Escáner 3D para control de calidad de piezas metalúrgicas

En este documento se presenta el diseño y construcción de un prototipo experimental de escáner 3D el cual puede ser utilizado para obtener las medidas y el modelo tridimensional de un producto metalúrgico con el fin de optimizar el control de calidad en las empresas que fabrican este tipo de producto, trayendo beneficios ya que se elimina la subjetividad en la medida obteniendo una confiabilidad alta y se generan las herramientas para determinar las posibles fallas en la piezas, además de poder diagnosticar en que parte de la fabricación se esta fallando. El prototipo experimental se realizó a través de una metodología estructurada, en la cual se estudiaron las diferentes técnicas de adquisición de imágenes 3D, con la información consultada se determinaron los requerimientos técnicos del sistema, para su posterior diseño y construcción. Para la construcción del dispositivo se utilizó el telémetro láser Hokuyo UTM30LX para la adquisición. Estos datos son adquiridos por medio de la herramienta ROS y procesados con la librería PCL; todo el sistema es controlado por medio de un microcontrolador PIC16F876A el cual se encarga de sincronizar el arranque del motor DC y el algoritmo de adquisición. Para evaluar el funcionamiento de la máquina se contactó a la empresa Electrigas de la ciudad de Pereira, Risaralda, la cual facilitó los cilíndros de gas que fueron escaneados los cuales son fabricados con la norma NTC 522-1 5ta actualización. La finalidad de este prototipo experimental es que entregue al usuario el modelo 3D de la pieza metalúrgica y las medidas para su posterior análisis. En el capitulo 5 se muestran las imágenes y los datos obtenidos al utilizar el escáner desarrollado

Reconocimiento automático de actividades físicas humanas en sistemas multimodales

La importancia del análisis de actividad física ha motivado a diferentes investigadores a desarrollar metodologías que permitan la detección automática de un conjunto de actividades. Este tipo de métodos permiten desarrollar aplicaciones en áreas como la salud, seguridad, deporte, entre otras. Los sensores más comunes para captar movimientos humanos son las cámaras de vídeo, los sensores de profundidad, los sensores electromiográficos (EMG), goniómetros, giroscopios, acelerómetros, unidades de masa inercial (IMU-Inertial Measured Unit), entre otros. Aunque cada sensor tiene ventajas significativas con respecto a otras modalidades, utilizar un solo tipo sensor para la detección de actividad, ha demostrado ser insuficiente para caracterizar una amplia variedad de actividades físicas humanas. Entonces la combinación de diferentes fuentes sensóricas o fusión de datos es una opción para mejorar el factor discriminante de una observación aprovechando las ventajas individuales de cada sensor. En la literatura se han diseñado metodologías eficientes de fusión de datos, sin embargo, no se evidencia una metodología que realice la fusión de los sensores más utilizados para estas tareas, como lo son, el Kinect®, los IMU y los EMG. En este trabajo, se propone una nueva metodología para el reconocimiento de actividades humanas utilizando fusión de características provistas por sensores IMU, EMG y Kinect®. Para la captura de los datos se utiliza una red de cuatro acelerómetros distribuidos en diferentes puntos del cuerpo, una red de cuatro sensores EMG utilizados para sensar la actividad eléctrica de músculos del cuerpo y un sensor Kinect encargado de extraer las coordenas 3D de los principales puntos del cuerpo. Estos datos son utilizados para el reconocimiento del conjunto de movimientos primitivos que codifican de forma única una actividad y la secuencia generada por esta codificación permitirá la clasificación durante una ventana de tiempo utilizando un modelo oculto de Markov (HMMHidden Markov Model). Esta metodología demuestra que la fusión multimodal de los sensores Kinect®, IMU y EMG, permite obtener mayor desempeño en el reconocimiento, que cualquier combinación de este grupo de sensores o incluso, el uso individual de alguno de ellos

Reconocimiento de actividades humanas mediante SVM semisupervisado y modelos ocultos de Markov

Automatic human activity recognition is an area of interest for developing health, security, and sports applications. Currently, it is necessary to develop methods that facilitate the training process and reduce the costs of this process. This paper explores a methodology to classify human physical activities in a semi-supervised paradigm. With this approach, it is possible to reduce the number of labels necessary to train the learning model and the complexity of this process. This process begins by deducting the number of micro-movements or sub-movements where the data should be grouped and assigning the label through a clustering technique. We perform this procedure for a specific group of micro-movements whose label is unknown. Later, the classification process starts by using two methods, a Support Vector Machine (SVM) that identifies the micro-movements and a Markov Hidden Model that detects the human physical activity as a function of sequences. The results show that with a percentage of 80 % of the known labels, we achieved outcomes like the supervised paradigms found in the literature. This facilitates training these learning models by reducing the number of examples requiring labels and reduces the economic costs, which is one of the significant limitations of machine learning processes.El reconocimiento automático de la actividad humana es un área de interés para el desarrollo de aplicaciones en salud, seguridad y deportes. Actualmente, es necesario desarrollar métodos que faciliten el proceso de entrenamiento y reduzcan los costos de este proceso. Este trabajo explora una metodología para clasificar actividades físicas humanas en un paradigma semi-supervisado. Con este enfoque, es posible reducir el número de etiquetas necesarias para entrenar el modelo de aprendizaje y la complejidad de este proceso. Este proceso comienza deduciendo el número de micro-movimientos o submovimientos en los que deben agruparse los datos y asignando la etiqueta mediante una técnica de clustering. Realizamos este procedimiento para un grupo específico de micro-movimientos cuya etiqueta se desconoce. Posteriormente, se inicia el proceso de clasificación utilizando dos métodos, una Máquina de Vectores Soportados (SVM) que identifica los micro-movimientos y un Modelo Oculto de Markov que detecta la actividad física humana en función de secuencias. Los resultados muestran que con un porcentaje del 80 % de las etiquetas conocidas, se consigue resultados como los paradigmas supervisados encontrados en la literatura. Esto facilita el entrenamiento de estos modelos de aprendizaje al reducir el número de ejemplos que requieren etiquetas y reduce los costes económicos, que es una de las limitaciones significativas de los procesos de aprendizaje automático

Aplicativo móvil para la detección de Sigatoka negra

Black Sigatoka is one of the main problems that affect the quality and production of the banana crop, it´s because of this, the development of systems to detect diseases, generate an important tool for the monitoring and control carried out by the farmer. The proposed system leverages hardware on mobile devices to implement computer vision techniques to determine the percentage of affected area of the plant. The smartphone is used to acquire data and capture the disease through images. The detection of diseased pixels is then performed through a segmentation algorithm with histogram analysis. A model for the calculation of the affected area is then computed. Finally, the information is presented through the user interface. To validate the proposed method, a database is created with images taken by the application to compare it´s efficiency through the RMS error between manual segmentation and the result of the algorithm. Finally, usability and response time tests are performed.La Sigatoka Negra es uno de los principales problemas que afectan la producción del cultivo de plátano, es por esto, que el desarrollo de sistemas que permitan la detección de enfermedades, generan una herramienta importante para el monitoreo y control realizado por el agricultor. El sistema propuesto, aprovecha el hardware en dispositivos móviles para implementar técnicas de visión por computador que permitan determinar el porcentaje de área afectada de la planta. El Smartphone es utilizado para adquirir datos y capturar la enfermedad a través de imágenes. Después se realiza la detección de los píxeles enfermos a través de un algoritmo de segmentación con análisis por histograma. Posteriormente se computa un modelo para el cálculo del área afectada.  Por último, se presenta la información a través de la interfaz de usuario. Para validar el método propuesto, se crea una base de datos con imágenes tomadas por medio del aplicativo para comparar su eficiencia a través del error RMS entre la segmentación manual y el resultado del algoritmo. Finalmente se realizan pruebas de usabilidad y tiempo de respuesta

Design and implementation of a wired intercommunication prototype for hospital care

Introduction− In health centers, communication between the medical staff and the patient is generally performed by an intercom. Some of these devices have evolved in order to simplify the duty of medical staff by introducing indicator systems that allow to report which rooms demand medical service. However, they present technical weaknesses, for example, high energy consumption or high loss of informa-tion packets.Objective−Design and build an instrumentation and a measurement prototype for hospital care that demands less energy consumption and gives a wide range of data transmission when compared to the works proposed in the literature.Methodology−In synthesis, the prototype uses a network of switches for emergency call generation. These are sent to an intercom which enables a channel. Then, the information is processed and transmitted to every visualization module through a microcontroller and an RS-485 serial communica-tion bus. Finally, this information is decoded and displayed in a light indicator.Results− The testing protocol evaluates and compares the operation, performance and reliability of the equipment to that similar equipment in the same time window. A reading of energy consumption and loss of data packets was perfor-med. In addition, a random experiment was carried out and the results were modeled from a Poisson stochastic process. The results showed a decrease of power consumption in a sta-ble regime of 91% in comparison to the results mentioned in the literature. On the other hand, the equipment presented an information loss rate under 4% of average.Conclusions−The design process included a hardware and software strategy which allowed to reduce the energy con-sumption of the display module in a steady state and increa-sed the equipment’s reliability. Furthermore, the equipment is technically efficient, scalable and maintenance friendly.Introducción: En centros de salud la comunicación entre el personal médico y los pacientes en general se lleva a cabo por medio del intercomunicador. Algunos de estos dispositivos han evolucionado simplificando los trabajos del personal asistente del hospital, introduciendo sistemas indicadores que permiten informar la habitación que demanda servicio médico al público, sin embargo, presentan debilidades técnicas como el alto consumo energético y la pérdida significativa de paquetes de información. Objetivo: Diseñar y construir un prototipo de instrumentación y medida para el cuidado en hospitales, que demande un gasto energético menor, y un mayor alcance en la transmisión de datos que los propuestos en la literatura. Metodología: En síntesis, el prototipo utiliza una red de interruptores para la generación de las llamadas de emergencia, estas son enviadas a un intercomunicador el cual habilita un canal; luego la información es procesada y transmitida a los módulos de visualización por medio de un microcontrolador y un bus comunicación serial RS-485, finalmente esta información es decodificada y visualizada en un indicador luminoso. Resultados: El protocolo de prueba consistió en evaluar y comparar el funcionamiento, el rendimiento y la confiabilidad del mismo con un equipo similar en la misma ventana de tiempo. Se realizaron lecturas de consumo energético, pérdida de paquetes de datos y se implementó un experimento aleatorio cuyos resultados fueron modelados a partir de un proceso estocástico de Poisson. Los resultados arrojaron una disminución del consumo energético en régimen estable de 91% en comparación a lo expuesto en la literatura. Por otro lado, el equipo presenta una tasa de perdida de paquetes de información menor al 4% en promedio. Conclusiones: El procedimiento de diseño contempla una estrategia por hardware y software que permite disminuir el consumo energético de módulo de visualización en estado estable y aumentar la confiabilidad del equipo. Además de ser eficiente, el equipo es escalable y de fácil mantenimiento

Diseño prototipo de una red de sensores inalámbricos

The wireless sensor network is an innovative technology that has had great impacts in the field of engineering and in recent years has allowed technological developments focused on precision agriculture. This paper presents the results research lead to design a network of low cost wireless multisensors for the recording and monitoring of the state variables of a crop using Beaglebone Black development cards integrating with sensors of temperature, relative humidity, soil moisture and cameras Digital images. The acquired information is transmitted with wireless local area network (WLAN) communication protocol to a central server allowing to obtain a registry and control in a database, created in MYSQL with Linux base operating system. The results of this work show the reliability and energy consumption of the equipment.La red de sensores inalámbricos es una tecnología innovadora que ha tenido grandes impactos en el campo de la ingeniería, en los últimos años ha permitido desarrollos tecnológicos enfocados a la agricultura de precisión. En este artículo se describe la investigación que condujo al diseño de una red de multisensores inalámbricos de bajo costo para el registro y monitoreo de las variables sobre el estado de un cultivo, utilizando tarjetas de desarrollo Beaglebone Black, donde se han integrado sensores de temperatura, humedad relativa, humedad de suelo y cámaras digitales. La información adquirida se transmite —con el protocolo de comunicación inalámbrica Wireless Local Area Network (WLAN)— a un servidor central, permitiendo obtenerse un registro y control en una base de datos creada en Mysql con sistema operativo Linux. Los resultados de este trabajo permiten observar la confiabilidad y el consumo energético del equip

Inspección de color: una vigilancia tecnológica

The color measurement, is one of the basic and fundamental tasks of computer vision systems and it is considered to be one of the basic steps for applications such as quality control, automation, object segmentation, video surveillance, among others.This paper presents a technological surveillance on color inspection, with the purpose of teaching the potential things this subject can do on research academic sector and technological development for Colombia’s needs.It is noteworthy that techniques like monitoring can also track and auto-analyze the weaknesses and strengths for both nationally and internationally levels research aspects, in order to meet the general condition of the different developed research techniques and the different uses that they are given in sectors such as agriculture, health, industrial, metallurgical, textile, food, among others.La medida de color, es unas de las tareas básicas y fundamentales de los sistemas de visión por computador y se considera que es una de las etapas elementales para aplicaciones de control de calidad, automatización, segmentación de objetos, video vigilancia, entre otras.En este documento se presenta una vigilancia tecnológica en la temática de inspección de color, con el propósito de enseñar la potencialidad que puede ofrecer esta temática en el sector académico investigativo así como en el desarrollo tecnológico aplicado al caso Colombiano.Cabe mencionar que técnicas como la vigilancia también permiten realizar un seguimiento y autoanálisis de las falencias y fortalezas en aspectos investigativos tanto a nivel nacional como internacional, con el fin de conocer el estado en general de las diferentes técnicas de investigación desarrolladas y de los diferentes usos que se le dan en los sectores tales como la agricultura, salud, industrial, metalúrgico, textil, alimentario, entre otros

Quality control system metallurgical parts using 3d images

En este documento se presenta el diseño y construcción de un prototipo experimental que realiza el dimensionamiento de piezas metalúrgicas a partir de modelos tridimensionales digitalizados, con el fin de adelantar un control de calidad de las mismas. Los datos entregados por el láser 3D utilizado como sensor, son transformados en una nube de puntos por medio de la plataforma ROS (Robotic Operating System) y procesados con la librería PCL (Point Cloud Library). También se muestran los resultados obtenidos al medir una muestra poblacional de cilindros de gas fabricados bajo la norma NTC 522-1 5ta actualización, los cuales fueron proporcionados por la empresa Electrigas de la ciudad de Pereira, Risaralda; notándose que en ningún caso el error en la medición supera el 5%.Abstract: This paper presents the design and construction of an experimental prototype that performs metalworking sizing from digitized three-dimensional models, in order to advance quality control of them. The data provided by the 3D laser, are transformed into a point cloud platform through ROS (Robotic Operating System) and processed with the library PCL (Point Cloud Library). Also shown are the results obtained by measuring a sample of gas cylinders manufactured under the 5th 522-1 NTC update, which were provided by the company Electrigas city of Pereira, Risaralda, noticing that in no case the error in the measurement exceeds 5%

Diseño de un sistema de llamado de enfermería: una alternativa

In this article, it is proposed a prototype oriented to nurse-call, which allows to create and inform the request of emergency care of a patient to the public, by means of embedded devices like the Raspberry Pi and a Display Touchscreen LCD. The emergency call is carried out by means of a network of switches that activate a channel, then this signal is conditioned and processed to be transmitted by means of a serial bus RS-485, then the received message is decoded and shown on an LCD screen, finally the request information is stored in a database. Some experiments were conducted to evaluate the energy consumption, the rate of data loss, the scope, as well as tests to validate the scalability of the prototype. The results show that the proposal presents an increase in the demand of electric energy, mainly due to the characteristics of the technology used, however, the results show that the designed system allows to quantify the dynamic in the time of the nurse-call and is compatible with other similar systems.En este artículo se propone un prototipo orientado al llamado de enfermería el cual permite generar e informar la solicitud de atención de emergencia de un paciente al público por medio de dispositivos embebidos como las Raspberry Pi y un Display Touchscreen LCD. El llamado de emergencia se realiza por medio de una red de pulsadores que activan un canal; luego, esta señal es acondicionada y procesada para ser transmitida por medio de un bus serial RS-485; después, el mensaje recibido es decodificado y mostrado en una pantalla LCD; finalmente, la información de la solicitud es almacenada en una base de datos. Se realizaron experimentos para evaluar el consumo energético, la tasa de pérdida de datos, el alcance, así como pruebas para validar la escalabilidad del prototipo. Los resultados muestran que la propuesta presenta un aumento en la demanda de energía eléctrica debido, principalmente, a las características de la tecnología utilizada; sin embargo, los resultados muestran que el sistema diseñado permite cuantificar la dinámica en el tiempo del llamado a enfermería y es compatible con otros sistemas similare

Caracterización del Ruido Presente en las Imágenes Astronómicas del Observatorio de la Universidad Tecnológica de Pereira

Resumen— En este documento se presentan los resultados obtenidos al aplicar algunas estrategias de filtrado digital para la caracterización del ruido presente en las imágenes astronómicas capturadas desde el observatorio astronómico de la Universidad Tecnológica de Pereira. Los algoritmos utilizados fueron implementados haciendo uso de la librería OpenCV, y del entorno de desarrollo Eclipse, sobre el sistema operativo Ubuntu. Para las imágenes establecidas como muestra, se encontró el valor de la relación señal a ruido con el fin de determinar los aportes individuales de la corriente de oscuridad, del ruido de pedestal y de la interferencia de fondo; obteniéndose así SNR´s que oscilan entre 0,21 y 0,40, para el montaje instrumental con el que cuenta el observatorio