Diseño e implementación de un sistema mecatrónico para la selección automática de grano de pallar “Generoso de Ica” utilizando transporte vibracional y algoritmos de procesamiento digital de imágenes

Abstract

La agricultura es una de las actividades económicas más importantes en el Perú llegando a tener una gran variedad de cultivos de exportación. Pero a nivel nacional, solo unas cuantas han logrado la Denominación de Origen, como es el caso del grano seco de pallar en la región Ica. Este reconocimiento, junto con su alto valor nutricional, ha permitido duplicar su producción y exportación en los últimos 10 años.

Sin embargo, la inadecuada forma en que se realiza una de las etapas principales, la selección del grano por calidad, trae problemas como imprecisiones en la calidad final del lote, repeticiones del proceso y, ya que este es un proceso manual, genera fatiga en el personal que ejecuta las operaciones. Las causas del problema están relacionadas con el actual procedimiento subjetivo y la no existencia de tecnología adecuada.

Por ello, en este estudio se desarrolla un sistema mecatrónico que permite la selección automática de pallares cuyos criterios de selección se toman de la Norma Técnica Peruana para exportación de pallar, la NTP 205.019: 2015. De esta forma, se alcanza mantener un proceso objetivo, estandarizado, de mayor precisión y de reducido trabajo manual utilizando tecnologías modernas.

El producto final es un prototipo automatizado con fabricación modular que clasifica los granos de pallar seco (aceptado o rechazado) utilizando algoritmos de procesamiento de imágenes y luego descarta los granos defectuosos mediante preactuadores neumáticos. Además, se utilizan transportadores vibratorios para movilizar a los granos de acuerdo a la necesidad. Finalmente, el hardware y software son implementados conforme a estándares y buenas prácticas de automatización industrial.

Agriculture is one of the most important economic activities in Peru, having a great variety of export crops. But only a few have achieved the Denomination of Origin at the national level, as is the case of the dry lima bean in the Ica region. This recognition, together with its high nutritional value, has allowed its production and exportation to double in the last 10 years.

However, the inadequate way in which one of the main stages is carried out, the grain sorting by quality, brings problems such as inaccuracies in the final quality of the batch, repetitions of the process and, since this is a manual process, fatigue in the personnel. The causes of the problem are related to limited technology and the current subjective procedure.

Therefore, in this study a mechatronic system is developed that allows the automatic lima beans sorting whose criteria are based on the Peruvian Technical Standard for lima beans export, the NTP 205.019: 2015. In this way, an objective process would be maintained, standardized, with reduced manual labor using modern technologies.

The final product is an automated prototype with modular manufacturing that sorts dry lima beans (accepted or rejected) using image processing algorithms and then discards the defective ones using pneumatic actuators. In addition, vibratory conveyors are used to move the grains according to need. Finally, the hardware and software are implemented according to standards and good industrial automation practices.