d arme la oportunidad de llegar a este momento de mi vida. A mi familia por siempre darme todo en la vida y ayudarme ha culminar mi carrera profesional, por siempre apoyarme y creer en mí. Gracias a mi padre padr e por ser mi ejemplo de una persona honrada, trabajadora y que todo mundo tiene en buena estima, gracias a mi madre por ser mi ejemplo de lucha, de siempre seguir adelante, de nunca darme por vencido, que cualquier cosa que quiera la puedo lograr porque yo soy capaz de eso y más. Gracias a mis hermanos que con su ejemplo me han enseñado a ser mejor cada día y principalmente a Eulises que siempre he tenido su apoyo incondicional.  Agradezco a Perla Marín por siempre brindarme su apoyo y motivarme a ser mejor cada día. Gracias a mis amigos y compañeros por siempre estar conmigo, que, aunque no siempre fueron la mejor influencia, nunca me dejaron atrás y conté con ellos en todo momento, gracias por nunca darme la espalda. Gracias a mis maestros por compartir siempre su conocimiento, por dedicarnos su tiempo y paciencia, por enseñarme lo que ahora sé. Gracias, porque no solo compartieron su conocimiento, sino, también su experiencia, sus anécdotas, sus consejos y algunos inclusive hasta su amistad, gracias a todos ustedes. y, por último, pero no menos importante, gracias a M.C. Ofmara Yadhira Acosta Rodríguez por creer en mí y en mi proyecto, y darme su apoyo.

 

 

Resumen Este proyecto fue pensado para cerrar una queja de cliente creada por el defecto de faltante de grasa en el “track” en el area de producción “Gemini”. Este proyecto

consiste en la instalación de un sistema de visión que sea capaz de detectar el faltante de grasa, este sistema trabajará de la mano con un PLC Siemens S7-300 y se comunicarán entre sí por medio de I/O (Entradas/salidas).En este proyecto se aprenderá a utilizar el software IV-Navigator, el software Step 7 de Siemens, conexiones eléctricas y se tendrá una participación en el estudio “R&R” (repetibilidad y reproducibilidad).

 

 

INDICE Portada  Agradecimientos Resumen Introducción……………………………………………………………………………… .1 1. Generalidades del proyecto …………………………………………………………..1   1.1. Problemas a resolver ………………………………………………………………..1 ………………………………………………………………..1   1.2. Objetivos……………………………………………………………………………...2   1.3 Justificación…………………………………………………………………………..2   2. Marco teórico (fundamentos teóricos)………………………………………………3   2.1. Sistemas de Visión………………………………………………………………….3   2.2. Controlador lógico programable (PLC)…………………………………………....8   2.2.1 Elementos…………………………………………………………………………..9   3. Procedimiento y descripción de las actividades realizadas…………………..15  4. Conclusiones, recomendaciones y experiencia profesional adquirida………….22  5. Competencias desarrolladas y/ y/o o aplicadas aplicadas……………………………………….23   6. Fuentes de información……………………………………………………………...24  

 

 

Introducción En este documento se encuentra todo lo relacionado con la instalación y programación de un sensor de visión Keyence IV-G500, también se mostrará un poco de las herramientas que se utilizaron en el software IV-Navigator, tipos de conexiones que se utilizaron, interacción con el PLC y estudios que se realizaron.  Adient es una fábrica dedicada al ensamble de los asientos para automóviles de diferentes marcas, como industria ha ido creciendo desde el momento que era Johnson Controls, Inc. Y finalmente me tocó presenciar el cambio a Adient, todo esto da por hecho que es una fábrica que evoluciona con el paso de los años y así cómo evoluciona la empresa, también lo hacen los empleados que trabajan en ella.  Adient también es una empresa en la que se puede adquirir nuevos conocimientos, porque los problemas que se llegan a presentar en ella se solucionan en equipo y se tratan de solucionar en el momento y crear alternativas para que este no se vuelva a repetir.

 

 

1. GENERALIDADES DEL PROYECTO. 1.1. Problemas a resolver, priorizándolos:   Queja de cliente.

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  Sorteo de material por falta de grasa.



  Pago de tiempo extra por sorteo.

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  Conformidades en auditorias por falta de detección.



  Evitar contenciones y retrabajos.



1

 

 

1.2.

Objetivos:

Diseñar y desarrollar un sistema efectivo y profesional que permite detectar con facilidad la presencia de grasa en el producto, por medio de un sistema de visión que permitirá ofrecer productos de calidad y de esta manera brindar al cliente una compra segura y satisfactoria. 1.3.

Justificación:

Con el paso del tiempo se ha aumentado la queja por parte del cliente al descubrir que la compra realizada no fue exitosa, ya que el producto vendido no cumple con las peticiones deseadas. La empresa ha tratado de disminuir el problema presentado, sin embargo, sus métodos no han sido del todo efectivos, por ello, es el motivo de este proyecto de dicha investigación, para así, as í, poder eliminar el defecto de faltante de grasa, evitar altos costos de sorteo y lo más importante, cumplir con la satisfacción del cliente de la empresa. Cabe mencionar que no sólo el cliente estaría conforme con su compra, sino que también la empresa tendría gran ventaja al evitar el tiempo extra que se generaba por realizar contenciones y sorteos provocados por material no conforme.

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2.

MARCO TEORICO (FUNDAMENTOS TEORICOS).

2.1. Sistemas de Visión. En el año 1826 el químico francés Niepce (1765-1833) llevó a cabo la primera fotografía, colocando una superficie fotosensible dentro de una cámara obscura para fijarla imagen.

Posteriormente, en 1838 el químico francés Daguerre (1787-1851) hizo el primer proceso fotográfico práctico. Daguerre utilizó una placa fotográfica que era e ra revelada con vapor de mercurio y fijada con trisulfato de sodio. Se puede definir la “Visión  Artificial” como un campo de la “Inteligencia Artificial”  Artificial” que, mediante la utilización de

las técnicas adecuadas, permite la obtención, procesamiento y análisis an álisis de cualquier tipo de información especial obtenida a través de imágenes digitales.

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Lois Jacques Mandé Daguerre Desde que se inventó la fotografía se ha intentado extraer características físicas de las imágenes. La Astronomía avanzó enormemente con el análisis de imágenes recibidas por los telescopios. Sin embargo, el momento histórico que hace que estas técnicas confluyan y den un cuerpo de conocimiento propio, surge en la década de los 80. La revolución de la Electrónica, con las cámaras de vídeo CCD (“chargecoupleddevice ”) y los microprocesadores, junto con la evolución de las

Ciencias de la Computación hace que sea factible la Visión Artificial. El concepto de Visión Artificial es más amplio y recupera para sí, todos los conocimientos de análisis de las imágenes desempeñado por otras disciplinas desde los albores de la fotografía.

 

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Primer cámara de video CCD

Primer microprocesador

En los últimos años, los sistemas de visión artificial han evolucionado tanto tecnológicamente como en la propia filosofía del sistema de visión. Esto ha implicado cambios sustanciales en la forma de interpretar la visión como una herramienta standard para el análisis de procesos. Los sistemas de visión hasta hace poco tiempo eran una apuesta por la innovación y por la calidad en el proceso de fabricación. En la actualidad un sistema de visión es una necesidad referente a la calidad del producto y a la reducción de costes a nivel productivo. La innovación sigue existiendo pero a un nivel de aplicación más exigente. En muchos casos la visión viene impuesta por po r el cliente final. Además son fundamentales a la hora de resolver los problemas que acontecen en el control de procesos de fabricación que se llevan a cabo en continuo. Además, constituye una herramienta de gran ayuda en la producción de la mayoría de los procesos industriales donde se ha implementado la automatización de dichos procesos. Las técnicas de visión por computadora han madurado a gran velocidad en los últimos veinte años. Los primeros sistemas prácticos de visión por computadora se

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basaban en imágenes binarias (blanco y negro) que se procesaban por bloques ventanas o píxeles. Rápidamente los algoritmos alcanzaron un nivel de desarrollo en el cual era posible reconocer el contorno del objeto y su posición po sición en la imagen.

Ejemplo de imagen binaria Sin embargo se hizo obvio que este tipo de tecnología no era lo suficientemente robusta para formar parte de la industria. Los clientes demandaban sistemas que pudieran operar por meses sin necesitar servicio, en condiciones de luz variable, sin importar la textura de los objetos y una velocidad de operación alta. El siguiente paso en el desarrollo de la visión por computadora fue la introducción de los sistemas de intensidad de gris. En esta tecnología cada elemento de la imagen, o píxeles, se representa con un número proporcional a la intensidad de gris del elemento. La principal ventaja de esta técnica es que puede corregir las variaciones locales de iluminación. Los sistemas intensidad de gris pueden operar en cualquier 6

 

 

tipo de iluminación, ya que pueden encontrar el contorno de los objetos buscando cambios en los valores de intensidad de los píxeles. Los sistemas de visión por computadora de vanguardia operan sobre estructuras en lugar de píxeles. Estos sistemas requieren poderosos procesadores de imágenes para procesar la gran cantidad de datos recibidos en la entrada del sistema y calidad digital de las imágenes. Un procesador típico utiliza una arquitectura de alta velocidad en paralelo y opera a velocidades de cerca de mil millones de cálculos sobre las imágenes por segundo. Los sistemas de visión por computadora utilizan las técnicas de reconocimiento de imágenes para interpretar las propiedades de una imagen, compararla con su base de datos e identificarla como un objeto conocido. Esta tecnología y otros métodos básicos de procesamiento de imágenes se aplican actualmente en tareas como identificación de caracteres, diagnóstico médico, tecnología del espacio, detección de fisuras en la producción de vidrio, tratamiento de residuos sólidos urbanos, reconocimiento de huellas digitales, conversión texto-voz, la clasificación de cuerpos celestes, además de otras relacionas con la robótica, como la neutralización de explosivos, los análisis sanitarios o el conteo de árboles a partir de fotografías aéreas.

2.2. Controlador lógico programable (PLC) 7

 

 

El PLC es un controlador lógico programable, es decir “un sistema  computarizado

que puede ser programado para controlar automáticamente la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y procesos”. En la siguiente figura  se muestra el esquema de control de una máquina o proceso. El PLC facilita la solución de problemas de automatización y control en las industrias. Es un dispositivo muy flexible y de gran capacidad de procesamiento que se puede adaptar a cualquier tipo de requerimiento, ayudando a mejorar los niveles de producción de una planta.

Sistema de Control.

La secuencia básica de operación del PLC es: • Lectura de señales desde la interfaz  de entradas. • Procesado del programa para obtención de las señales de control.  • Escritura de señales en la interfaz de salidas.  

2.2.1 Elementos. El PLC está constituido por cuatro elementos principales:  

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• Fuente de Alimentación  • CPU  • Memoria  • Módulos de Entradas y Salidas • Módulos de Comunicación 

Otros componentes que permiten su operación son: la unidad de programación, los dispositivos periféricos y algunos módulos especiales, dependiendo de la aplicación. • Fuente de alimentación  “Proporciona el voltaje y la corriente necesaria para el e l funcionamiento del CPU y las

diferentes tarjetas del PLC” que están conectadas a través de un bus interno. La tensión es normalmente 110/220Vac de entrada y 24Vdc de salida. La fuente de alimentación incorpora una batería que se utiliza como energía de respaldo r espaldo de corta duración. La alimentación a los circuitos E/S se realiza en circuitos independientes con otras fuentes o directamente del transformador a 48/110/220 Vac o 12/24/48 Vdc, ya que las E/S necesitan más potencia. • CPU 

La Unidad de Procesamiento Central es la parte inteligente del sistema. Consulta el estado de las entradas e interpreta las instrucciones del programa de usuario para 9

ordenar la activación de las salidas correspondientes. El CPU realiza una gran

 

 

cantidad de operaciones: lógicas, aritméticas, de control y de transferencia de información. El CPU en el PLC contiene los siguientes elementos: unidad aritmética lógica (ALU), ( ALU), unidad de control (UC), acumuladores, flags, contadores, bus interno, temporizadores. En la se puede ver un esquema de la CPU.

 Arquitectura del CPU.   Memoria



Las memorias guardan la información con la que funciona el PLC. Esta información es la de sistema (firmware) y la de usuario. El firmaware es un programa grabado por el fabricante que establece la lógica de más bajo nivel que controla c ontrola los circuitos electrónicos de un dispositivo. La información de usuario es la que el PLC necesita para ejecutar el control y la constituyen los datos del proceso y los datos de control.   Memoria interna



 Almacena los datos del proceso como son el estado de las variables que maneja el 10

controlador, imágenes de E/S, contadores, relés internos, señales de estado, datos

 

 

alfanuméricos, temporizadores, constantes, información para las comunicaciones. Las variables contenidas en la memoria interna, pueden ser consultadas y modificadas continuamente por el programa por lo que se construye constru ye con dispositivos RAM.   Memoria de programa



 Almacena los datos de control, entre estos tenemos el programa escrito por el usuario para su aplicación, las instrucciones de usuario, la configuración del PLC, el número de E/S, el modo de funcionamiento. Cada instrucción del usuario ocupa una dirección del programa. Las memorias de programa son siempre de tipo permanente: RAM con batería, EPROM o EEPROM. La siguiente figura muestra un esquema de las memorias de un controlador lógico programable.

Memoria en el PLC La comunicación entre el PLC y los dispositivos de su entorno es muy importante. Las formas como los PLC intercambian datos son muy variadas. Un PLC puede tener integrado un puerto de comunicación serial, que puede cumplir con distintos

 

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estándares de acuerdo al fabricante, o se pueden añadir módulos de comunicación a su estructura, con las que se puede expandir los tipos de redes y el número de dispositivos con los que se pueda comunicar. Los puertos de comunicación pueden p ueden ser de varios tipos como: RS232C, RS485, RS422, Ethernet. Sobre estos tipos de puertos físicos las comunicaciones se establecen utilizando algún tipo de protocolo o lenguaje de comunicaciones. En esencia “protocolo de comunicaciones define la manera como los datos son empaquetados y codificados para su transmisión” .   Módulos de E/S



Los módulos de entrada adaptan y codifican de forma comprensible para el CPU las señales procedentes de los dispositivos de entrada o captadores, para que sean evaluadas en el programa que está guardado en el PLC. Los módulos de salida decodifican las señales señ ales procedentes del CPU, las amplifican y mandan a los dispositivos de salida o actuadores como “leds”, “switches”, relés, variadores, etc. para controlar el proceso. Los PLC son capaces de manejar voltajes y corrientes de nivel industrial que permiten conectarse directamente con los sensores y accionamientos del proceso. También existen módulos mixtos de entradas y salidas.

  Módulos Digitales



Trabajan con señales de voltaje que son interpretadas como 0 o 1 tanto para las 12

entradas como para las salidas. Algunos captadores de tipo discreto son: son : finales de carrera, botones, pulsadores. El valor binario bina rio de las salidas digitales se convierte en

 

 

la apertura o cierre de un relé interno del PLC en el caso de módulos de salidas a relé. En los módulos estáticos los elementos que conmutan son transistores o “triacs” a la misma tensión. En los módulos electromecánicos son contactos de relés

internos del módulo que pueden actuar sobre elementos que trabajen a tensiones distintas.   Módulos analógicos



Convierten una magnitud analógica en un número que se guarda en una variable interna del PLC. Se realiza una conversión A/D, porque el PLC trabaja con señales digitales. La precisión o resolución es determinada por el número de bits y por el intervalo muestreo. Para las salidas se convierte el valor de una variable numérica interna del PLC en tensión o intensidad mediante conversión D/A con precisión y resolución determinada por el número de bits y el periodo de muestreo. Algunos actuadores que admiten mando analógico son: variadores de velocidad, reguladores de temperatura; usados en la regulación y control de procesos continuos.   Programación del PLC



La programación se centra en expresar las operaciones y secuencias de control del sistema en un lenguaje de programación adecuado para el PLC. “El   estándar internacional IEC 61131-3 define cinco lenguajes de programación para los sistemas de control programables”  • FBD (Funciones de diagramas de bloque)   13

• LD (Diagrama de escalera)  • ST (Texto estructurado)  • IL (Lista de instrucciones)  

 

• SFC (Cuadro de funciones secuenciales) 

Los conceptos fundamentales de la programación del PLC son comunes a todos los fabricantes, las diferencias en el direccionamiento E/S, la organización de la memoria y el conjunto de instrucciones hace que los programas de los PLC nunca se puedan usar entre diversos fabricantes. Dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, diversos modelos a veces no son compatibles.   Interfaz de operador



Los PLC necesitan interfaces hombre-maquina (HMI) para poderinteractuar con los operadores para la configuración, la supervisión y el control diario del sistema automatizado. Un sistema simple puede usar botones y luces para interactuar con elusuario, estos están ubicados en pupitres o mesas de control. Otro ejemplo depanel de operador es una PC de donde se puede monitorear el sistema, estadebe tener el HMI corriendo. En la actualidad se utilizan pantallastáctiles o “touchscreen”

para industrias, estas son evolución tecnológica que facilita la interacción con el sistema. El desarrollo del HMI se lo realiza consoftware especializado, algunos programas son InTouch, RSview, LabView,Visual Basic.

3.

PROCEDIMIENTO PROCEDIMI ENTO Y DESCRIPCIÓN DESCRIPCIÓ N DE LAS ACTIVIDADES

REALIZADAS. -

Seleccionar sistema de detección de grasa

Entre varios sistemas para detectar el faltante de grasa como sensor de presencia, sensores fotoeléctricos, sensores láser, el sistema mas factible fue un sensor de

 

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visión, con cual se selecciono para desarollar este proyecto. El sensor q que ue se selecionó fue el modelo IV-G500CA de la marca Keyence. -

Fabricación de bases para sensores de visión

Se diseño base para montar la cámara y se mando a fabricar en el taller de máquinas herramientas dentro de la misma empresa. Esta fabricación se realizó en una semana. El material que se utilizó fue solera de aluminio de ¼ x 1”.   -

Instalación de bases y sensores de visión.

En esta parte del proceso y con ayuda del técnico de mantenimiento se realizó la instalación de bases, montaje de los sensores de visión y colocación de amplificadores en los páneles eléctricos. -

Conexión eléctrica de sensores de visión.

Se enrutaron los cables de voltaje a los páneles eléctricos y posteriormente se realizó la conexión de los cables de entradas/salidas (“Trigger”,  “Part-ok”). 

-

Realización de programa de sensores de visión en el software IV-Navigator. 15

Para la programación del sensor de visión se utilizó una sola herramienta (área de color) para la detección de faltante de grasa. Como se muestra en la imágen

 

 

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-

 

Integracción al sensor de visión al programa de PLC.

 

Para la integración del PLC se dieron de alta una entrada y una salida (“Trigger” y

grasa-ok). Entrada-Cámara a PLC

Salida-PLC a Cámara 17

 

 

Después se programaron las condiciones para el “Trigger” y grasa-ok. Como se muestran en las imágenes.

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Posteriormente se condicionó la secuencia de la estación con el bit de grasa-ok (M520.0) para asegurarnos que la pieza contenga grasa.

En caso de no prender este bit de grasa-ok (M520.0) se programó un “fault” para indicar al operador y técnico de mantenimiento que la pieza actual no contiene grasa.

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Una vez en modo “fault” se arrojará un mensaje como se muestra en la siguiente

imagen

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-

Estudio R & R.

Para el estudio de repetibilidad y reproducibilidad fue necesario fabricar 60 piezas, 30 para cada uno de los estudios. -

Validación y liberación del proyecto.

Con el estudio de R & R queda que da completada la validación y la liberación fue aceptada por los departamentos de calidad, ingeniería y seguridad.

 

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4. CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y EXPERIENCIA PROFESIONAL ADQUIRIDA. Conclusiones del proyecto: Este ha sido un proyecto en el que he aprendido y crecido como profesional, ya que ha hecho retarme como ingeniero electromecánico y expandir mi conocimiento en el campo de la industria. Gracias a este proyecto pude aprender acerca de la fábrica Adient, cual es su proceso, como se llevan a cabo las operaciones, y las partes que forman el asiento, las diferentes áreas de trabajo que hay en la empresa, y los modelos que se manejan en la fábrica. El proyecto se diseñó para el área de “Gemini”, para así lograr cerrar cerra r una queja de cliente y cumplir con la satisfacción del

cliente de la empresa Adient. Recomendaciones: Durante la realización de este proyecto cruce por p or varios problemas, uno de ellos fue la administración de mi tiempo, ya que no solo me dedicaba a mi proyecto también a realizar distintas actividades en la fabrica que eran necesarias, y eso hizo que descuidara mi proyecto, por eso como recomendación seria que trataran de imponer horarios para realizar el proyecto una o dos horas diarias que solo se dediquen a eso.  Algo muy mu y importante es aprender lo má máss que se pueda sobre como se trabaja, e ell proceso y las políticas de la empresa, esto ayudará en hacer más fácil la realización de su proyecto y también hará un trabajo más adecuado y sin tantas correcciones Experiencia personal y laboral adquirida: Como experiencia personal me ha dejado el hecho de conocer a profesionales con gran conocimiento, que me han enseñado, la manera en la que sobrellevan los problemas que se les presentan en la fábrica, que ha pesar de haber terminado su carrera cada vez que no saben algo o llega algo nuevo lo aprenden, y eso me hizo ver que no importa cuanto tiempo pase, pase , el aprendizaje nunca termina y siempre hay que actualizar los que sabemos para poder resolver los distintos problemas que se presentan en la vida laboral.

5. COMPETENCIAS DESAROLLADAS Y/O APLICADAS.  

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Una de las competencias que se aplicaron fueron los conocimientos adquiridos en el ITM sobre control lógico programable (PLC) el lenguaje lengua je que se utiliza en la planta no es similar al aprendido, pero aún así me fue de gran ayuda.   Las materias de taller de investigación me fueron de ayuda para el desarrollo de este proyecto. Otra de las competencias adquiridas en el ITM fue Controles eléctricos, ya que utilicé fuentes de voltaje de corriente directa. Por último las actividades en la fábrica no solo consistían en desarrollar el proyecto de residencias, tambien realizaba actividades como, dar soporte en otras áreas pa para ra la toma de tiempos de ciclo, conseguir firmas para las órdenes de compra, llenado de reportes, manipulación de parámetros en máquinas de prueba.

6. FUENTES DE INFORMACIÓN. 23

 

 

http://www.elai.upm.es/webantigua/spain/Asignaturas/MIP_VisionArtificial/Apuntes VA/cap1IntroVA.pdf   http://www.etitudela.com/celula/downloads/visionartificial.pdf   http://www.crit.upc.edu/JCEE2011/pdf_ponencies/PDFs/17_11_11/Sistemas%20d e%20Vision%20Artificial.pdf   http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lem/mendieta_d_d/capitulo1.pdf   https://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/2438/5/T-ESPE-019560-2.pdf https://repositorio.espe.edu.ec/bitstream/21000/2438/5/T-ESPE-019560-2.pdf Manual Keyence: IV-HG-SERIES_IM_13726M_MX_1086-2.pdf

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