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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN 
 
 
 
 
DESARROLLO DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO, EMPLEANDO UN 
MICROCONTROLADOR, PARA LA ADQUISICIÓN DE IMÁGENES CON 
MICROSCOPIOS USADOS EN PRUEBAS RUTINARIAS DE 
LABORATORIOS CLÍNICOS 
 
 
T E S I S 
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: 
INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA 
P R E S E N T A: 
 
ARTURO REYNA ADRIAN 
 
 
 
ASESORES: 
IME MARCELO BASTIDA TAPIA 
DR. MARIO LEHMAN 
 
 
CUAUTITLÁN IZCALLI, EDO. DE MEXICO 2007 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
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mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 - 1 -
 
AGRADECIMIENTOS 
 
 
A mis padres, José Luis y Mericia, los mejores del mundo, que nunca me han 
dejado solo. Mi padre, persona responsable y trabajador. Mi madre, que trata a
sus hijos como reyes cuando la verdadera reina es ella. A los dos: gracias, los amo. 
 
 
 
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A mis hermanos, Maricela y José Luis, que siempre han estado conmigo y 
siemp e voy a estar cuando me necesiten, porque somos hermanos. 
 
A la maestra Beatriz Méndez, impulsora de mi vida estudiantil y personal. 
Al Ing. Marcelo Bastida por su apoyo en este trabajo. 
 
A mi ahijado Alexis, que ojalá algún día supere a su padre y a su padrino 
siendo cada vez mejor como persona, hijo y estudiante, para que llegue a ser un 
excelente profesionista. A mis compadres Oscar y Bety, por confiarme esa parte
de su vida. 
A mis grandes amigas y amigos que han estado conmigo en las buenas y 
malas y aquellos con quienes he compartido un fragmento de mi vida estudiantil y 
personal. A familiares Adrián y Reyna que me han apoyado. A Sergio Becerril, por 
su ayuda con el programa y sus consejos. Tere, Montse, Ana, Cecilia, Flaca, Carlos, 
Elisa, Faviola, Juan, Oliva, Osvaldo, Tirso y Toño. Gracias. 
 
A Diana Calva y Mario Lehman por dejarme ser parte de su proyec o. Por 
sus consejos, regaños y “lavadas de cabeza” que me han servido de mucho. A todos 
los integrantes de SOFILAB por aceptarme como miembro de esta pequeña pero
gran empresa. A CONACYT por el apoyo con el programa Avance. 
Al Tte. Cor. de SDN. José Luis Frutos Nava por su apoyo para hacer análisis 
en su laborator o as como a la Tte. Q. B. Laura Ernestina Escobedo Castro y al 
Sbtte. Tec. Lab. José Luis Martínez Nazariega por su tiempo y colaboración. 
A Magui, pues se merece un espacio aquí, asi como lo tuvo en mi vida. 
 
Y por supuesto que a Dios, la Virgen de Guadalupe y a mis tres ángeles que 
siempre cuidan de mi familia y de mi. 
 
A todos muchas grac as. Esto es so o e princ p o. Espero segu r contando
con ustedes y tengan por seguro que cuentan conmigo. 
 
 
 - 2 -
INDICE DE TEMAS 
 
 
TEMA 
 
Página 
OBJETIVOS 11
INTRODUCCION 
 
12
CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS 
 
17
1.1 El Microscopio óptico compuesto 
 
18
1.1.1 Estructura del microscopio óptico 
 
19
1.2 Toma de campos y tipos de muestras 21
 
 1.2.1 Sedimento urinario 21
 
 1.2.2 Muestras coproparasitoscópicas 23
 
 1.3 Norma GP16-A2 de la NCCLS 25
 
 1.4 Laboratorio de análisis clínico 25
 
 1.5 Automatización con microcontroladores 26
 
 1.6 Microcontroladores PIC 29
 
 1.7 Motores a pasos 31
 
 1.7.1 Parámetros importantes de los motores a pasos 32
 
 1.7.2 Tipos de motores a pasos 34
 
 1.7.3 Secuencias de pasos del motor bipolar 37
 
 1.8 Cámaras CCD 40
 
CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y SOFTWARE PARA 
DESARROLLO 
 
42
 2.1 Torno CNC 43
 
 2.1.1 Sistemas CAD y CAM 45
 - 3 -
 
 2.1.2 Dolphin PartMaster y Welturn 46
 
 2.2 Router CNC 48
 
 2.2.1 Visualmill y Mach2mill 50
 
 2.3 Autodesk Inventor 51
 
 2.4 Herramientas Microchip 52
 
 2.4.1 MPLAB IDE 53
 
 2.4.2 Picstart Plus 54
 
CAPÍTULO 3. EQUIPO DESARROLLADO 56
 
 3.1 Microscopio óptico Iroscope 56
 
 3.2 Platina original versus platina modificada para dos muestras 57
 
 3.3 Cámara CCD Trinus 59
 
 3.4 Consolas de control Arrick Robotics para motores a pasos 61
 
CAPÍTULO 4. DISEÑO MECANICO 63
 
 4.1 Platina de dos muestras 64
 
 4.1.1 Diseño en Autodesk Inventor 64
 
 4.1.2 Importación de diseños a Visualmill 72
 
 4.2 Materiales utilizados 75
 
 4.2.1 Aluminio y Magnesio 76
 
 4.2.2 Materiales poliméricos: Nylon y Nylalloy 81
 
CAPÍTULO 5. DISEÑO ELECTRÓNICO 84
 
 5.1 Importancia, características y ventajas del PIC16F873A 85
 
 5.2 Descripción de tareas del PIC en el sistema 88
 
 5.2.1 Diagrama de flujo 91
 
 - 4 -
 5.3 Elaboración del programa en MPLAB 93
 
 5.3.1 Archivo asm y hex 98
 
 5.3.2 Simulación con PICsimulator 98
 
 5.3.3 Programación con PICStart y pruebas en protoboard 99
 
 5.4 Selección y descripción de componentes electrónicos 100
 
 5.5 Diseño de circuitos electrónicos con ORCAD 103
 
 5.5.1 Diseño en ORCAD del circuito de control y fuente de alimentación 103
 
 5.5.2 Elaboración de la tarjeta de circuito impreso y maquinado en Router 107
 
CAPÍTULO 6. INTEGRACIÓN ELECTROMECÁNICA Y PRUEBAS 110
 
 6.1 Selección de motores 110
 
 6.2 Colocación de los motores en los tres ejes 114
 
 6.3 Desarrollo hecho al prototipo base 119
 
 6.4 Pruebas con elementos y motores colocados 121
 
RESULTADOS 
 
123
DISCUSIÓN DE RESULTADOS 
 
130
CONCLUSIONES 
 
133
 
APENDICE A: GLOSARIOS. 
 
136
APÉNDICE B: Ejemplos de células que se pueden encontrar en el sedimento 
urinario 
 
145
APÉNDICE C: Ejemplos de parásitos y amibas que pueden detectarse en el 
análisis coproparasitoscópico. 
 
146
APÉNDICE D: Familias de microcontroladores 
 
148
APÉNDICE E: Características técnicas de la cámara Trinus CCD 
 
150
APÉNDICE F: Características de los modelos a y b del sistema MD-2 
 
151
 - 5 -
APÉNDICE G: Datos técnicos básicos del PIC16F873A 
 
152
APÉNDICE H: Programa para el PIC 
 
161
APÉNDICE I: Características técnicas de elementos de la tarjeta de control y 
fuente de alimentación 
 
175
BIBLIOGRAFÍA 184
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 6 -
INDICE DE FIGURAS 
 
 
IMÁGEN Página
Figura 1: ciclo PHVA 15
Figura 1.1. Microscopio Óptico Trinocular (marca Iroscope, modelo MX-T). 
Descripción de Partes. 
19
Figura 1.2. a) Imagen en aumento 1. b) Imagen en aumento 12. 21
Figura 1.3 a) Estructura de bloques de un microprocesador. b) Estructura de 
bloques de un microcontrolador 
27
Figura 1.4. Motores a pasos 31
Figura 1.5. Motor unipolar 35
Figura 1.6. Control de un motor bipolar con C.I. ULN2803 36
Figura 1.7. Motor bipolar 36
Figura 1.8. Circuito de control para un motor bipolar. 37
Figura 1.9, (a) Arreglo de pixeles (filtro RGB) . (b) C.I. con CCD 40
Figura 2.1. Torno EMCO COMPACT 5 CNC 44
Figura 2.2. (a) Ventana del Welturn (b) Control manual del torno CNC 44
Figura 2.3. Ventana del PartMaster CAD 47
Figura 2.4. Ventana del Welturn simulando un proceso de maquinado 
 
48
Figura 2.5. Router CNC 49
Figura 2.6. Control del router 50
Figura 2.7. Ventana del software MPLAB 54
Figura 2.8. Programador PICSTART PLUS 55
 
Figura 3.1. Platina modificada para 2 portaobjetos 59
 - 7 -
Figura 3.2. (a) Cámara CCDTrinus con montaje C. (b) Cámara montada en el 
microscopio trinocular 
60
Fig. 3.3. Elementos del sistema MD-2 61
Figura 4.1. (a) Partes de la platina, (b) Diagrama en explosión, vista trasera 67
Figura 4.2. (a) Partes de la base Z, diagrama en explosión (b) Vista lateral de 
base Z 
68
Figura 5.1. Configuración de pines del PIC16F876 y 873 87
Figura 5.2. Disposición de pines de los puertos de I/O del PIC16F873A 89
Figura 5.5. Diagrama de flujo del proceso de toma de imágenes 92
Figura 5.6. Ambiente de MPLAB. Parte del programa para el PIC 94
Figura 5.7. simulador PicSimulator con vista del microcontrolador 
PIC16F873A 
99
Figura 5.8. Prueba de PIC programado, en protoboard 100
Figura 5.9 Arreglo de switch y resistencia para obtener 1´s o 0´s lógicos 101
 
Figura 5.10 Diagrama del circuito de control, diseñado en Capture Cis, de 
Orcad 
104
Figura 5.11 Arreglo de transistores para la potencia en los motores a pasos. 105
 
Figura 5.12 Fuente de alimentación. 105
Figura 5.13 Esquema del circuito de control, elaborado en Orcad 106
Figura 5.14 (a) componentes acomodados antes de crear pistas, (b) Proceso de 
búsqueda de pistas. 
107
Figura 5.15. PCB elaborado en LayoutPlus, pistas azules cara inferior, pistas 
rojas cara superior 
108
Figura 5.16. PCB de la fuente de alimentación 108
Figura 5.17. PCB de la fuente de alimentación en VisualMill 109
Figura 5.18. PCB de la fuente. a) Maquinando en el router. b) tarjeta 
terminada 
109
Figura 6.1 Motor Minebea Astrosyn 17PY-Q202-03, modelo SMT-46 111
Figura 6.2 Motor Duowei mod. 42BYG008g 112
 - 8 -
Figura 6.3 Motor SureStep STP-MTR-17048 113
Figura 6.4. Posición del piñón X 118
Figura 6.5. Posición del piñón Y, y colocación con motor 118
Figura 6.6. Realización de pruebas 122
Figura 6.7. Software URIN NS-200 122
Figura 6.8. Imágenes tomadas con el microscopio y la cámara CCD 122
Figuras R.1 y R.2. Vistas isométricas del microscopio con la platina 
automatizada 
123
Figura R.3. Diagrama en explosión del prototipo final 124
Figura R.4. Platina en el microscopio, mostrando líneas ocultas 125
Figura R.5. Prototipo conectado a PC 127
Figura R.6. Barrido de campos a medio paso 128
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 9 -
INDICE DE TABLAS 
 
 
Tabla Página
Tabla 1.1. Relación grados – No. de pasos más comunes 
 
33
Tabla 1.2. Secuencia normal para avance del motor bipolar. 38
Tabla 1.3. Secuencia wave drive para avance del motor bipolar 38
Tabla 1.4. Secuencia para avance del motor bipolar a medios pasos 39
Tabla 4.1. Descripción y muestra de las piezas principales que conforman la 
platina 
 
68-71
Tabla 4.2. Series de aleaciones de aluminio para fundición 76
Tabla 4.3. Series de aleaciones de aluminio para forja. 77
Tabla 4.4. Ejemplos de aleaciones de aluminio, características técnicas 77
Tabla 4.5. Ejemplos de aleaciones de magnesio, con componentes. 79
Tabla 5.1. Tabla de selección del tipo de desplazamiento para cada imagen con 
RB1 
90
Tabla 5.2. Tabla de selección del motor que se moverá manualmente al 
desenfocarse un campo 
90
Tabla 6.1. Comparación de los tres motores adquiridos con los de Robotics 115
 
Tabla 6.2. Principales piezas para la colocación de motores 115
Tabla R.1. Rutina del microscopio 126
 
 
 
 
 
 
 
 - 10 -
 
 
 
 
 
 
 
 
OBJETIVOS: 
 
 
- Desarrollar un sistema de control automatizado de bajo costo, para movimiento en 
tres ejes de la platina de un microscopio. 
 
 
- Automatizar el movimiento de microscopios manuales mediante sistemas de control 
sin necesidad de importarlos. 
 
 
- Desarrollar un sistema que permita analizar al microscopio sedimentos de orina, 
conforme a la norma GP16-A2 de la NCCLS. 
 
 
- Hacer del microscopio una herramienta eficaz en el diagnóstico clínico mediante la 
toma de muestras rápida y organizada. 
 
 
 
 
 
 
 - 11 -
 
 
 
 
 
 
 
 
INTRODUCCION 
 
 La presente tesis es un trabajo para la carrera de Ingeniería Mecánica Electricista 
(IME), de un alumno de la división de electrónica. Sin embargo en este trabajo también se 
aplican conocimientos de mecánica, lo que la vuelve un trabajo adecuado para consulta de 
cualquier alumno de la carrera de IME. Aquí se ponen en práctica conceptos de electrónica 
como amplificación de señales con transistores, microcontroladores, motores a pasos, 
diseño de fuentes de voltaje, etc; conceptos de mecánica como diseño de partes mecánicas, 
uso de sistemas CAD/CAM, máquinas CNC, etc. 
 
Además de los aspectos electrónicos y mecánicos, el enfoque del microscopio a 
automatizar está en el análisis de muestras en laboratorios de análisis clínico. Por esto se 
explican algunos conceptos de microscopía óptica, de laboratorio de análisis clínico y sobre 
los tipos de muestras utilizados. 
 
Se espera que este trabajo sea una buena herramienta de consulta para los alumnos 
de IME y para algunos de otras carreras debido a su aspecto multidisciplinario. Incluso se 
ha escrito con una gran cantidad de explicaciones para hacerla entendible a cualquier 
persona. Los primeros dos capítulos tienen la intención de explicar todo lo necesario para 
entender la tesis, desde conceptos básicos hasta la descripción del equipo utilizado. El 
tercer capítulo nos describe las partes que se tenían adelantadas del prototipo. Los capítulos 
 - 12 -
cuarto y quinto se refieren al diseño realizado. Y el sexto capítulo contiene la suma de 
todos los anteriores concluyendo con el prototipo semiautomatizado obtenido. 
 
La microscopía óptica [1] es una herramienta importante para el diagnóstico de 
algunas enfermedades en el laboratorio clínico. En diversas ocasiones basta conocer el 
resultado de un examen general de orina y la historia clínica para saber qué tratamiento 
aplicar a un paciente. Dentro de los laboratorios de análisis clínicos de cualquier institución 
pública o privada, dedicada a la salud de seres humanos, se realizan las llamadas “pruebas 
de rutina”. Las mismas consisten en análisis de muestras de distinta índole, según el tipo de 
estudio a realizar. 
 
Algunas pruebas de rutina [2] son: biometría hemática, química sanguínea, pruebas 
de coagulación, examen general de orina, cultivos diversos, enzimas cardíacas, perfil 
hepático, prueba de embarazo, cultivo faríngeo, coprocultivo, coproparasitoscópico, 
gasometría, perfil de lípidos, rotavirus, electroforesis de lipoproteínas, entre otras. 
 
En el mercado se pueden encontrar diversos equipos de diagnóstico para determinar 
pruebas de bioquímica clínica, inmunología, hematología, entre otros. Estos equipos se 
basan en métodos optoelectrónicos y sistemas de brazos mecánicos controlados por 
microprocesadores. El proceso que siguen es: tomar los diferentes tipos de muestras de los 
tubos recolectores o contenedores, agregar los diferentes reactivos, tomar lecturas de las 
reacciones químicas que se llevan a cabo e interpretar estos resultados para finalmente 
desplegarlos o imprimirlos. El resultado se da en valores de unidades de medición 
relacionadas con las diferentes pruebas y que pueden ser interpretados por el área médica. 
 
Aún existen procesos dentro del laboratorio clínico que no han sido automatizados y 
que en las tareas cotidianas deben llevarse a cabo con la misma frecuencia que la mayoría 
de las pruebas que cuentan con una automatización parcial o total. 
 
El objetivo de este trabajo es contribuir a un análisis microscópico rápido que sirva 
de ayuda al laboratorista clínico para obtener el resultado (y su interpretación) basándose en 
una comparación de las imágenes tomadas automáticamente. Posibilita, además, la 
 - 13 -
certificación del laboratorio, pues se pueden tomar varios campos para cada muestra, 
cumpliendo con la Norma GP16-A2 (para sedimentos de orina) la cual se explicará en un 
punto del primer capítulo. 
 
Dicha norma es aprobada por la NCCLS (National Committee for ClinicalLaboratory Standards / Comité Nacional para Normas del Laboratorio Clínico), ahora 
CLSI (Clinical and Laboratory Standards Institute / Instituto de Normas Clínicas y de 
Laboratorio) [3]. 
 
Las pruebas sobre las que se trabajará son, principalmente, de urianálisis, aunque 
también se podrá utilizar muestras coproparasitoscópicas. Ambos tipos de muestras se 
describen en el primer capítulo, así como su importancia en el diagnóstico de varias 
enfermedades. El equipo desarrollado puede ser utilizado en otras muchas pruebas en el 
laboratorio clínico o de investigación, pero a manera de ejemplo se emplea sólo en estos 
dos tipos de análisis. 
 
Esta tesis se concentrará en el estudio y descripción de las partes mecánicas y 
electrónicas necesarias para el prototipo de un sistema automatizado para microscopios, que 
permita la concreción de los objetivos e hipótesis planteados. 
 
Para este trabajo se retomó un proyecto iniciado en la empresa SOFILAB S.A DE 
C.V.1 en el Departamento de Investigación y Desarrollo Tecnológico para la automatización 
de un microscopio que permita obtener un equipo de bajo costo en telemicroscopía [4]. 
 
El trabajo forma parte de un proyecto del Programa AVANCE-Ultima Milla 
(CONACYT) [5]. Previo al desarrollo de esta tesis se tenían un par de microscopios con 
platina de aluminio automatizada (con motores a pasos), un par de tarjetas de control 
marca Arrick Robotics (modelo MD-2) [6] y una cámara CCD marca Trinus. Estos 
elementos serán descritos en el capítulo 3. 
 
 
1 Para información del giro y características de la empresa: www.sofilab.com 
 - 14 -
Este proyecto requiere también un control y ajuste de calidad y cambios de acuerdo 
a las necesidades de los laboratorios clínicos. Dichos cambios se presentan constantemente 
y deben ser controlados sistemáticamente [7], para lo cual es útil el ciclo de control en la 
versión de Deming [8]: Planear-Hacer-Verificar-Ajustar (PHVA). Este ciclo puede 
iniciarse en cualquier punto, pero debe seguirse la secuencia y repetirla continuamente. 
Este es otro método científico que se seguirá para el proyecto, pues existían avances 
previos, por lo cual el ciclo se inició en la fase de planear. En la figura 1 se puede apreciar 
dicho ciclo. 
 
 
 
 
Figura 1: ciclo PHVA FUENTE: Ref. 7, pág. 4 
En muchas instituciones de salud, a diario se realizan cientos de análisis clínicos, y 
en muchos casos el laboratorista debe hacer el cambio de muestra cada vez que realiza un 
análisis nuevo. En el caso de la microscopía, a cada muestra se le toman varios campos para 
su comparación y diagnóstico. Para obtener cada campo se debe mover la muestra sobre su 
propio plano una distancia micrométrica y enfocar, así como visualizar y clasificar lo que 
ve como imagen. Esto se debe hacer manualmente y, como consecuencia, lleva mucho 
tiempo. Es por ello que automatizar un microscopio para pruebas de rutina resulta útil y 
práctico. Un buen desempeño de estos instrumentos de laboratorio trae como consecuencia 
avances importantes en la atención a pacientes, posibilitando dar un mejor diagnóstico en 
menor tiempo. 
 
 - 15 -
Para llevar a cabo este proyecto se necesita parte de los conocimientos adquiridos 
durante la carrera de Ingeniería Mecánica Electricista (IME) así como otros que se obtienen 
en el ámbito laboral, a través de manuales y artículos de ciencia y tecnología. 
 
El conocimiento básico de microcomputadoras y programación es útil [9], ya que 
para el control de la platina se usarán microcontroladores de la marca MICROCHIP. Estos 
se deben programar para hacer las tareas adecuadas en los circuitos de control, utilizando 
los conocimientos básicos de electrónica digital y analógica. 
 
Los microcontroladores cada vez se usan en un mayor número de aplicaciones y son 
más rentables [10]. Los circuitos basados en estos dispositivos deben ser previamente 
analizados y probados, utilizando programas de simulación electrónica como Proteus y 
Orcad. Al igual que el diseño electrónico se debe realizar un diseño mecánico, para lo 
cual se empleará el software de Autodesk Inventor y Mechanical Desktop. Estos paquetes 
ayudan al diseño mecánico con movimiento en 3D de manera fácil y práctica [11]. 
 
Con estas herramientas y adelantos en el proyecto es como se pretende desarrollar 
un prototipo que posteriormente pueda ser comercializado, añadiéndole métodos de 
focalización avanzados [43] y algunos otros procedimientos matemáticos para el 
procesamiento de las imágenes, que están fuera de los objetivos de este trabajo de tesis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 - 16 -
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 1. CONCEPTOS BÁSICOS 
 
En este primer capítulo se explican los conceptos básicos sobre los equipos, 
software, laboratorios clínicos, etc., importantes en el desarrollo posterior de esta tesis. Se 
explican los distintos tipos de microscopios, lo que es un campo en una muestra, los 
distintos exámenes de sedimento urinario y coproparasitoscópicos, el uso de 
microcontroladores PIC, las características, tipos y formas de usos de los motores a pasos y 
lo que son las cámaras CCD. 
 
Existen muy variados tipos de microscopios, tanto en los laboratorios clínicos como 
en laboratorios de investigación, cada uno con distintas formas de enfoque, iluminación, 
aumento, etc. La complejidad y calidad de cada uno recae en el costo, por lo que según el 
sector donde se aplique, difieren en tamaño y funciones. Por ejemplo, para enseñanza se 
utilizan microscopios ópticos simples y compuestos con iluminación por espejo. 
 
En laboratorios clínicos se usan microscopios compuestos con iluminación por 
lámpara, estereoscópicos y algunos electrónicos dependiendo del nivel de análisis a los que 
se dedique el laboratorio. Los microscopios más complejos como de fluorescencia, 
confocales, de campo oscuro, electrónicos, infrarrojos, etc., son más utilizados en el ámbito 
de la investigación. Para este proyecto, se trabajará sobre un microscopio óptico 
compuesto trinocular, el cual se explica a continuación con el fin de conocer las partes 
básicas del mismo y posteriormente poder hacer referencia a ellas. 
 
 - 17 -
1.1 El microscopio óptico compuesto 
 
Por su amplia aplicación y relativamente bajo costo, en enseñanza e investigación, 
se utiliza especialmente el microscopio óptico compuesto de campo claro convencional 
[16]. Este pertenece al grupo de los microscopios ópticos que utilizan la fracción visible del 
espectro de la luz. Este tipo de microscopio es el más utilizado en el sector salud del país. 
 
A diferencia del microscopio simple que generalmente tiene una sola lente, como 
las lupas, el microscopio óptico compuesto utiliza 2 o más lentes para ampliar las imágenes 
de los objetos observados, creando aumentos en la imagen realmente considerables cuando 
se tiene una buena combinación óptica de lentes. 
 
El microscopio óptico compuesto puede ser monocular, y consta entonces de un 
solo tubo en el cual la observación se hace con un solo ojo. El binocular posee dos tubos y 
en él la observación se hace con los dos ojos, lo que presenta ventajas tales como mejor 
percepción de la imagen, observación más cómoda y percepción de detalles con mayor 
nitidez. 
 
Existe también un microscopio óptico compuesto con tres tubos con lentes, 
llamados trinoculares, con los cuales se puede observar con los dos ojos la imagen de las 
muestras y por un tercer ocular se pueden tomar fotografías o videograbar colocando en él 
una videocámara o cámara fotográfica. 
 
La única diferencia entre el binocular y el trinocular es que el segundo posee un 
ocular extra en la parte superior del cabezal apuntando hacia arriba, por donde también se 
puede ver la imagen, pero que generalmente viene con un montaje roscado para colocar una 
cámara fotográfica, dicho montaje puede ser tipo C parauna cámara CCD, o tipo T para 
cámaras fotográficas, de video en 35 mm u otros formatos que acepten ese tipo de montaje. 
La diferencia entre ambos montajes es el tipo de rosca que utilizan y el diámetro de sus 
orificios. 
 
 
 - 18 -
1.1.1 Estructura del microscopio óptico 
 
En la figura 1.1, se presenta un diagrama que señala las partes del microscopio 
óptico trinocular utilizado en esta tesis. Posteriormente se describe cada una de sus partes. 
 
 
Figura 1.1. Microscopio Óptico Trinocular (marca Iroscope, modelo MX-T), Descripción de Partes
 
1. BASE: En ella descansan el resto de elementos y sostiene la estructura. En su parte 
inferior están los circuitos de control de intensidad de luz. 
2. FUENTE LUMINOSA: Utiliza una lámpara con filamento de tungsteno 
incandescente, de 6 a 24 V, montada sobre un portalámparas especial ubicado en la 
base del microscopio o en una caja independiente que se atornilla a la base. La 
intensidad luminosa se regula en forma continua girando una perilla. 
3. FOCO: Dirige los rayos luminosos hacia el condensador. 
4. CONDENSADOR: Lente que concentra el haz de luz sobre la preparación. 
5. PLATINA: Lugar donde se deposita la preparación. Consta de una parte fija con un 
aro al centro por donde pasa la luz hacia la muestra, y una parte móvil que se 
 - 19 -
desplaza horizontalmente (en forma manual) para posicionar la muestra bajo los 
objetivos. 
6. OBJETIVOS: Lentes situados cerca de la muestra. Amplía la imagen de ésta. 
7. REVÓLVER: Contiene los lentes objetivos. Gira para cambiar de un objetivo a otro 
de distinto aumento. 
8. OCULARES: Lentes situados en la parte superior para que el observador vea, a 
través de estos, la imagen de la muestra. Amplía la imagen proveniente del objetivo. 
9. CABEZAL: Contiene los sistemas de lentes oculares. Puede ser monocular, 
binocular o trinocular. 
10. TERCER OCULAR: Ocular vertical donde se puede colocar la cámara CCD para 
fotografiar o videograbar lo observado en el microscopio. 
11. SOPORTE O BRAZO: Mantiene la parte óptica. Es la extensión de la base. 
12. TORNILLOS DE ENFOQUE: Macrométrico que aproxima el enfoque y 
micrométrico que consigue el enfoque correcto. 
13. DESPLAZAMIENTO DE PLATINA: Guía lineal para mover la platina. 
14. BASE DE PORTAOBJETOS: Esta formada por una base y una pinza para sujetar 
los portaobjetos que contienen la preparación. 
 
Además de estas partes, tienen también importancia dos elementos que no forman 
parte del microscopio, pero son indispensables: 
 
- El portaobjetos: es un cristal delgado y transparente donde se coloca la 
muestra, es plano y normalmente rectangular. Deja pasar la luz a través de él y de la 
muestra. 
 
- El cubreobjetos: también es un cristal que se coloca encima de la muestra 
para protegerla de polvo o bacterias en el aire, además de aplastar a la muestra para 
poder obtener imágenes más completas en un plano. También tiene la función de 
evitar que se moje el objetivo por si llega a tocar la muestra. Suele ser un poco más 
delgado que el portaobjetos y en ocasiones es de mica. 
 - 20 -
1.2 Toma de campos y tipos de muestras 
 
Se denomina "campo del microscopio" al círculo o área visible que se observa a 
través del ocular, de la muestra amplificada. También se puede definir como la porción del 
plano visible observado a través del microscopio. Si el aumento es mayor, el campo 
disminuye, por lo que el campo es inversamente proporcional al aumento de los objetivos 
del microscopio. En la figura 1.2 se ejemplifica esta percepción. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.2. a) Imagen en aumento 1. b) Imagen en aumento 12. El campo disminuyó al agrandar el aumento. 
 
De una sola muestra pueden observarse una gran cantidad de campos dependiendo 
del tamaño de ella y del aumento de los objetivos así como del desplazamiento de la platina 
y el cubreobjetos. Como ya se mencionó, el uso de este microscopio automatizado es 
variado, pero las principales aplicaciones que se le darán son: análisis de sedimento urinario 
y coproparasitoscopía. 
 
1.2.1 Sedimento urinario 
 
El sedimento urinario se obtiene al centrifugar una muestra de 15 a 20 ml de orina 
en un tubo de precipitado [12]. La centrifugación mecánica se realiza a unas 2000 rpm con 
el objetivo de precipitar al fondo del tubo (sedimentar) los componentes sólidos que la 
orina contenga. El resultado es una suspensión viscosa en el fondo del tubo, para lo cual se 
desecha el resto de orina y se analiza sólo el sedimento obtenido. 
 - 21 -
El análisis rutinario de orina incluye examen de color, aspecto, densidad, PH, 
detección de proteínas, glucosa, cetonas y sangre oculta, así como un examen microscópico 
del sedimento [12]. Algunos laboratorios incluyen también la detección de bilirrubina, de 
nitrito y de urobilinógeno. Todas estas pruebas requieren de una correcta interpretación del 
técnico que las realiza, por lo que su capacidad es crucial en el diagnóstico. 
 
El objetivo de este proyecto es colaborar en la interpretación adecuada de las 
imágenes obtenidas en el microscopio para dar un diagnóstico más eficiente. La 
importancia del urianálisis está en la ayuda al diagnostico de varios tipos de enfermedades, 
por ejemplo la nefritis o inflamación del riñón, nefrosis o degeneración del riñón, entre 
otras. 
 
El examen de rutina para sedimento urinario incluye tres aspectos básicos: 
 
o Examen macroscópico: En este se determinan las irregularidades que pueda 
presentar la orina a simple vista, así como el color, la turbidez y el olor. 
 
o Examen químico: Sirve para determinar el PH de la muestra y sus 
propiedades químicas. Este examen se realiza metiendo tiras reactivas al 
tubo que contiene la orina y puede hacerse manualmente o con equipos 
automatizados. 
 
o Examen microscópico: Consiste en la observación al microscopio de una 
muestra de sedimento urinario, para determinar la presencia de factores 
como células epiteliales, cristales, leucocitos, eritrocitos, bacterias, 
mucosidad y cristales de bilirrubina. Se pueden encontrar otras células pero 
sólo en casos extraordinarios. Generalmente se buscan los factores 
mencionados. El análisis se realiza con el sedimento centrifugado durante 
cinco minutos a una velocidad entre 1800 y 2000 rpm, En el fondo queda 
alrededor de 1 ml de sedimento y el resto de la orina se desecha. Mediante 
una micropipeta se colocan algunas gotas en un portaobjetos con un 
cubreobjetos por encima y se hace el reconocimiento visual del sedimento 
con el microscopio. 
 - 22 -
Las muestras para estas pruebas pueden tomarse de varias maneras, pero la más 
adecuada para análisis de rutina es la técnica del chorro medio, la cual consiste en dejar 
salir una porción de orina para luego colectar la parte media, dejando escapar también la 
porción final. Esto se debe hacer de preferencia por la mañana y en ayuno, con la primera 
orina del día, recolectando un mínimo de 15 ml. El análisis de la muestra debe hacerse 
cuando está fresca aún. En caso de no poder hacerlo, la muestra debe refrigerarse hasta el 
momento de analizarla, para evitar la proliferación de bacterias. 
 
Cada laboratorio puede elegir su estándar de valores al centrifugar y obtener el 
sedimento, para siempre hacerlo de la misma manera. El análisis se debe hacer de 
preferencia sin ninguna tinción de la muestra. En el análisis microscópico pueden 
encontrarse varias formas tanto de cristales como células o bacterias. 
 
1.2.2 Muestras coproparasitoscópicas 
 
Consisten en el análisis de muestras de materia fecal. El análisis 
coproparasitoscópico (al que en adelante sólo se denominará copro) es fundamental para el 
diagnóstico de enfermedades relacionadas con el sistema digestivo. 
 
Este trabajo también tiene como objetivo innovar en este rubro del laboratorio 
clínico ya que aún no existen equipos automatizados que se encarguen del análisis de heces 
fecales. Tampocohay normas que determinen la forma de tomar, analizar o almacenar 
muestras de copro. Sólo se pueden encontrar algunos libros o atlas sobre este tipo de 
análisis y se puede recurrir a la experiencia de laboratoristas clínicos, donde estandarizan 
(de forma interna) el modo de realizar el proceso de análisis de copro. 
 
Las muestras se toman después de que el médico señale alguna dieta en especial, 
según el enfoque del análisis a realizar, después de hacer un prediagnóstico (a base de la 
experiencia del médico) sobre la posible enfermedad del paciente a analizar. Para análisis 
de rutina, en ocasiones se piden tres muestras distintas en una semana, para poder 
determinar la frecuencia de la aparición de algún patógeno extraño. El análisis se debe 
realizar dentro de las 12 horas posteriores a la deposición [22]. Mientras no se realice el 
análisis, la muestra se debe mantener en refrigeración a 4 ºC. 
 - 23 -
El primer análisis es el macroscópico, en el cual se analizan los siguientes factores: 
 
- COLOR: Normalmente debe ser marrón. Otros colores pueden ser: verde, 
generalmente en diarreas de niños o cuando se ingieren verduras o medicamentos; 
rojo, cuando hay hemorragias cerca del ano, o al tomar medicamentos que propicien 
este color; blanco o amarillento, cuando hay hepatitis, insuficiencias biliares o en 
ictericias obstructivas, algunas veces cuando hay exceso de grasa, en niños lactantes 
o por la ingestión de medicamentos que lo provoquen; negro, cuando hay 
hemorragias internas o al ingerir alimentos altos en hierro, como morcillas o sangre 
frita, al igual que medicinas con carbón o hierro [22]. 
 
- OLOR: En niños lactantes es ligeramente agrio, para dietas vegetarianas es débil y 
en dietas ricas en proteínas el olor es fuerte. Hay un olor pútrido fétido (amoniacal) 
en diarreas con heces alcalinas y con gases; en estos casos también puede ser agrio 
penetrante. Cuando hay una descomposición en tejido intestinal el olor puede ser 
nauseabundo [22]. 
 
- CONSISTENCIA Y FORMA: Las heces pueden tener una consistencia dura, 
normal, pastosa o líquida. La forma puede ser, normalmente, cilíndrica, pero puede 
tener forma de bolas del tamaño de un puño o con mucosidades de manera amorfa. 
La forma depende de las alteraciones en el anillo muscular anal o de enfermedades 
diarreicas [22]. 
 
El examen macroscópico se hace con las heces extendidas en una caja de Petri, de 
preferencia sobre un papel blanco y negro. Después de observar los factores indicados 
arriba, se buscan trozos de carne, fragmentos de fécula, grasas, moco, pus y sangre [22]. 
 
Para el examen microscópico, se revuelve un poco de las heces con la misma 
proporción de agua y al estar bien mezclado se toma una gota y se coloca en el 
portaobjetos, se le pone una gota de lugol y se pone un cubreobjetos, después se observa al 
microscopio. En el caso del Hospital de Especialidades de la Defensa Nacional, en su 
laboratorio, después de revolver la muestra, se toma la parte líquida y se centrifuga a 2500 
rpm por dos y medio minutos, al tubo de precipitado le queda una parte en el fondo y otra 
 - 24 -
encima, a ésta última se le toma una gota con un asa de alambre y se pone en el 
portaobjetos para ser analizada microscópicamente. 
 
1.3 Norma GP16-A2 de la NCCLS 
 
Como se mencionó anteriormente, lo que se pretende con este proyecto es construir 
un producto de calidad sin necesidad de recurrir a la importación de equipos desde países 
desarrollados. Para lograr esto, se debe apegar este trabajo a normas para su adecuado 
funcionamiento y para conseguir una estandarización con los equipos existentes en el 
mercado, principalmente de empresas multinacionales. Para esto se seguirá la norma GP16-
A2 para sedimento urinario, la cual está aprobada por el CLSI (Clinical and Laboratory 
Standards Institute / Instituto de Normas Clínicas y de Laboratorio), antes NCCLS 
(National Committee for Clinical Laboratory Standards / Comité Nacional para Normas 
del Laboratorio Clínico) [3], el cual es un instituto reconocido a nivel internacional. 
 
La norma GP16-A2, es denominada como: “GP16-A2, Urinalysis and Collection, 
Transportation, and Preservation of Urine Specimens; Approved Guideline / Urianálisis y 
Colección, Transporte y Conservación de Especimenes de Orina; Guía Aprobada” [19]. 
Esta norma indica la forma correcta de tomar las muestras de sedimento urinario, el número 
de campos a tomar por muestra, materiales, equipo y precauciones en la toma de muestras. 
También regula aspectos a considerar en los exámenes macroscópico, químico y 
microscópico, así como la manera de transportar y conservar las muestras de orina antes y 
después de su análisis. 
 
1.4 Laboratorios de análisis clínico 
 
 Los laboratorios de análisis clínico son establecimientos públicos o privados en los 
cuales se realizan los procedimientos de análisis de especímenes biológicos de origen 
humano. Sirven como apoyo a las actividades de diagnóstico, prevención, tratamiento, 
seguimiento, control y vigilancia de las enfermedades [20]. Ayudan en el diagnóstico de 
 - 25 -
distintas patologías y a establecer tratamientos adecuados en el control de ellas, así como 
para determinar los avances en los tratamientos. 
 
 Los laboratorios son vitales en el diagnóstico de enfermedades en instituciones de 
salud pública o privada. Se pueden clasificar según la complejidad de los análisis que 
realizan en bajo, alto y mediano grado de complejidad, lo cual depende del equipamiento 
con el que cuente y la capacitación de su personal. En el sector salud público del país (Por 
ejemplo el Instituto Mexicano del Seguro Social) existen laboratorios clínicos de bajo y 
mediano nivel, en ellos los análisis de rutina se realizan todos los días. En estas 
instituciones se realizan un mínimo de cien pruebas de urianálisis y cincuenta análisis de 
copro al día. 
 
El trabajo en el laboratorio clínico se clasifica en tres grupos temáticos: 
 
1. Toma de muestras. 
2. Análisis de las muestras. 
3. Entrega de resultados. 
 
En cada uno de estos temas, se requieren numerosas medidas de atención y cuidado, 
con el fin de minimizar los errores factibles de ser cometidos en la práctica diaria. Se debe 
enfatizar que en el trabajo del laboratorio clínico no se está exento de cometer 
equivocaciones, las cuales pueden ser erradicadas si quienes realizan las pruebas mantienen 
eficientes actitudes éticas, profesionales y de procedimiento. 
 
1.5 Automatización con microcontroladores 
 
En la electrónica actual han elevado su auge los microcontroladores, los cuales 
existen desde hace más de veinte años, pero eran poco usados por su gran complejidad. 
Hoy en día, los avances tecnológicos permiten tener circuitos integrados con mayores 
funciones en menor espacio, lo que hace que las tareas electrónicas y de control sean más 
dinámicas y factibles. 
 
 - 26 -
Un microcontrolador es una pequeña computadora dentro de un circuito integrado. 
Posee dentro de él a un microprocesador, además de contar con memoria RAM y ROM asi 
como puertos de entrada y salida. En la figura 1.3(a) se puede apreciar la estructura de un 
microprocesador, con las partes que lo integran; y en la figura 1.3(b) se observa la 
estructura de un microcontrolador, el cual tiene dentro un microprocesador. 
 
 
 
 
Figura 1.3 a) Estructura de bloques de un microprocesador. b) Estructura de bloques de un microcontrolador 
FUENTE: Ref. 23, pág.2 
 - 27 -
 
Las tareas que desarrolla deben ser especificas, o sea que un microcontrolador no 
puede hacer de todo como una PC debido a su limitante en memoria. Sin embargo, el 
microcontrolador si puede realizar algunas funciones dependiendo de qué tan completo sea 
y de cuánta memoria tenga. De estas dos características depende su capacidad de 
almacenamiento, y entre más pueda almacenar podrá entonces realizar un mayor número de 
tareas. Un Microcontroladores un circuito integrado que requiere programarse para que 
realice desde la tarea más sencilla hasta el control más complicado [21]. 
 
Los pasos necesarios que el usuario tiene que cubrir para desarrollar circuitos con 
Microcontroladores, son: 
 
1. Determinar las tareas a realizar, 
2. Escribirlas en un archivo. 
3. Procesarlo, y 
4. almacenarlo en la memoria del Microcontrolador. 
 
Existen en el mercado varios tipos y marcas de microcontroladores. Entre los 
comercialmente más relevantes se encuentran algunos de fabricantes como National 
Semiconductor, Phillips, Motorola, Atmel y Microchip. Este último fabricante es el de 
interés para esta tesis. En el Apéndice D están descritas las características de los distintos 
microcontroladores mencionados. 
 
Estos microcontroladores son de gran utilidad para generar secuencias de pulsos, 
señales en tiempos definidos, comunicación con PC´s, etc. Anteriormente la automatización 
era mecánica, con levas o switches que se debían coordinar para que, acabando la función 
de una parte de un sistema, comenzara la acción del otro, pero la indicación la daba un 
switch mecánico o eléctrico. Esos sistemas requerían de una constante supervisión debido a 
que cualquier variación podía tener como consecuencia una tarea no sincronizada y errores 
en los procesos. Los microcontroladores tienen un tiempo de respuesta demasiado rápido, 
por lo que las tareas de control con ellos sólo depende de un buen programa, y la 
sincronización en sus puertos de salida, para controlar otros sistemas, es casi exacta. 
 
 - 28 -
Como ya se mencionó, cada día se amplía más el campo de aplicación de los 
microcontroladores, y cada día surgen nuevos modelos con más características a la medida 
de las tareas para las cuales se diseñan. La electrónica ahora se reduce a las etapas de 
potencia y a las de acople entre los circuitos de sensado con las entradas del 
microcontrolador. 
 
Los microcontroladores son más adecuados para aplicaciones de control debido a 
que hay más eficiencia en el manejo de memoria. Esto se debe a que su conjunto de 
instrucciones es más pequeño y más fácil de manejar que el de un microprocesador. Es 
común encontrar soluciones implementadas con microcontroladores con un solo circuito 
integrado, mientras que los microprocesadores requieren de más circuitos (puentes, 
controladores de memoria, controlador de periféricos, memorias, etc.) [21]. 
 
1.6 Microcontroladores PIC 
 
Los microcontroladores PIC´s son fabricados por MICROCHIP, empresa 
estadounidense fundada en 1989, dedicada a la fabricación de circuitos integrados y 
semiconductores. Los PIC´s compiten actualmente contra microcontroladores de Intel y 
Motorola por el primer lugar en el ranking mundial [23]. Su gran auge se debe a que 
presentan grandes ventajas, por ejemplo: 
 
- Tienen un número reducido de instrucciones (35 en gama media), lo que facilita su 
uso y permite que los diseños sean más rápidos, con programas pequeños. 
- Las herramientas de desarrollo son fáciles de adquirir, prácticas y baratas. 
- Manejan una gran cantidad de información pues poseen memoria interna. 
- Costo inferior a sus competidores. 
- Tienen una gran variedad de modelos, lo que permite elegir el adecuado para cada 
aplicación. 
- Muchas herramientas de software están disponibles en www.microchip.com. 
 
Los PIC´s pertenecen al grupo de microcontroladores que procesan datos de 8 bits, 
pues existen también de 4, 16 y 32. En la mayoría de los diseños es más flexible y eficaz 
 - 29 -
usar datos de 8 bits. La empresa Microchip cuenta con más de cien versiones de PIC´s y 
cada año surgen nuevos modelos. Existen cuatro gamas de PIC´s para 8 bits: 
 
- Gama baja o básica. Instrucciones de 12 bits. PIC16C5X 
Tienen la mejor relación costo-prestación, pero sus recursos son limitados. 
Tienen versiones de 18 y 28 pines y se alimentan desde 2.5 V. Cuentan con 33 
distintas instrucciones.. 
 
- Gama media. Instrucciones de 14 bits. PIC16C(F)XXX. 
Es la gama más completa, abarca modelos desde 18 pines hasta 68. Tiene un 
repertorio de 35 instrucciones, disponen de interrupciones y una pila de 8 niveles 
para anidar subrutinas. En esta gama se encuentra el más común de los PIC´s, el 
PIC16F84. También se ubica aquí el usado en este proyecto, el PIC16F876. Esta 
gama contiene características distintas entre sus integrantes, como tener comparador 
analógico, PWM, puerto serial, convertidor Analógico-Digital (CAD), memoria 
EEPROM, memoria Flash o controladores de LCD. 
 
- Gama alta. Instrucciones de 16 bits. PIC17C(F)XXX 
Tienen hasta 58 instrucciones en su repertorio. Sistema de gestión de 
interrupciones vectorizado y arquitectura abierta para poder interactuar con 
elementos externos. 
 
- Gama mejorada. Instrucciones de 16 bits. PIC18C(F)XXX 
Surgen a principios del tercer milenio. Se caracterizan por su velocidad de 
40 Mhz. Pueden multiplicar un numero de 8X8 bits en un sólo ciclo de instrucción. 
Tiene un set de 77 instrucciones. Tienen desde 40 hasta 80 pines. Pueden tener más 
de dos canales PWM, cinco a ocho canales de CAD, memoria Flash, etc. 
 
También existen los PIC´s enanos de 8 pines, definidos como PIC12C(F)XXX. Se 
alimentan desde 2.5V hasta 5.5V. Con 5V y 4 Mhz, consumen hasta 2 mA. Pueden 
destinar hasta 6 pines como entradas o salidas (E/S). 
 
 - 30 -
Como se puede apreciar, existen PIC´s de todos tipos para todas las aplicaciones, 
sus costos son bajos y la manera de programarse es muy sencilla, por ello tanto auge en el 
mundo de la robótica, electrónica y automatización. 
 
1.7 Motores a pasos 
 
Un motor a pasos es un dispositivo electromecánico que convierte pulsos eléctricos 
en movimientos mecánicos distintos. El eje de un motor a pasos gira con incrementos 
discretos, paso a paso, cuando son aplicados pulsos eléctricos en secuencia apropiada. [15] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.4. Motores a pasos. FUENTE: www.anaheimautomation.com/steppermotors.htm. (Motores 
17L65) (Ultimo acceso 19-06-06) 
 
 
La característica principal de estos motores es el hecho de poder moverlos un paso a 
la vez por cada pulso que se le aplique. Este paso puede variar, desde 90° hasta pequeños 
movimientos de tan solo 1.8°, 0.9° o 0.45°, es decir, que se necesitarán cuatro pasos en el 
primer caso (90°) y 200, 400 u 800 pasos para los siguientes casos, respectivamente, para 
completar un giro completo de 360°. 
 
Si una o más de sus bobinas está energizada, el motor estará enclavado en la 
posición correspondiente. Por el contrario, quedará completamente libre si no circula 
 - 31 -
corriente por ninguna de sus bobinas. La figura 1.4 muestra un par de motores a pasos a 
manera de ejemplo. 
 
1.7.1 Parámetros importantes de los motores a pasos 
 
Desde el punto de vista mecánico y eléctrico, es conveniente conocer el significado 
de algunas de las principales características y parámetros que se definen sobre un motor 
paso a paso: 
 
- Par dinámico de trabajo (Working Torque): Depende de sus características 
dinámicas. Es el momento máximo que el motor es capaz de desarrollar sin perder 
la secuencia de pasos, es decir, sin dejar de responder a algún impulso de excitación 
del estator, dependiendo, evidentemente, de la carga. Generalmente se ofrecen, por 
parte del fabricante, curvas denominadas de arranque sin error (pull-in), que 
relacionan el par en función del número de pasos. 
Hay que tener en cuenta que, cuando la velocidad de giro del motor 
aumenta, se produce un aumento de la f.c.e.m. (fuerza contra-electromotriz) en él 
generada y, por tanto, una disminución de la corriente absorbida por los bobinados 
del estator. Como consecuencia de todo ello, disminuye el par motor. 
 
- Par de mantenimiento (Holding Torque): Es el par requerido para desviar, en 
régimen de excitación, un paso el rotor cuando la posición anterior es estable. Es 
mayor que el par dinámicoy actúa como freno para mantener el rotor en una 
posición estable dada. En otras palabras, es la fuerza necesaria para mover al motor 
un paso al estar detenido con una bobina activada. 
 
- Par de detención (Detention Torque): Es una par de freno que, siendo propio de los 
motores de imán permanente, es debido a la acción del rotor cuando los devanados 
del estator están desactivados. 
 
 - 32 -
- Angulo de paso (Step angle): Se define como el avance angular que se produce en 
el motor por cada impulso de excitación. Los pasos estándar más usuales se 
muestran en la tabla 1.1: 
 
Grados por impulso de excitación Nº de pasos por vuelta 
0,72º 500 
1,8º 200 
3,75º 96 
7,5º 48 
15º 24 
 
Tabla 1.1. Relación grados – No. de pasos más comunes 
 
 
- Número de pasos por vuelta: Es la cantidad de pasos que ha de efectuar el rotor 
para realizar una revolución completa. Está dado por: 
α
360
=NP 
donde NP es el número de pasos y α el ángulo de paso. 
 
- Frecuencia de paso máximo (Maximum pull-in/out): Se define como el máximo 
número de pasos por segundo que puede recibir el motor funcionando 
adecuadamente. 
 
El par de mantenimiento, de detención y dinámico, definidos anteriormente, son 
generalmente expresados en miliNewton por metro [mN·m] o también en onzas por 
pulgada [oz-in]. 
 
La principal ventaja de los motores a pasos, con respecto a los servomotores 
tradicionales, es su capacidad para asegurar un posicionamiento simple y exacto. Pueden 
girar, además, de forma continua, con velocidad variable, como motores síncronos. 
También pueden ser sincronizados entre sí, obedecer a secuencias complejas de 
funcionamiento, etc. Se trata de motores muy ligeros, fiables, y fáciles de controlar, pues al 
 - 33 -
ser cada estado de excitación del estator estable, el control se realiza en bucle abierto, sin la 
necesidad de sensores de realimentación. 
 
Entre los inconvenientes que presentan, se puede citar que su funcionamiento a 
bajas velocidades no es suave, y existe el peligro de pérdida de una posición por trabajar en 
bucle abierto. Tienden a sobrecalentarse trabajando a velocidades elevadas y presentan un 
límite en el tamaño que pueden alcanzar. 
 
1.7.2 Tipos de motores a pasos 
 
Desde el punto de vista de su construcción, existen tres tipos de motores a pasos 
[17]: 
 
• De imán permanente: es el modelo que más se utiliza en diseños de robótica 
y para fines académicos. El rotor es un imán permanente en el que se 
mecanizan un número de dientes limitado por su estructura física. Ofrece 
como principal ventaja que su posicionamiento no varía aún sin excitación y 
en régimen de carga. 
 
• De reluctancia variable: Los motores de este tipo poseen un rotor de hierro 
dulce que en condiciones de excitación del estator y bajo la acción de su 
campo magnético, ofrecen menor resistencia al ser atravesados por el flujo 
en la posición de equilibrio. La mecanización es similar a los de imán 
permanente y el principal inconveniente es que en condiciones de reposo 
(sin excitación) el rotor queda en libertad de girar y, por lo tanto, el 
posicionamiento de régimen de carga dependerá de la inercia y no será 
posible predecir el punto exacto de reposo. 
 
• Híbridos: Son la combinación de los dos tipos anteriores; el rotor suele estar 
constituido por anillos de acero dulce dentado en un número ligeramente 
 - 34 -
distinto al del estator y los anillos van montados sobre un imán permanente 
puesto de forma axial. 
 
Los motores a pasos también se pueden clasificar por la manera de ser 
embobinados, es decir, por la conexión interna de sus bobinas y la cantidad de terminales, 
en unipolares y bipolares. 
• Motores Unipolares: En este tipo de motores, todas las bobinas del estator 
están conectadas en serie, formando cuatro grupos. Estas se conectan dos a 
dos, en serie, y se montan sobre dos estatores diferentes. Como se ve en la 
figura 1.5, del motor a pasos salen dos grupos de tres cables, uno de los cuales 
es común a dos bobinados. 
 
Figura 1.5. Motor unipolar. FUENTE: Ref. 17 
Las seis terminales que parten del motor, deben ser conectados al circuito de 
control, el cual se comporta como cuatro conmutadores electrónicos. Al ser activados o 
desactivados dichos conmutadores, producen la alimentación de los cuatro grupos de 
bobinas con que está formado el estator. Si se genera una secuencia adecuada de 
funcionamiento de estos interruptores, se pueden producir saltos de un paso en el número y 
sentido que se desee. 
Suelen tener 6, 5 u 8 cables de salida, dependiendo las conexiones internas. Se 
caracterizan por ser más simples de controlar. 
En la figura 1.6 se observa un ejemplo de conexionado para controlar un motor paso 
a paso unipolar mediante el uso del integrado ULN2803, el cual es una arreglo de ocho 
 - 35 -
transistores tipo Darlington capaces de manejar cargas de 500 mA. Las entradas de 
activación (Activa A, B, C y D) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador 
o por un PLC. 
 
 Figura 1.6. Control de un motor bipolar con C.I. ULN2803. FUENTE: Ref 17 
 
• Motores Bipolares: En este tipo de motores, las bobinas del estator se 
conectan en serie, formando solamente dos grupos que se montan sobre dos 
estatores. Estos tienen, generalmente, cuatro cables de salida. La conexión 
interna se puede apreciar en la figura 1.7. Requieren del cambio de dirección 
del flujo de corriente a través de las bobinas, en la secuencia apropiada, para 
realizar un movimiento. En la figura 1.8 es posible ver un ejemplo de control 
de estos motores, mediante el uso de un circuito controlador de motores 
bipolares (L297) y un arreglo de transistores en un integrado (L298) para dar 
más corriente a las bobinas. 
 
 
 Figura 1.7. Motor bipolar. FUENTE: Ref. 17
 - 36 -
 
Figura 1.8. Circuito de control para un motor bipolar. 
FUENTE: Hoja de datos técnicos del C.I. L297 (En http://us.st.com/stonline/books/pdf/docs/1334.pdf. 
Ultimo acceso: 19-06-06) 
 
El motor bipolar es el utilizado en este proyecto, para lo cual ahora el enfoque se 
hará hacia el estudio de las características y métodos de control de este tipo de motores. 
 
1.7.3 Secuencias de pasos del motor bipolar 
 
Existen principalmente, dos maneras de hacer girar un motor bipolar: a paso 
completo y a medio paso. A paso completo se requiere una cantidad de pulsos igual al 
número de pasos que pueda dar el motor. En el modo de medio paso se requiere el doble de 
pulsos que el número de pasos que permita el motor. En la tabla 1.2, se muestra una 
primera secuencia de pulsos para motores bipolares para obtener pasos completos, 
contemplando el cambio de la atracción magnética. 
 
 
 - 37 -
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D 
1 ON ON OFF OFF 
 
2 OFF ON ON OFF 
 
3 OFF OFF ON ON 
 
4 ON OFF OFF ON 
 
 
Tabla 1.2. Secuencia normal para avance del motor bipolar. FUENTE: Ref. 17 
 
 
También existe una secuencia denominada de tipo wave drive [17], la cual se 
observa en la Tabla 1.3. 
 
 
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D 
1 ON OFF OFF OFF 
 
2 OFF ON OFF OFF 
 
3 OFF OFF ON OFF 
 
4 OFF OFF OFF ON 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tabla 1.3. Secuencia wave drive para avance del motor bipolar. FUENTE: Ref. 17 
 - 38 -
Finalmente, existe también el avance a medios pasos, lo que incrementa la cantidad 
de pasos por vuelta de un motor al doble, obteniendo un menor avance y menor vibración, 
la secuencia recomendada para este avance a medios pasos es la mostrada en la Tabla 1.4. 
 
 
PASO Bobina A Bobina B Bobina C Bobina D 
1 ON OFF OFF OFF 
 
2 ON ON OFF OFF 
 
3 OFF ON OFF OFF 
 
4 OFF ON ON OFF 
 
5 OFF OFF ON OFF 
 
6 OFF OFF ON ON 
 
7 OFF OFF OFF ON 
 
8 ON OFF OFF ON 
 
 
Tabla 1.4. Secuencia para avance del motor bipolar a medios pasos. FUENTE: Ref. 17 
 - 39 -
1.8 Cámaras CCD 
Un CCD (del inglés Charge Coupled Device / Dispositivosde Carga Acoplada) es 
un arreglo regular de elementos fotosensibles, que emiten electrones al exponerlos a la luz 
[18]. Dichos elementos están interconectados dentro de un circuito integrado (C.I.) que 
contiene un número determinado de capacitores enlazados o acoplados. Bajo el control de 
un circuito interno, cada capacitor puede transferir su carga eléctrica a uno o a varios de los 
capacitores que estén a su lado en el C.I. 
En la figura 1.9(a) se muestra un arreglo de células fotosensibles usado como filtro 
RGB (Red-Green-Blue / Rojo-Verde-Azul), y en la figura 1.9(b) se aprecia un C.I. CCD. 
Los elementos fotoeléctricos pueden ser diodos semiconductores de metal-oxido (MOS). 
 
 
 
 
Figura 1.9, (a) Arreglo de pixeles (filtro RGB) . (b) C.I. con CCD 
FUENTE: http://es.wikipedia.org/wiki/CCD (ultimo acceso: 16-06-06) 
 
La capacidad de resolución o detalle de la imagen depende del número de células 
fotoeléctricas del CCD. Este número se expresa en pixeles. A mayor número de pixeles, 
mayor resolución. Actualmente las cámaras fotográficas digitales incorporan CCDs con 
capacidades de hasta veinte millones de pixeles (20 megapixeles). 
Los pixeles del CCD registran tres colores diferentes: verde, azul y rojo, por lo cual 
tres pixeles, uno para cada color, forman un conjunto de células fotosensibles capaz de 
captar cualquier color en la imagen. Cada célula fotosensible debe contener información 
sobre la luminosidad en cada pixel, pero con una resolución en color menor que la 
resolución de iluminación. 
 - 40 -
Algunas de las especificaciones críticas que podrían influenciar en la elección y 
desempeño de una cámara CCD se describen enseguida. En ocasiones el mejorar uno de 
estos parámetros implica descompensar algún otro. Los parámetros son: 
 
- Resolución: Esta determinada por el número de pixeles dentro del arreglo CCD, 
esto determina la calidad y riqueza de la imagen. Otro punto a considerar es el 
tamaño de cada píxel; es decir, mientras más pequeño sea este mas pixeles pueden 
acomodarse en un arreglo y, por lo tanto, se puede tener una mayor resolución por 
unidad de área. 
 
- Tamaño del Chip o Área: Esta característica puede ser incluso más importante que 
el tamaño del pixel. El tamaño del arreglo determina que porción del campo del 
microscopio, para el caso que ocupa este proyecto, será expuesto en las imágenes. A 
menor área del chip, menor será la imagen capturada. 
Una desventaja importante de las cámaras CCD frente a la película convencional es 
la reducida área de los CCD, lo que impide tomar fotografías de gran campo comparables a 
algunas tomadas con película clásica. 
Todos los elementos descritos en este capítulo serán de importancia en la 
comprensión de este trabajo. Este es un proyecto que maneja microcontroladores, 
motores, cámaras fotográficas, equipo de laboratorio y partes mecánicas. En los siguientes 
capítulos se describe el equipo y herramientas empleadas, los avances previos y las 
aplicaciones en conjunto para la obtención del prototipo de microscopía automatizada. 
 
 
 
 - 41 -
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CAPÍTULO 2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y 
SOFTWARE PARA DESARROLLO 
 
En este capítulo se describen las máquinas y el software que servirán de 
herramientas básicas en el diseño y fabricación de las piezas que se utilizan en el prototipo 
desarrollado. Estos equipos fueron adquiridos por el departamento de Investigación y 
Desarrollo Tecnológico (I.D.T.) de la empresa SOFILAB S.A. DE C.V., con el apoyo 
económico del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). La explicación del 
uso y caracteristicas de estos equipos se realiza para dejar un mayor panorama del trabajo 
realizado, para que CONACYT compruebe el uso adecuado de recursos y para que éste sea 
un trabajo entendible para cualquier persona, ya que los equipos aquí descritos son 
desconocidos para la mayoría. 
 
Cada equipo adquirido tiene una interfaz para comunicarse con la computadora y 
poder usarse en forma automatizada, y son especialmente adecuados para el desarrollo de 
prototipos, no para producción en serie. A este tipo de maquinaria se le denomina CNC 
(Control Numérico Computarizado). Son denominados así porque anteriormente el control 
de estos equipos se hacía a base de códigos numéricos, los cuales se escribían como un 
programa a base de números; con ellos habían distintas claves que indicaban la instrucción 
que el equipo debía realizar, otro número decía a que velocidad y otro el tiempo. Estos 
códigos se ingresaban en una computadora y posteriormente se compilaban los códigos y se 
 - 42 -
guardaban en unidades de almacenamiento externo como disquetes o cintas magnéticas. 
Las cintas eran leídas e interpretadas por la máquina y podía realizar la tarea indicada. 
 
Actualmente las máquinas CNC siguen utilizando estos códigos pero la 
programación es más fácil debido a que se indican los movimientos y las distancias, pero 
los códigos los genera el programa CAM que se esté utilizando. 
 
Esos programas se han hecho más visuales hoy en día, de manera que es posible 
programar en forma visual, “dibujando” la pieza a fabricar y modificándola en esquemas 
3D, indicando el curso de las herramientas. En el mismo programa se puede simular el 
trabajo y la pieza para prever si el trabajo será bien hecho por la máquina, o si se le indican 
instrucciones erróneas. También es posible hacer trabajos en forma manual, indicando los 
movimientos a través del teclado de la computadora. 
 
Las máquinas CNC adquiridas son: un torno y un router (o milling por su función, 
en inglés). También se describe el trabajo con Autodesk Inventor, programa con el cual se 
pueden hacer diseños en 3D de una manera muy sencilla. Para el uso de los 
microcontroladores y circuitos electrónicos, se tiene software de simulación electrónica y 
de programación, como Orcad y las herramientas de Microchip. 
 
2.1 Torno CNC 
 
El torno adquirido es un equipo CNC de escritorio (Desktop CNC) de la marca 
Emco, modelo Compact 5CNC. Anteriormente era controlado por códigos introducidos por 
cinta magnética a una unidad de procesamiento interna. Sin embargo ahora su control, 
incluso manual, se hace desde una computadora. En la figura 2.1 se aprecia el torno (con 
partes básicas). 
 
El EMCO COMPACT 5 CNC es un torno pequeño para hacer trabajos ligeros en 
aluminio, nylamid, madera, hierro dulce u otros materiales blandos. Es controlado por una 
tarjeta electrónica compatible con un software de nombre Welturn. En la figura 2.2(a) se 
 - 43 -
puede apreciar la ventana de dicho software al iniciar el programa, mientras que en la figura 
2.2(b) se observa la ventana para el control del torno en forma manual. 
 
 
Figura 2.1. Torno EMCO COMPACT 5 CNC. FUENTE: ref. 24 
 
 
 
 Figura 2.2. (a) Ventana del Welturn (b) Control manual del torno CNC. 
 
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La tarjeta de control posee la capacidad de controlar la velocidad de los dos motores 
a pasos, del movimiento en X y Z, de apagar dichos motores tras 5 minutos de inactividad, 
de medir el desplazamiento de los motores, etc. 
 
2.1.1 Sistemas CAD y CAM 
 
Los diseños que se pueden maquilar se hacen previamente en paquetes de software 
CAD y CAM. 
 
Los sistemas CAD son programas de diseño asistido por computadora (del inglés 
Computer Aided Design). Pueden utilizarse para generar modelos con muchas o todas las 
características de un determinado producto, las cuales pueden ser: el tamaño, el contorno y 
la forma de cada componente, almacenados como dibujos en dos ó tres dimensiones. 
 
Una vez que los datos dimensionales han sido introducidos y almacenados en la 
computadora, el diseñador puede manipularlos o modificar las ideas del diseño con mayor 
facilidad en el desarrollo del producto. Los sistemas CAD, en la actualidad, son de gran 
ayuda pues permiten simular el funcionamiento de un producto. Hacen posibleverificar si 
un circuito electrónico propuesto funcionará tal y como está previsto, si un puente será 
capaz de soportar las cargas pronosticadas sin peligros e incluso si una salsa de tomate 
fluirá adecuadamente en un envase de nuevo diseño [26]. 
 
Al conectar un sistema CAD a equipos de fabricación, también controlados por 
computadora, conforman un sistema integrado CAD/CAM. Un sistema CAM (del inglés 
Computer Aided Manufacturing), es la Fabricación o Manufactura Asistida por 
Computadora. Un sistema CAM ofrece significativas ventajas, porque conlleva la 
eliminación de los errores del operador y la reducción de los costos de mano de obra. 
 
Los equipos CAM se basan en una serie de códigos numéricos, almacenados en 
archivos informáticos, para controlar las tareas de fabricación. 
 
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Las características de los sistemas CAD/CAM son aprovechadas por los 
diseñadores, ingenieros y fabricantes para adaptarlas a las necesidades específicas de sus 
situaciones. Por ejemplo, un diseñador puede utilizar el sistema para crear rápidamente un 
primer prototipo y analizar la viabilidad de un producto, mientras que un fabricante quizá 
emplee el sistema porque es el único modo de poder fabricar con precisión un componente 
complejo. 
 
En el caso del torno EMCO Compact 5CNC, los sistemas CAD y CAM son 
exclusivos para esta máquina, no descartando la posibilidad de importar archivos con las 
mismas propiedades para su maquila en este equipo. 
 
2.1.2 Dolphin PartMaster y Welturn 
 
El sistema CAD que utiliza el torno CNC se denomina PartMaster de la marca 
Dolphin, versión 8.4, el cual se puede emplear para fresado o torneado según la aplicación 
requerida. Para el torno se emplea la parte del PartMaster Turning con lo que se pueden 
generar diseños para torneado que incluyen procesos de desbaste en la superficie y en caras 
frontales. 
 
Con este software, el diseño de piezas torneadas es realmente sencillo. Es cuestión 
de dibujar la pieza con sus respectivas medidas e indicar los procesos de maquinado a 
realizar por el torno, con un orden debido, así como la herramienta que realizará el corte o 
desbaste según el proceso de maquinado, para lo cual se debe calibrar previamente la pieza 
y las herramientas. Para este último propósito el torno viene acompañado de un 
microscopio simple y las indicaciones necesarias para colocar bien la herramienta. 
Dolphin Partmaster tiene la ventaja de poder simular el proceso de torneado en la PC, para 
verificar que algún diseño está bien hecho, o bien para corregir errores. 
 
La figura 2.3 muestra una ventana del PartMaster CAD, donde se hacen los dibujos 
de la pieza a tornear. 
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 Figura 2.3. Ventana del PartMaster CAD.
 
 
Welturn es el programa encargado del postprocesamiento del diseño y de los pasos 
de maquinado. Es un sistema CAM, en versión 3.01. Su función es simular y realizar el 
proceso de maquinado real. Es el programa que se comunica al torno para hacer las piezas. 
También tiene la capacidad de poder mover el torno en forma manual; siempre hay una 
supervisión de la posición exacta de la máquina en sus 2 ejes. 
 
En la figura 2.4 se observa una simulación de maquinado con el programa Welturn, 
el cual puede posteriormente mandar los respectivos códigos al torno para maquinar la 
pieza. 
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 Figura 2.4. Ventana del Welturn simulando un proceso de maquinado 
 
 
2.2 Router CNC 
 
El equipo router (milling en inglés) adquirido, es de la marca K2 CNC1, fabricante 
norteamericano que vende routers de varios tamaños. El modelo es KG2935, tiene una 
superficie de trabajo de 29” x 35”. Es movido en tres ejes (X, Y y Z) por servomotores 
(marca Daehwa, a 24 Vdc y 3.5 A) controlados por una unidad de control que contiene la 
interface con la computadora. El motor donde se montan las herramientas de corte 
(llamados brocas o bits) es un router de la marca Porter Cable2, modelo 892, el cual tiene 
un rango de velocidad de 10,000 hasta 23,000 rpm. 
 
1 Para mayor información visitar www.k2cnc.com
2 Mayores informes en www.porter-cable.com
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La figura 2.5 muestra al Router con sus partes básicas. Los fabricantes lo 
denominan milling, pues “router” es el motor portaherramientas de corte. 
 
 
Figura 2.5. Router CNC. FUENTE: http://www.k2cnc.com/Machines/CNC-router-KG-3925_detail.asp 
(último acceso: 19-06-06) 
 
Este equipo es adecuado para trabajar con materiales ligeros como los que se 
mencionaron para el torno, más no con acero o hierro. Esto se debe a que los cortadores 
para router no tienen la capacidad de trabajar a altas revoluciones con materiales duros. En 
caso de que se llegue a trabajar con materiales duros como el acero, la maquinaria puede 
sufrir averías, los cortadores se sobrecalentarían y pueden fracturarse, pudiendo ocasionar 
accidentes. 
 
La etapa de control se realiza a través de un gabinete donde se encuentran los 
circuitos integrados programados para servir como interface entre la máquina y la PC. 
Dicho gabinete es mostrado en la figura 2.6, en la cual se pueden ver los conectores para 
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los 3 servomotores, botón de encendido y cable de energía. También se observa el cable 
que va al puerto paralelo y a una entrada USB, los cuales tienen la función de comunicar la 
PC con el Router. 
 
 
 Figura 2.6. Control del router 
 
Esta máquina tiene movimientos en tres ejes mientras la mesa es fija. Es la 
herramienta de corte la que se mueve. Ese movimiento corre a cargo de servomotores, los 
cuales transmiten el giro a husillos que provocan el desplazamiento de las bases para el 
router. El desplazamiento es apoyado por rieles, los cuales disminuyen las vibraciones y 
provocan un desplazamiento uniforme. 
 
Los trabajos de milling son también diseñados con sistemas CAD y CAM, para lo 
cual se tiene su propio software, el cual se describe a continuación. 
 
2.2.1 Visualmill y Mach2mill 
 
El programa de diseño es el denominado VisualMill, versión 5.0, cuya licencia es 
otorgada por Mecsoft Corporation. Es un programa de diseño y mecanizado (CAD/CAM) 
basado en Windows que integra la generación de trayectorias de herramienta y simulación 
de mecanizado con verificación [27]. Contiene un set de herramientas muy amplio, al igual 
que varias formas de mecanizar. 
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Como todo sistema CAD actual, tiene una interfase sencilla que facilita el dibujo de 
formas, colocación de dimensiones y definición de procesos de maquinado, así como 
cambios de herramienta adecuados. Sin embargo, es más complejo que el CAD del torno 
debido a que son tres ejes los que puede manejar, con opción de un cuarto eje. Los diseños 
son totalmente en tres dimensiones (3D). Este programa genera sus propios códigos CNC, 
denominados código G y código M, para lo cual se debe hacer una simulación previa para 
la verificación y corrección de errores. 
 
Es posible realizar maquinados en tres ejes o en dos ejes y medio. El primero 
implica movimiento de los tres ejes al mismo tiempo, para conseguir acabados inclinados o 
en superficies esféricas. El acabado en dos ejes y medio es para superficies planas o en 
ángulos rectos. 
 
Mach2Mill es el postprocesador o sistema CAM. También es más complejo que el 
Welturn pues es un programa que se puede configurar para cualquier máquina CNC y tiene 
varias funciones y opciones de configuración. Desde su pantalla se puede mover al router 
de forma manual, tanto con un joystick como introduciendo coordenadas por teclado con su 
respectivo código G, para cada proceso que se necesite. Al cargar los programas hechos en 
el VisualMill se permite dejar todo en forma automática. 
 
En el subcapítulo 4.1.2 se pueden observar varias ventanas de estos programas. 
 
2.3 Autodesk Inventor 
 
Es un sistema CAD en tres dimensiones, con muchas cualidades y facilidades de 
uso. Su predecesor principales Autocad, también de la empresa Autodesk. Este programa 
podía hacer diseños en 3D, pero su uso era muy complejo en este modo, por lo que casi 
siempre se hacían diseños en dos dimensiones. Con Autodesk Inventor el diseño en 3D es 
muy sencillo, ya que está totalmente enfocado a este modo de diseño. 
 - 51 -
 
La forma de diseño tiene como base modelos en 2 dimensiones, y de ahí se hacen 
los cambios a 3D. También se pueden hacer modificaciones sobre el modelo en 3D: girar 
las piezas, hacer ensambles de piezas distintas y simular modelos mecánicos o 
estructurales. Sobre un modelo en 3D se pueden crear nuevas formas, nuevos modelos u 
otras piezas complementarias para obtener un ensamble exacto. Con la simulación se tiene 
la certeza de que un diseño mecánico funcionará cómo se requiere. Cuenta con un sistema 
de administración para poder manipular todas las piezas de cada uno o varios de los 
ensambles que se realicen, los cuales pueden ser adaptativos [28]. Se puede utilizar con 
dimensiones en el sistema inglés o en el MKS, con normas ISO o estándares 
internacionales. 
 
También es posible importar piezas de Autocad o de Mechanical Desktop, 
programas en los cuales se hacen los bocetos en 2D con planos a diferentes vistas. O bien, 
se pueden realizar las piezas en 3D y pasarlas a un plano de dibujo donde sea posible 
dimensionar cada parte de un ensamblaje, ya sea por pieza o bien todo el conjunto. Es un 
programa muy versátil, fácil de usar, práctico y muy interesante, que proporciona mucha 
ayuda al diseñador mecánico. 
 
2.4 Herramientas Microchip 
 
Los microcontroladores de Microchip (PIC´s) requieren herramientas de 
programación, tanto para la elaboración de los programas, como para el envío de ellos al 
PIC. La gran ventaja de Microchip, es que en su página de internet (www.microchip.com) 
se pueden encontrar varias herramientas y tutoriales para programar PIC´s. También existen 
varios diseños de programadores en páginas de Internet que se pueden bajar en forma 
gratuita para construirlos y usarlos con compiladores que, de igual forma, se distribuyen sin 
ningún costo. 
 
 - 52 -
Se le llama programador a la tarjeta electrónica donde se coloca el PIC para 
“quemarlo” o programarlo, enviándole las instrucciones a su memoria interna desde una 
PC. El programador que se utiliza en este proyecto es el PICSTART Plus, fabricado por 
Microchip. El compilador es el programa con el cual se genera el código máquina a partir 
de códigos en lenguaje C o en ensamblador. Para este trabajo se usa MPASM, que es una 
parte del software MPLAB, también fabricado por Microchip. 
 
2.4.1 MPLAB IDE 
 
MPLAB IDE es una herramienta básica de desarrollo de Microchip, para el trabajo, 
diseño y programación de sus dispositivos. Es el software donde se editan los programas 
en lenguaje ensamblador. Esto se hace en un editor interno de texto donde se escriben las 
instrucciones y los nombres de los archivos y bits que se modificarán. También permite la 
compilación, simulación y verificación de errores en los proyectos al programar. El sector 
de MPASM, incluido en el software MPLAB, es el compilador encargado de traducir el 
código fuente en ensamblador a código objeto (o hexadecimal) para todos los PIC´s. 
 
Pueden mandarse directamente los programas al programador y de ahí al PIC, pero 
también se puede crear un archivo del programa en código hexadecimal (.hex). Dicho 
archivo puede guardarse para ser utilizado con cualquier otro compilador, simulador o 
programador. Por ejemplo, existe otro simulador de nombre PIC Simulator IDE (de Oshon 
Software) que puede correr el programa en código hex y permite visualizar el PIC con sus 
puertos I/O. Esto es útil para verificar que efectivamente el programa funciona; también 
deja correr el programa paso a paso o lentamente y permite ver la instrucción que se realiza 
en ese momento y la siguiente3. La figura 5.7 muestra una ventana del software PIC 
Simulator. 
 
MPLAB tiene las siglas IDE (Integrated Development Environment) [29] porque es 
un sistema de desarrollo integrado, o sistema embebido. Tiene la capacidad de trabajar con 
 
3 Para mayor información sobre PIC Simulator IDE, consultar http://www.oshonsoft.com
 
 - 53 -
sistemas de control en un circuito integrado que contienen microcomputadoras dentro de si, 
las cuales les permiten desarrollar tareas difíciles en el mismo sistema. En la figura 2.7 se 
ve el ambiente de trabajo con el programa MPLAB IDE versión 7.40. 
 
 
 
 
Figura 2.7. Ventana del software MPLAB 
 
No es objetivo explicar cómo se usan estas herramientas, pero se hace una pequeña 
descripción de ellas debido a la gran importancia en su uso para el sistema de control que se 
desarrolla. 
 
2.4.2 Picstart Plus 
 
Al observar que existe una gama de varios programadores, en un principio se pensó 
en la construcción de alguno de tutoriales sobre PIC´s. Debido a que algunos se presentan 
 - 54 -
con todos los elementos electrónicos que requieren, incluso vienen con las tarjetas impresas 
sólo para redibujarlas, soldar, seleccionar el compilador adecuado y programar. 
 
Sin embargo, al desarrollar un producto de calidad evitando correr riesgos al existir 
la posibilidad de tener mal envío de datos al PIC, se recurrió al programador fabricado por 
Microchip, el PICSTART PLUS, el cual es vendido como una herramienta de desarrollo que 
incluye: Software MPLAB (Versión 7.4), tutorial, dos trípticos sobre su uso, cable serial 
DB9, eliminador de corriente, un par de microcontroladores PIC16F84 y el programador. 
La figura 2.8 muestra una fotografía tomada al programador, junto a la caja antiestática 
para los PIC´s . 
 
 
 Figura 2.8. Programador PICSTART PLUS 
 
Este es un equipo de bajo costo y altas prestaciones, sirve para todos los 
microcontroladores de 8 bits y encapsulados DIP de hasta 40 pines. Tiene la ventaja de 
poder leer y verificar el código, memoria de datos y EEPROM, así como los bits de 
configuración. Los datos se pueden descargar directamente de MPLAB al Picstart. Otra de 
sus grandes ventajas es que funciona con cualquier PC con la ayuda del programa MPLAB. 
 
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CAPÍTULO 3. EQUIPO DESARROLLADO 
 
 
Como se mencionó en la introducción, este proyecto se había iniciado tiempo atrás 
en la empresa SOFILAB S.A. de C.V. En este capítulo se menciona el avance que se tenía 
al tomar el proyecto, tanto en el equipo mecánico, como en el sistema de control. Sobre 
esta base se realizaron varias modificaciones para conseguir un prototipo más robusto y de 
mejor calidad. La tarea de hacer un equipo automatizado incluye un bajo costo, buena 
precisión y practicidad. Las modificaciones a lo largo de esta tesis se hicieron en aspectos 
de electrónica y mecánica. 
 
3.1 Microscopio óptico Iroscope 
 
Se contaba inicialmente con dos microscopios ópticos de la de la empresa mexicana 
Microscopios S.A. de C.V., de la marca Iroscope (modelo Microlux MX-T). Uno de ellos es 
trinocular, como se observa en la figura 1.1 (capítulo 1), pues trae un tercer ocular para 
poder fotografiar las muestras, colocando ahí la cámara CCD con montura tipo C. 
 
Este microscopio, generalmente, es empleado en las ramas médicas, biológicas y 
químicas de hospitales, escuelas e institutos biológicos, para inspeccionar y analizar las 
estructuras microscópicas que requieren aumentos entre 10X y 400X. 
 
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En la figura 1.1 se señala la fuente luminosa externa, la cual funciona con un foco 
de filamento de tungsteno de 12 V y 50 W de corriente alterna. La intensidad del foco 
puede ser modificada a través de un circuito electrónico colocado bajo la base del 
microscopio. Dicho circuito incluye: transformador de 127-24V, resistencias, capacitores y 
triac MAC8D como control de intensidad. Esta fuente se ajusta al microscopio en su base, 
permitiendo