Diseño y construcción de una máquina clasificadora de duraznos de tipo exportación utilizando inteligencia artificial

En el presente archivo se encuentra el proyecto de grado “Diseño y construcción de una máquina clasificadora de duraznos de tipo exportación utilizando inteligencia artificial.” el cual se basa en la automatización de un proceso de clasificación. Para ello se realizó una investigación y a partir de...

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Autores:
Granados Giraldo, María Camila
Carrillo Hernández, Jhoynner Alfredo
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/12154
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/12154
Palabra clave:
Mechatronic
Peaches
Classification
Artificial intelligence
Horticultural products
Machine design
Simulation methods
Peach sorting machine
Actuators
Sensors
Knowledge management
Mechanical engineering
Mechanical movements
Export market
Mecatrónica
Productos hortícolas
Diseño de máquinas
Métodos de simulación
Ingeniería mecánica
Movimientos mecánicos
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Inteligencia artificial
Sistema electrónico
Máquina clasificadora de duraznos
Actuadores
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description En el presente archivo se encuentra el proyecto de grado “Diseño y construcción de una máquina clasificadora de duraznos de tipo exportación utilizando inteligencia artificial.” el cual se basa en la automatización de un proceso de clasificación. Para ello se realizó una investigación y a partir de esta, se diseñó la mejor solución para el proyecto, la cual consiste en una tolva de ingreso, que dirige a los duraznos a la sección de clasificación por medio de una rampa inclinada. Cuando un durazno ingresa a los discos, el disco superior comienza a girar gracias a la activación de un motor paso a paso, hasta que se ubica debajo de la cámara, se desactiva el motor y se realiza la primera toma de fotos, después el otro motor paso a paso se activa y hace girar el disco inferior para hacer rotar el durazno y permitir que la cámara capte el lado posterior del durazno. Una vez terminado el proceso, el disco inferior vuelve a su posición anterior y el disco superior sigue su giro. Si la clasificación es no apto, se activa el motor que abre la compuerta ubicada en el primer orifico del disco inferior y el durazno es desechado. Pero, si la clasificación arroja que el durazno es apto, la compuerta no se abre y el durazno sale por el segundo orificio. Para la toma de decisión, se realizó el programa que consiste en capturar la imagen de la fruta y por medio del análisis del código se determina si el durazno se encuentra en buen estado, cumple con el tamaño y la forma previamente determinados. Este proceso es supervisado a través de una interfaz HMI y una aplicación móvil.
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Para ello se realizó una investigación y a partir de esta, se diseñó la mejor solución para el proyecto, la cual consiste en una tolva de ingreso, que dirige a los duraznos a la sección de clasificación por medio de una rampa inclinada. Cuando un durazno ingresa a los discos, el disco superior comienza a girar gracias a la activación de un motor paso a paso, hasta que se ubica debajo de la cámara, se desactiva el motor y se realiza la primera toma de fotos, después el otro motor paso a paso se activa y hace girar el disco inferior para hacer rotar el durazno y permitir que la cámara capte el lado posterior del durazno. Una vez terminado el proceso, el disco inferior vuelve a su posición anterior y el disco superior sigue su giro. Si la clasificación es no apto, se activa el motor que abre la compuerta ubicada en el primer orifico del disco inferior y el durazno es desechado. Pero, si la clasificación arroja que el durazno es apto, la compuerta no se abre y el durazno sale por el segundo orificio. Para la toma de decisión, se realizó el programa que consiste en capturar la imagen de la fruta y por medio del análisis del código se determina si el durazno se encuentra en buen estado, cumple con el tamaño y la forma previamente determinados. Este proceso es supervisado a través de una interfaz HMI y una aplicación móvil.1 INTRODUCCIÓN ---------------------------------------------------------------------------------------------------5 1.1 Descripción del problema -----------------------------------------------------------------------------------5 1.2 Justificación del problema ----------------------------------------------------------------------------------5 2 OBJETIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------7 2.1 Objetivo General ----------------------------------------------------------------------------------------------7 2.2 Objetivos Específicos ----------------------------------------------------------------------------------------7 3 ESTADO DEL ARTE ----------------------------------------------------------------------------------------------8 4 MARCO TEÓRICO ---------------------------------------------------------------------------------------------- 11 4.1 Sistemas de clasificación y actuadores --------------------------------------------------------------- 11 4.2 Sensores de detección ------------------------------------------------------------------------------------ 12 4.3 Inteligencia Artificial ---------------------------------------------------------------------------------------- 13 4.3.1 ¿Qué es una red neuronal? ................................................................................... 14 4.3.2 ¿Cómo se entrena una red neuronal? ................................................................... 14 4.3.3 RED ADALINE ...................................................................................................... 15 4.4 Marco Referencial ------------------------------------------------------------------------------------------ 16 4.5 Especificaciones del durazno ---------------------------------------------------------------------------- 16 4.5.1 Características del tamaño .......................................................................................... 17 4.5.2 Características del estado ........................................................................................... 18 4.5.3 Forma del durazno ...................................................................................................... 18 4.5.4 Normativas ................................................................................................................. 19 4.6 Metodología -------------------------------------------------------------------------------------------------- 20 5 INSTRUMENTACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------- 21 5.1 Dispositivo de captación de imagen ------------------------------------------------------------------- 21 5.2 Dispositivo de procesamiento y control --------------------------------------------------------------- 23 6 DISEÑO PROTOTIPO ------------------------------------------------------------------------------------------ 24 6.1 Estructura ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 24 6.2 Diseño CAD -------------------------------------------------------------------------------------------------- 25 6.3 Elaboración de piezas ------------------------------------------------------------------------------------- 27 7 DISEÑO ELECTRÓNICO -------------------------------------------------------------------------------------- 32 7.1 Fuente de energía ------------------------------------------------------------------------------------------ 32 7.2 Controlador --------------------------------------------------------------------------------------------------- 32 7.3 Conexión motores pasó a paso ------------------------------------------------------------------------- 33 7.4 Conexión motor reductores ------------------------------------------------------------------------------ 34 7.5 Conexión sensor detector -------------------------------------------------------------------------------- 35 7.6 Conexión cámara web------------------------------------------------------------------------------------- 35 7.7 Diagrama P&ID---------------------------------------------------------------------------------------------- 35 8 MODELO MATEMÁTICO -------------------------------------------------------------------------------------- 37 8.1 Coeficiente de rozamiento dinámico ------------------------------------------------------------------- 37 8.2 Coeficiente de rozamiento estático--------------------------------------------------------------------- 40 8.3 Torque del motor para el disco superior -------------------------------------------------------------- 41 8.4 Torque del motor para el disco inferior ---------------------------------------------------------------- 44 8.5 Torque del motor para la compuerta de salida ------------------------------------------------------ 47 8.6 Cálculo de giro disco inferior ----------------------------------------------------------------------------- 48 8.7 Tiempo de procesamiento -------------------------------------------------------------------------------- 49 9 SIMULACIÓN ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 49 9.1 Simulación FlexSim ---------------------------------------------------------------------------------------- 49 9.2 Simulación SolidWorks ------------------------------------------------------------------------------------ 50 10 PROGRAMACIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------- 54 10.1 Interfaz HMI -------------------------------------------------------------------------------------------------- 55 10.2 Aplicación Móvil --------------------------------------------------------------------------------------------- 56 10.3 Código en Python------------------------------------------------------------------------------------------- 57 10.3.1 Entrenamiento del código ...................................................................................... 57 10.3.2 Funcionamiento general ........................................................................................ 59 10.3.3 Validación de estado del durazno .......................................................................... 60 10.3.4 Validación de tamaño del durazno ......................................................................... 62 10.3.5 Validación de la forma del durazno ........................................................................ 62 10.3.6 Ejemplo de validación del durazno ........................................................................ 63 11 VALIDACIÓN --------------------------------------------------------------------------------------------------- 64 12 CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------------------------- 68 13 BIBLIOGRAFIA ------------------------------------------------------------------------------------------------ 69PregradoIn this file is the degree project "Design and construction of a sorting machine for export-type peaches using artificial intelligence.” Which is based on the automation of a sorting process. For this, we made an investigation and based on this, the best solution for the project was designed. This solution consists of an input hopper, which directs the peaches to the classification section through an inclined ramp. When a peach enters the discs, the upper disc begins to rotate thanks to the activation of a stepper motor, until it is located below the camera, the motor is deactivated and the first photo is taken, then the other stepper motor activates and spins the lower disk, that made rotate the peach and allow the camera to capture the back side of the peach. Once the process is finished, the lower disk returns to its previous position and the upper disk continues its rotation. If the classification is not approved, the motor activated a gate located in the first hole of the lower disk and the peach is discarded. But, if the classification shows that the peach is approved, the gate doesn’t open and the peach comes out through the second hole. To make the decision, we made the program that consists of capturing the image of the fruit and through the analysis of the code, it’s determined if the peach is in good condition and complies with the previously determined size and shape. This process is supervised through an HMI interface and a mobile application.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaDiseño y construcción de una máquina clasificadora de duraznos de tipo exportación utilizando inteligencia artificialDesign and Construction of an Export Type Peach Sorting Machine Using Artificial IntelligenceIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicPeachesClassificationArtificial intelligenceHorticultural productsMachine designSimulation methodsPeach sorting machineActuatorsSensorsKnowledge managementMechanical engineeringMechanical movementsExport marketMecatrónicaProductos hortícolasDiseño de máquinasMétodos de simulaciónIngeniería mecánicaMovimientos mecánicosMercado de exportaciónInteligencia artificialSistema electrónicoMáquina clasificadora de duraznosActuadoresSensoresGestión del conocimiento1. 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