Implementación de un sensor con visión artificial como retro-alimentación en un sistema barra y bola que permite el aprendizaje de las leyes de control (2017)
En el estudio de temas y asignaturas en relación a la ingeniería electrónica y sus ramas de desarrollo profesional, es necesario llevar la teoría al campo práctico. En el ámbito de la academia, es necesario desarrollar las ciencias de estudio en el laboratorio. En la teoría del control automático, todas sus leyes se comprueban en el desarrollo de laboratorios prácticos, que en general, incluyen el moldeamiento de un sistema de primer orden u orden superior, como un motor o un horno para posteriormente calcular teóricamente controladores que permiten examinar las variables de salida, ya sea velocidad y posición o temperatura respectivamente. La Escuela Colombiana de Ingeniería, en sus laboratorios de ingeniería electrónica cuenta con dos plantas didácticas marca Quanser, que son utilizadas para el desarrollo de prácticas en el área de control; una de ellas un modelo Barra y Bola que consiste en dirigir la posición de una bola, que se desplaza por una barra siguiendo una señal de referencia. Estos modelos didácticos permiten aplicar los conocimientos adquiridos, para un completo desarrollo del aprendizaje de las leyes de control, y es un modelo particularmente especial para el estudio de sistemas dada su naturaleza no lineal. Por otra parte, existe una rama de la ingeniería electrónica conocida como “La visión artificial”; visión de maquina o visión por computador, que permite entre otras muchas cosas, hacer mediciones como lo hace el sistema de visión del ser humano. Para el estudio de esta rama de la ingeniería también es necesario realizar prácticas de laboratorio una vez se comprendan todas las teorías y conceptos. Dichas prácticas pueden limitarse a la aplicación de algoritmos que permitan extraer las características deseadas de una imagen, como la silueta humana, los gestos de una mano humana o aplicaciones industriales como determinar el tamaño de una pieza en una banda transportadora, o el grado de suciedad en una botella de una línea de envase de gaseosas, cervezas o licores. Este trabajo une las dos ramas de la ingeniería electrónica mencionadas anteriormente, el control y la visión de máquina en una herramienta didáctica, modificando un sistema existente para motivar su uso en el desarrollo de prácticas de laboratorio. Particularmente se generan alternativas de medición de variables físicas de un sistema de control creando un sensor de visión artificial, en este caso particular, es una herramienta para determinar una posición. A continuación, se describe el desarrollo de la idea central de cambiar la forma de determinar la posición de la bola en el sistema barra y bola mediante visión artificial y acoplar este procedimiento a un sistema de control ya existente en los laboratorios. El documento describe la motivación inicial para el desarrollo del proyecto, enfatizando las diferentes problemáticas del sensor y su incorporación a la plataforma existente. Se presenta un marco teórico de la forma más sencilla para junto con el registro de la metodología implementada este trabajo sea replicable; finalmente se presentan los resultados y las correspondientes conclusiones.