Desarrollo de un sistema LIDAR con interfaz gráfica para la medición del peso volumétrico de trigo almacenado en silos

Abstract

En la industria alimentaria es común utilizar silos para almacenar las materias primas de la empresa. Esto se debe a que son contenedores grandes que pueden contener materiales como arena, grano, trigo o alimento fermentado. Dado el gran tamaño de los contenedores, que pueden alcanzar alturas de 20 a 40 metros, gestionar el material contenido de manera automatizada es una tarea desafiante. En el caso del trigo, cuando se vierte en los silos, forma una superficie irregular a lo largo del contenedor. Obtener datos y calcular el volumen de esta superficie irregular y, por lo tanto, el contenido total del silo, es el objetivo principal de este trabajo. La mayoría de los silos tienen una estructura similar, se asemejan a un cilindro con la parte superior en forma de cono, y pueden tener dos tipos de bases diferentes, cónicas o planas. Teniendo en cuenta lo anterior, se decidió utilizar el sensor LIDAR (Detección y Medición por Luz) cuya función de medición de distancia permite generar un registro de datos utilizando puntos en 3D. El dispositivo utiliza el principio del tiempo de vuelo para llevar a cabo sus funciones. Por esta razón, se desarrolló un mecanismo de rotación de 360 grados y un soporte para una inclinación de 270 grados para dar al sensor una mayor libertad de registro de datos en el espacio. Utilizando la información de distancia obtenida por el sensor, se designan las coordenadas en 3D que pueden mostrarse en tiempo real mediante programación en Arduino y Matlab. De igual manera, se calculará el volumen de trigo dentro del silo.

In the food industry it is common to use silos to store the company's raw materials. That is because they are large containers that can hold materials like sand, grain, wheat, or fermented feed. Considering the large size of the containers that can reach heights of 20 to 40 meters, managing the contained material in an automated way is a challenging task. In the case of wheat, when they are poured into the silos it forms an irregular surface along the container, obtaining data and calculating the volume of the irregular surface and consequently the total content of the silo is the main objective of this work. Most silos have a similar structure, they look like a cylinder with a cone shaped top, they can have two different types of bases, conical or flat. Considering the above, it was decided to use the LIDAR (Light Detection and Ranging) sensor, whose distance measurement function allows generating a data record using 3D points. The device uses the principle of time of flight to perform its functions. For this reason, a 360 degrees rotation mechanism and a support for a 270 degrees inclination were developed to give the sensor greater freedom of space data registration. Using the distance information obtained by the sensor, the 3D coordinates are designated that can be displayed in real time through programming in Arduino and Matlab. Likewise, the volume of wheat inside the silo will be calculated.