Resumen:
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[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster, se ha tratado de diseñar y construir un prototipo
funcional de una máquina capaz de rechazar frutas de una tonalidad previamente entrenada en
el sistema. Este proyecto trata ...[+]
[ES] En el presente Trabajo de Final de Máster, se ha tratado de diseñar y construir un prototipo
funcional de una máquina capaz de rechazar frutas de una tonalidad previamente entrenada en
el sistema. Este proyecto trata de aunar la mayor parte de las diferentes disciplinas que engloba
la Ingeniería Mecatrónica, tales como el control digital, el diseño CAD, la electromecánica o la
programación de microcontroladores para gestión de sensores y actuadores.
Este sistema está pensado para ser aplicado en una cinta transportadora por la cual circula fruta
o verdura con diferentes rangos de madurez y que requiere ser separada antes del envasado
para asegurar la homogeneidad del producto comercializado.
Para ello, se ha dispuesto de un microcontrolador de visión artificial que se encarga de ejecutar
tanto la adquisición y procesamiento de imágenes como la activación de las salidas físicas. La
tensión de salida del microcontrolador será amplificada en un relé de estado sólido para que
active las electroválvulas correspondientes que accionarán unos pistones neumáticos acoplados
a unos gatillos metálicos. De esta manera conseguimos desviar de la trayectoria habitual los
elementos a rechazar.
Todo ello se ha montado sobre una estructura fabricada mediante perfilería estándar de hierro
y acoplada a una cinta transportadora.
Una de las premisas a la hora del diseño ha sido que el sistema sea adaptable, es decir, que
pueda trabajar sobre varios tipos de fruta u objeto que circule a través de la cinta
transportadora. De esta manera, el algoritmo se ha escrito incluyendo una parte de
reconocimiento de color que se ejecuta al inicio del programa, lo que permite entrenar la
tonalidad que se pretende rechazar.
Además, se ha diseñado el sistema para que sea trasportable, que se pueda desplazar con
facilidad. De este modo, si se dispone de diversas cintas, el usuario puede ajustar la máquina en
cada una de ellas en función de sus necesidades.
Tratándose de un trabajo fin de máster, se ha realizado el prototipo funcional empleando los
métodos de fabricación y materiales más baratos de lo que se ha podido disponer. Así que ha
prevalecido el criterio económico y de disponibilidad frente a la optimización del diseño y la
estética. Para posibles futuros desarrollos, se mejoraría el diseño y prestaciones como se
explicará a lo largo del documento.
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[CA] En el present Treball Fi de Màster s’ha tractat de dissenyar i construir un prototip funcional d’una
màquina capaç de rebutjar fruites d’una tonalitat prèviament entrenada al sistema. Este
projecte tracta d’incloure ...[+]
[CA] En el present Treball Fi de Màster s’ha tractat de dissenyar i construir un prototip funcional d’una
màquina capaç de rebutjar fruites d’una tonalitat prèviament entrenada al sistema. Este
projecte tracta d’incloure la major part de les diverses disciplines englobades a la Enginyeria
Mecatrònica, tals com el control digital, el disseny CAD, la electromecànica o la programació de
microcontroladors per a la gestió de sensors i actuadors.
Este sistema està pensat per a ser aplicat a una cinta transportadora per la qual circula fruita o
verdura amb diferents rangs de maduresa i que requerix ser separada abans de l’envasament
per assegurar la homogeneïtat del producte comercialitzat.
Per aconseguir-ho, s’ha disposat d’un microcontrolador de visió artificial que s’encarrega
d’executar tant l’adquisició i el processament d’imatges com l’activació de les eixides físiques.
La tensió d’eixida del microcontrolador serà amplificada en un relé d’estat sòlid per tal que active
les electrovàlvules corresponents que accionaran uns pistons neumàtics acoblats a uns gallets
metàl·lics. D’esta forma aconseguim desviar la trajectòria habitual dels elements a rebutjar.
Tot açò ha sigut muntat sobre una estructura fabricada mitjançant perfilaria estàndard de ferro
acoblada a una cinta transportadora.
Una de les premisses a l’hora del disseny ha sigut que el sistema siga adaptable, es a dir, que
puga treballar sobre diversos tipus de fruita o el objecte que circule a través de la cinta
transportadora. D’esta manera l’algoritme s’ha escrit incloent una part de reconeixement de
color que s’executa a l’inici del programa, la qual cosa permet entrenar la tonalitat que es pretén
rebutjar.
A més a més, s’ha dissenyat el sistema per a que siga transportable, que es puga desplaçar amb
facilitat. D’esta forma, si es disposa de diverses cintes, l’usuari por ajustar la màquina en
cadascuna d’elles en funció de les seues necessitats.
Tractant-se d’un treball fi de màster, el prototip funcional s’ha realitzat emprant els mètodes de
fabricació i materials més barats dels quals s’ha pogut disposar. Així que el que ha prevalgut ha
sigut el criteri econòmic i de disponibilitat front a la optimització del disseny i la estètica. Per a
possibles futurs desenvolupaments, es milloraria el disseny i prestacions com s’explicarà al llarg
del document.
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[EN] In the present Master's Final Project, I’ve tried to design and build a functional prototype of a
machine capable of rejecting fruits of a previously trained colour. This project tries to unite most
of the different ...[+]
[EN] In the present Master's Final Project, I’ve tried to design and build a functional prototype of a
machine capable of rejecting fruits of a previously trained colour. This project tries to unite most
of the different disciplines that Mechatronics Engineering includes, such as digital control, CAD
design, electromechanics or microcontroller programming for sensor and actuator
management.
The system is designed to be applied on a conveyor belt where fruit or vegetables circulate with
different maturity ranges and which needs to be classified before packaging to ensure the
homogeneity of the marketed product.
For this purpose, an artificial vision microcontroller has been arranged and it’s responsible for
both the acquisition and processing of images and the activation of physical outputs. The output
voltage of the microcontroller will be amplified in a solid-state relay for activating the
corresponding solenoid valves that will activate pneumatic pistons coupled to metal triggers.
That’s the system used to reject the common trajectory of the undesirable object.
All this has been mounted on a structure manufactured by standard iron profiles and coupled to
the conveyor belt.
One of the premises at the design phase, has been the adaptability, that is, the machine can
work on various types of fruit or object that circulates through the conveyor belt. In this way,
the algorithm has been written including a part of colour recognition that is executed at the
beginning of the program, which allows to train the tonality that it is intended to reject. In addition, the system has been designed to be portable, that it can be moved easily. In this
way, if several tapes are available, the user can adjust the machine in each of them according to
their needs.
Keeping in mind that it’s an academic project, the functional prototype has been made using
cheaper manufacturing methods and materials than has been available. So, the economic and
availability criterion has prevailed over the optimization of design and aesthetics. For possible
future developments, the design and features will be improved as will be explained throughout
the document.
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