CLASIFICADOR DE PRODUCTOS MEDIANTE VISIÓN ARTIFICIAL

Dávalos Romero Daniel Alejandro

Espinoza Paredes Diego Oswaldo Lema Reyes Danny Oswaldo

LLumiquinga Pizarro Orlando Patricio

Millán Vásquez Javier Alejandro

Escuela Politécnica Nacional

Resumen

La necesidad de una rápida y eficiente distribución de los productos y materiales en las

industrias, y en todos los procesos que incluyan ensamblaje por parte de maquinas o de personas, dio como resultado, la creación de los sistemas de

bandas transportadoras, los cuales están formadas por motores que mueven los rodillos, y estos a su vez mueven la banda.

En el presente proyecto se pretende implementar un sistema de clasificación automático de

clasificación de objetos, mediante la implementación de un sistema de distribución, el cual, incluirá una banda t rasportadora comandada

por un sistema microprocesado y además, como elemento de reconocimiento de objetos, se utilizara la visión artificial mediante una cámara web y el

toolkit de Vision and Motion que tiene el paquete computacional LabVIEW.

El objetivo principal es que el sistema reconozca el objeto que se está transportando en la banda, y dependiendo de esto, se lo sitúe en frente de un

pistón, que funciona con un sistema neumático, y este, lo empuje fuera de la banda para que caiga en un compartimiento asignado para ese tipo de

objetos. En total, nuestro sistema será capaz de clasificar 4

objetos diferentes, uno a la vez. 1. INTRODUCCIÓN

La implementación de bandas transportadoras, es un proceso complejo, desde su diseño, hasta su

implementación, debido a que se trata de un sistema mecánico, en el cual se tiene que considerar varios aspectos como, la velocidad del

movimiento, la estabilidad de la estructura, la potencia del motor, la alineación de los rodillos, etc. Por lo que, si alguno de estos aspectos, no está

considerado, la banda no funcionara correctamente.

También hay que considerar, que el motor que maneja la banda produce interferencia en el circuito electrónico de control.

Adicionalmente, tenemos el reconocimiento de objetos mediante visión artificial, la cual, en la

actualidad se está implementando en muchas aplicaciones, ya sean industriales, para el reconocimiento de fallas en productos finales, o

para seguridad, en los computadores, los cuales ya no necesitan que el usuario ingrese una clave para habilitar su acceso, sino, con mostrar su rostro el

computador lo reconoce. Finalmente, la neumática es muy utilizada en la

industria, para poner en movimiento sistemas mecánicos mediante la transmisión de la energía del aire comprimido, o a su vez mediante la

conversión de energía eléctrica en energía neumática.

Y de esta manera, se usan varias áreas de estudio para la implementación de nuestro proyecto.

2. DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSPORTACIÓN Y DISTRIBUCIÓN

Como la presentación del proyecto será realizada en el laboratorio de mandos neumáticos, se tomaran en cuenta las medidas de los módulos de

los pistones para las dimensiones de la banda transportadora.

Esta banda contara con dos rodillos hechos de

latas y forrados con lija para un mejor agarre de la banda, la cual en este caso será de tela. Los ejes de los rodillos serán tornillos sin fin los cuales

tendrán un determinado espacio para calibrar su alineación.

El soporte para la banda se lo implementó con maderas, las cuales fueron acopladas con pernos con el fin de obtener un soporte fijo y que de esta

forma no afecte el movimiento de la banda; el cual es controlado mediante un motor a pasos.

Sobre el nivel superior del soporte se implementó

cuatro soportes para los sensores infrarrojos los cuales son los encargados de comunicar el inicio o el detenimiento de la banda dependiendo si un

objeto se encuentra en el correspondiente nivel de los mismos.

A nivel un tanto superior a la altura de la banda y en un extremo de la misma se colocará los vástagos neumáticos los cuales serán accionados

mediante electroválvulas, lo cual nos permitirá la expulsión de un objeto clasificado fuera de la banda, esto con el fin de no ocasionar daños a la

banda transportadora. 3. SOFTWARE DE CONTROL

El microcontrolador estará conectado al computador mediante comunicación serial

asincrónica, y el usuario podrá ver el estado del sistema, a través de una interfaz gráfica creada en LabVIEW.

Como condición de seguridad, vamos a hacer que los contadores se borren solo si el usuario da una orden desde el computador. Esto se hace debido a

que estos contadores están respaldados en la

memoria EEPROM del microcontrolador, y este proceso de borrado no puede caer en un lazo infinito, porque esto arruinaría a la memoria.

Además, otra consideración que se tomó, para el control de los mandos neumáticos, es que, el solenoide de encendido no pueda accionarse al

mismo tiempo que la de apagado, debido a que el pistón se inmovilizaría, y al inicio de la ejecución del programa, se comanda el accionamiento de

todos los solenoides que provocan el regreso de los vástagos, para asegurarnos que se encuentren en un estado inicial, debido a que no se sabe en

qué estado se encuentran al iniciar el proceso. Otro aspecto importante es que los contadores pueden encerarse solo si el sistema no ha detectado algún

objeto en la banda.

Al momento de detectar un objeto, la banda se enciende y se queda en un lazo infinito, saliendo de este lazo solamente si es que se ha recibido el

dato desde el computador dando a entender al microcontrolador, cuál objeto se reconoció, o si ocurre la detección de un objeto al final de la banda

mediante el sensor infrarrojo colocado en dicha posición. En este caso, quiere decir que el computador no reconoció el objeto que paso por la

cámara, y por tanto es un elemento “basura”. Se actualiza los contadores y se envía al computador.

Si el computador reconoció un objeto que pasó por la cámara, envía un dato al microcontrolador, y dependiendo de este, se ajusta el número de

pasos que debe dar la banda, para situar al objeto en frente del vástago correspondiente; entonces se detiene la banda, se activa el solenoide q acciona

la salida del vástago y se lo desactiva, a partir de esto se comanda de forma similar al solenoide que comanda el regreso del mismo; una vez realizado

esto se actualiza los contadores y se los envía al computador, después de lo cual regresa al inicio del programa, en el cual se espera el aviso del

sensor infrarrojo colocado al inicio de la banda con lo que se iniciará de nuevo el mismo proceso.

4. PRUEBAS Y RESULTADOS Una vez finalizada la construcción del soporte de la

banda transportadora, del hardware y software a implementar, se procedió a realizar las pruebas correspondientes de nuestro proyecto con el fin de

ajustar al mismo para que su funcionamiento sea el deseado y cumpla con nuestros objetivos.

Para esto se tuvo que calibrar un óptimo posicionamiento de la cámara con la cual se iba a implementar el reconocimiento de objetos, también

se tuvo que tomar en cuenta el número de pasos que se requería dar al motor para que éste coloque por medio de la banda, a cada objeto reconocido

en su respectiva posición de tal manera que quede alineado con el vástago correspondiente que lo desplazará de la misma.

Fue importante también realizar ajustes a la posición de los ejes de cada rodillo, esto con el fin de asegurar que la banda transportadora no

presente desviaciones conforme se realizaba su desplazamiento, lo cual nos ayudaba también a evitar vibraciones debido al funcionamiento del

motor.

6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Del proyecto que se realizó se pudieron observar claramente los problemas que se generan por no tomar en cuenta las advertencias que se hacen

para interconectar un sistema de potencia con uno de control (por ejemplo filtros), por lo cual se tuvieron varios problemas con el control de la

banda transportadora, ya que al activar las electrovalvulas a pesar de que se activaban con reles entraba ruido tanto en la comunicación serial

como en el propio micorcontrolador, logrando así que se ejecuten acciones “basura”, una de ellas era el reseteo continuo del micro. Para resolver de

cierta forma esto se coloco una inductancia en serie a la fuente de potencia, y un capacitor en

paralelo a la misma, logrando asi filtrar de cierta

manera los picos tanto de voltaje como de corriente que se generaban y que dañaban ek control

La adquisición de datos por medio de la cámara depende en gran parte de la resolución y calidad de la misma ya que para obtener un patrón claro la

cámara debe tomar una foto lo más detallada posible para así en la comparación cometer la menor cantidad de errores, sin embargo esto es

relativo al proceso que se esta realizando por ejemplo, en una industria donde se hagan productos en serie estos deben ser iguales por lo

tanto en este caso el patrón debe ser lo más definido posible porque no se puede permitir un producto defectuoso, por otra parte si la forma que

se tiene no es de suma importancia se puede bajar la resolución de la cámara, caso contrario todos los productos saldrán defectuosos. Esto último se

pudo comprobar en el proyecto ya que se tenía un patrón de “círculos” y para esto se escogió el mejor de todos, sin embargo en la comparación con los

demás estos eran rechazados ya que muchos de ellos tenían bordes irregulares

Se pudo comprobar que la conexión que tiene la mecánica con los diferentes sistemas microprocesados es muy estrecha, ya que se

puede implementar un excelente software, pero si no se tienen medios mecánicos para ponerlo en marcha la aplicación no sería de utilidad. Esto se

comprobó en el ensamblaje de la banda transportadora ya que fue realizada por el grupo y los problemas que se presentaron fueron varios,

por ejemplo: estructura inestable, mal centrado de la banda, ejes flojos, vibración. Estos problemas, al ser un modelo, no son de gran significado pero en

proyectos a escala real esto podría hacer colapsar un sistema.

Es necesario el uso de todas las protecciones que se han visto en los diferentes sistemas: control y potencia. Por ejemplo en el control es necesario

aislarlo contra una posible interferencia electromagnética o contra los picos de corriente o voltaje que se generan debido a la conmutación de

ciertos elementos (relés o transistores), por lo cual el uso de filtros y protecciones contra cortocircuitos (fusibles) se hacen presentes

En caso de hacer de esto una aplicación práctica se deben tomar ciertos aspectos en consideración:

primero se debería cambiar el software que se está usando para la comunicación y reconocimiento de imágenes ya que el software actual, LABVIEW,

constituye una licencia demasiado costosa para muchas empresas del país por lo cual haría del sistema poco accesible, segundo el sistema

mecánico debe ser calibrado precisamente puesto que una falla en la banda, o en la posición de las electroválvulas ocasionaría un mal funcionamiento

del sistema en general y tercero para que el

sistema sea fiable se requiere que sea totalmente automático y que funcione a tiempo real por lo cual la implementación de sistemas adicionales es

necesaria Se recomienda el aislamiento de los diferentes

sensores del medio externo a fin de que no se filtren señales que alteren el funcionamiento del sistema, por ejemplo dentro del proyecto se pudo

observar un mal funcionamiento de los sensores infrarrojos lo cual es debido a la luz solar que llegaba al receptor, confundiendo al sensor, para

solucionar esto se colocaron pantallas de color negro a fin de evitar la luz solar.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

TOMPKINS, James, Planeación de

instalaciones. 3ra edición, Editorial Thomson, Mexico, 2006.

NIN SITJA, Mario, Bases para el cálculo de bandas transportadoras. 1ra edición, Editorial Firestone Hispania, Basauri,

Vizcaya, 1977.

PELEGRÍ, José, Labview, entorno gráfico

de programación. 1ra edición, Editorial Alfaomega, 2007.

LLADONOSA, Vicent, Circuitos básicos de electroneumática. 1ra edición, Editorial Boixareu, 1997.

ATMEL, Control de motores,

http://www.atmel.com/products/avr/mc/defa

ult.asp?family_id=607

NATIONAL INSTRUMENTS,

Comunicación serial con LabVIEW,

http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/790

7

ATMEL, Set de instrucciones y Manual del

ATmega16, revisión 05/09.

http://www.monografias.com/trabajos13/val

vu/valvu.shtml

http://www.suministrosfranquesa.com/pdf2/

Neumatica/Neumatica_5_Electrovalvulas.pdf

http://www.mercadolibre.com.ar/jm/img?s=MLA&f=37772826_8305.jpg&v=P

http://www.qncomponentes.com/qnci/img/p/31-122-large.jpg

9. BIOGRAFÍAS

Daniel Dávalos

Nacido en Quito el 12 de mayo de

1987. Curso sus estudios

secundarios en el colegio

“AMERICA” en la ciudad de Quevedo

– Los Ríos. Obteniendo el titulo de

Físico Matemático. Ingresó a la

Escuela Politécnica Nacional en el periodo Marzo –

Junio del 2006 y sigue la carrera de Electrónica y

Control. Actualmente cursa el séptimo semestre.

Diego Espinoza

Nació el 06 de mayo de 1987,

realizó sus estudios secundarios en

el Colegio Nacional Experimental

Juan Pío Montúfar, obtuvo su título

de Bachiller en Ciencias

especialidad Físico Matemático.

Actualmente se encuentra cursando el séptimo

semestre de la carrera de Electrónica y Control en

la Escuela Politécnica Nacional.

Danny Lema

Nació el 07 de Junio de 1988, realizó sus estudios secundarios en el COTAC, donde obtuvo su título de

Bachiller Físico Matemático.

Patricio Llumiquinga Nació el 15 de Junio 1987, realizó

sus estudios secundarios en el Colegio Central Técnico, donde obtuvo su título de Bachiller

Técnico.

Javier Millán

Nació el 14 de enero de 1988,

realizó sus estudios secundarios

en el Colegio Técnico

Experimental Salesiano Don

Bosco, obtuvo su título de

Bachiller Técnico en la

especialidad de Electro-

Electrónica. Actualmente se encuentra cursando el

octavo semestre de la carrera de Electrónica y

Control en la Escuela Politécnica Nacional.