Tesis Ingeniería Electrónica y Comunicaciones
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Item Sistema electrónico de entrenamiento de salto de longitud mediante visión artificial aplicado a deportistas con discapacidad visual(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2024-02) Arias Gualpa, Oscar Eduardo; Gordón Gallegos, Carlos DiegoThis research project describes the development of a training system for athletes with visual impairment supported by artificial vision. Initially, a study was carried out on the current state of the difficulties that visually impaired athletes are exposed to when doing any sport, and thanks to the advancement of artificial vision in the different application areas, an electronic system based on hardware and software that allows the long jump training process to be carried out, in such a way that the athlete can be monitored and controlled, avoiding complications and injuries during training. The main objective of the electronic training system is based on the processing of images, these images depend on deep learning (Deep Learning), which reaches different levels of hierarchical details, so that the information that flows upwards is united, creating abstractions. and higher and more complex representations. For example, with digital images, pixels are combined into edges, edges into outlines, outlines into shapes, and finally shapes into objects. Obtaining as a result the recognition of the long jump track and the athletes in it. The system consists of 3 stages, the first stage of image acquisition, consisting of the sony wcx550 webcam that allows obtaining images in real time. In the second stage, processing, stable results were obtained, thanks to the use of a Raspberry Pi B3+ single-board computer, which processes the information obtained in the image acquisition stage and helps to detect people, contour detection and data management for the alert management stage. The system sends detection alerts for presence on the runway, alerts for the jump performed and stores the number of tests performed. The system will provide security and confidence, at the time of training, both to the athlete with visual impairment, and to the coach.Item Prototipo de un sistema de supervisión agrícola para factores ambientales(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2022-03) Quintuña Tamay, Denise Dayana; Altamirano Meléndez, SantiagoAgricultural activities face challenges in their development due to the demand for stable and sustainable food security. The profitability of agriculture in Ecuador is deficient and rural populations seek to increase the efficiency of production in their crops, a situation that without adequate technological support becomes an elusive goal. Precision agriculture allows the integration of technological tools and machinery to monitor and obtain a basic study of the techniques used in agriculture. Consequently, in this project, an agricultural supervision system for environmental factors is implemented, which provides a useful database for the analysis of the effectiveness of humidity control in a blackberry crop. To achieve this objective, a methodology is used that begins with a systematic review of the literature for the elaboration of a base prototype that stores the history of climatic variables and their influence on the final production of a blackberry crop.Item Navegación autónoma basada en maniobras bajo estimación de posturas humanas para un robot omnidireccional kuka youbot(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, 2019) Barahona Guamani, Elmer Santiago; Gordón Gallegos, CarlosEl presente proyecto es parte del tema de investigación “Plataforma Móvil Omnidireccional KUKA dotada de Inteligencia Artificial utilizando estrategias de Machine Learnig para Navegación Segura en Espacios no Controlados” coordinado por el PhD, Carlos Gordon; en donde se mejora el control de navegación autónomo del robot Kuka YouBot, aprovechando que su plataforma es de código abierto permitiendo investigación y desarrollo científico. Una vez elegido el algoritmo que mejor se ajuste a nuestras necesidades para la estructura de visión artificial aplicando a la detección objetos y mediante interacción con el robot Kuka YouBot se puede obtener una navegación satisfactoria del robot móvil. Los resultados que obtenemos del proceso de visión artificial es estable y en tiempo real, gracias al uso de la tarjeta de desarrollo Nvidia Jetson Nano, que es desarrollada especialmente para procesos de Inteligencia artificial.Item Sistema de frenado automático mediante visión artificial de una máquina de corte de carne(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, 2019) Bonilla Ponluisa, Erika Gissela; Salazar Logroño, Franklin WilfridoLa industria cárnica comprende una multiplicidad de tareas en su labor por lo que los operarios están expuestos a diferentes tipos de riesgos inherentes a cada una de las tareas que implica. El tipo de equipos que se utilizan son de alta peligrosidad, ya que se maneja piezas de corte extremadamente filas y con motores industriales potentes por lo que los riesgos de sufrir algún tipo de corte son altos, a pesar de que la siniestralidad no es tan alta la pérdida de un miembro del cuerpo es irreversible. El presente proyecto describe el diseño e implementación de un Sistema de Frenado Automático mediante Visión Artificial de una máquina de corte de carne para el Frigorífico Luis J .R. apta para todos tipo de máquinas de corte que utilicen una sierra eléctrica, basada en tecnología con Hardware y Software gratis. Para su funcionamiento requiere de un sistema de visión artificial mediante una cámara digital y una Raspberry Pi que captura y procesa las imágenes en cuestión de milisegundos, el microcomputador envía una señal a una de sus salidas previamente programadas para que active el sistema de frenado que cesa el funcionamiento del motor de forma inmediata, mediante el método de Freno DC Dinámico. El funcionamiento del sistema de detección consiste en un algoritmo que detecta el color del guante del operario de la máquina de corte, y además detecta el contorno de una mano en un límite de distancia a la sierra eléctrica, haciendo que este active una señal que es enviada al sistema de potencia que controla el freno dinámico me- diante inyección de corriente DC al motor AC de la máquina con el fin de que éste se detenga de manera instantánea, evitando cortes o daños en la salud del trabajador y sobretodo evitar la pérdida irreversible de un miembro de la mano. Como resultado se obtiene un sistema eficiente que evita la existencia de un accidente laboral y sobre todo guardando la integridad y buen funcionamiento de los equipos de trabajo, además se cuenta con una base de datos donde se almacena los eventos en que el sistema se ha activado con el fin de alertar el uso indebido de la máquina.Item Sistema avanzado de asistencia al conductor empleando visión artificial en vehículos de transporte público(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, 2019) Pico Aponte, Grecia Magaly; Salazar Logroño, Franklin WilfridoEn el presente trabajo se describe el análisis, desarrollo y creación de un prototipo de sistema avanzado de asistencia al conductor empleando visión artificial en vehículos de transporte público para la prevención de accidentes de tránsito en la ciudad, para lo cual se analizaron las tecnologías empleadas en sistemas avanzados de asistencia al conductor (SAAC) vigentes en el mercado, como también se estudiaron los algoritmos aplicados con visión artificial en SAAC. El prototipo basa su funcionamiento en la utilización de software libre mediante la programación en Open CV, Phyton y el apoyo de herramientas para el reconocimiento de patrones empleando técnicas de visión artificial como los algoritmos predefinidos de los descriptores Haar Cascades, con el uso de dichos elementos se realiza el procesamiento necesario para la detección de obstáculos definidos como peatones, líneas de carril y la activación de alertas visuales y sonoras en caso de que se presenten infracciones en el recorrido de los autobuses, para el reconocimiento de estos obstáculos se utiliza una cámara propia de Raspberry pi. El dispositivo es ubicado en la parte central delantera en el interior del vehículo a ser controlado y permite él envió de mensajes de alerta donde se informa el tipo de infracción cometida o el obstáculo presentado juntamente con la hora y fecha de evento suscitado, el nodo central recibe la información y la transfiere a una base de datos donde se almacena la generación de las alertas e informa oportunamente al propietario de la línea de transporte. En base a las pruebas realizadas por el sistema en la sección se peatones en un rango de distancia entre uno y diez metros la cantidad de peatones detectada es igual a la cantidad de peatones presentes en la vía a partir de los quince metros se va perdiendo esta característica de reconocimiento y dando paso a la presencia tanto de falsos positivos como de falsos negativos, disminuyendo la confiabilidad del sistema de detección, el tiempo de respuesta del sistema ante eventos individuales varía entre 1sy 1.5s, la respuesta del sistema completo varía entre los 2s y 3s considerando la distancia entre el automotor y el obstáculo. Se recomienda tomar en cuenta este prototipo como fuente de estudio para mejoras futuras con la finalidad de obtener tiempos de respuesta más cortos, menos errores en el reconocimiento y considerar la posibilidad de obtener respuestas mecánicas por parte del automotor.Item Sistema electrónico para el control de calidad de huevos de gallina mediante procesamiento de imágenes(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2018-10) Fernández Soria, Ángel Patricio; Jurado Lozada, Marco AntonioEn la industria avícola se genera una fuerte necesidad de incrementar los controles de calidad de sus productos, por lo que es preciso automatizar procesos para evitar pérdidas económicas debido al derroche de tiempo y errores de producción. Por lo descrito, se presenta este trabajo de investigación con el fin de implementar un prototipo de sistema electrónico para el control de calidad de huevos de gallina mediante procesamiento de imágenes, identificando huevos idóneos para incubación con el uso de hardware y software libre. El prototipo tiene una estructura metálica con una cubeta especializada que aloja 36 huevos de gallina, posicionándolos sobre un panel de LEDs para su iluminación. Se emplea un mecanismo de desplazamiento en 2 dimensiones, basado en impresoras 3D, para hacer un barrido de adquisición de imágenes con una cámara digital. Las imágenes son procesadas mediante la aplicación de filtros, segmentación y comparación de descriptores para verificar los parámetros de calidad; los resultados son almacenados en una base de datos y se genera reportes en cada análisis. El procesamiento de imágenes tarda 61.92 segundos, es decir, 1,72 segundos por cada huevo de gallina. El prototipo ha sido probado con huevos distribuidos para el consumo humano, obteniendo como resultado, de 108 huevos analizados, el 21% aptos y el 79% no aptos, determinando como problemas principales: fisuras, porosidad excesiva y cáscaras muy finas. Los resultados reflejan que los huevos empleados en el consumo humano no son los más adecuados para incubación. El prototipo identifica problemas en la composición de los huevos de gallina, pero, no es posible afirmar que el 100% de los huevos seleccionados como idóneos originen pollos, porque también influyen las condiciones biológicas, manipulación e incubadora que se emplee. La eficiencia del procesamiento de imágenes está limitada por el sistema de iluminación y la cámara digital. ABSTRACT In the poultry industry there is a strong need to increase the quality controls of their products, so it is necessary to automate processes to avoid economic losses due to waste of time and production errors. For the described, this research work is presented in order to implement a prototype electronic system for the quality control of chicken eggs through image processing, identifying eggs suitable for incubation with the use of hardware and free software. The prototype has a metal structure with a specialized bucket that houses 36 chicken eggs, positioning them on a panel of LEDs for lighting. A displacement mechanism in 2 dimensions, based on 3D printers, is used to scan the images with the digital camera. The images are processed through the application of filters, segmentation and comparison of descriptors to verify the quality parameters; the results are stored in a database and reports are generated in each analysis. The image processing takes 61.92 seconds, that is, 1.72 seconds for each chicken egg. The prototype has been tested with eggs distributed for human consumption, obtaining as a result, of 108 eggs analyzed, 21% suitable and 79% unsuitable, determining as main problems: cracks, excessive porosity and very thin eggshells. The results show that the eggs used in human consumption are not the most suitable for incubation. The prototype identifies problems in the composition of chicken eggs, but, it is not possible to affirm that 100% of the eggs selected as ideal originate chickens, because also there are influence of the biological conditions, manipulation and incubator that is used. The efficiency of image processing is limited by the lighting system and the digital camera.Item Sistema electrónico para asistir a pacientes en proceso de rehabilitación de úlceras por presión(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2018) Aguagüiña Pilataxi, Hugo Daniel; Granizo, CesarEn el presente proyecto de investigación se implementó un prototipo electrónico para asistir a pacientes en proceso de rehabilitación de Ulceras por Presión, denominado SEAPULP; cuyo desarrollo cuenta con librerías de visión artificial, basadas en la técnica de Viola-Jones, los cuales identifican, interpretan y detectan objetos en tiempo real. El objetivo de SEAPULP, es aportar al cuidado del paciente mientras se encuentra en proceso de rehabilitación, el prototipo detecta movimientos y posiciones en decúbito supino, lateral y sedestación de los pacientes con Ulceras por Presión, además proporciona al personal de turno la ventaja de recibir una alerta mediante mensaje de texto enviado a un dispositivo móvil que cuente con la aplicación de Telegram, estas notificaciones se envían cuando se detecta movimientos del cuerpo, o a su vez detecta que el paciente no está en posición. El sistema SEAPULP utiliza un micro ordenador Raspberry PI 3 como tarjeta principal de procesamiento, una cámara web, una LCD de 7″ para indicar la salida, los cuales son los elementos necesarios para el sistema funcione de forma ya preestablecida. La tarjeta Raspberry PI 3 recibe el video del entorno a través de la cámara web que se encuentra ubicada en la parte frontal del paciente en rehabilitación a una distancia predeterminada. Esta tarjeta electrónica procesa la información recibida de la cámara para ser mostrada en la pantalla LCD, la imagen capturada del paciente se enmarca en un recuadro de color visible de acuerdo a parámetros establecidos en la programación. En la interfaz gráfica de usuario se observa el video en tiempo real cuando el sistema detecta algún evento, además cuenta con un menú para: registrar, ingresar, iniciar monitoreo, enviar reporte, etc. Los resultados obtenidos de las diferentes pruebas realizadas con el sistema concluyeron que, es un prototipo 95% confiable que se adapta en cualquier espacio que requiera de condiciones con iluminación en un rango de 1500-2500 lúmenes, de esta manera se pretende contribuir a la innovación tecnológica y a la calidad de vida de los pacientesItem Sistema de visión artificial con monitoreo web para conteo de pasajeros en buses de transporte público(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2018) Morales Camacho, Santiago Fabricio; Brito Moncayo, Geovanni DaniloEl conteo de los pasajeros en las unidades de transporte público urbano es considerado una necesidad primordial para el sector del transporte, el respectivo control permite ofrecer un mejor servicio a los ciudadanos y una forma segura de conocer las ganancias de las cooperativas en una jornada de trabajo. Muchas empresas en el Ecuador distribuyen y comercializan sistema que realizan este trabajo, sin embargo la tecnología que usan se ha limitado a sistemas mecánicos o infrarrojos que no ha evolucionado mucho a lo largo de los años. El presente proyecto de investigación trata sobre las condiciones actuales existentes en la ciudad de Ambato referente a sistemas de contadores de pasajeros utilizados por las cooperativas, que técnicas se han desarrollado para el procesamiento digital de imágenes aplicadas a la detección de personas y el diseño y construcción de un sistema en base a visión artificial que permite el conteo del ingreso y salida de pasajeros con su respectivo monitoreo a través de la web, este consiste en un dispositivo capaz de detectar por medio de una cámara si una persona sube o baja de la unidad de transporte, registrar el número de eventos ocurridos y enviarlos a través de la red GSM/GPRS a un servidor web ubicado en internet para ser accesible por los usuarios, su construcción se elaboró con software y hardware libre que permite la reducción de costos y la capacidad de evolucionar de acuerdo a las necesidades que se presenten.Item Sistema de reconocimiento facial con visión artificial para apoyar al ECU 911 con la identificación de personas en la lista de los más buscados(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería Electrónica y Comunicaciones, 2017-01) Garcés Núñez, Alex Fernando; Jurado Lozada, Marco AntonioEl presente proyecto de investigación propone el desarrollo de un prototipo de sistema de reconocimiento facial destinado a la identificación y reconocimiento de personas en tiempo real, llevado a cabo en la dirección zonal 3 del ECU 911, para ser aplicado a la localización de individuos buscados por la justicia que se encuentran en una lista denominada “los más buscados”, con el objetivo principal de incrementar los índices de seguridad colectiva brindando un sistema robusto que pueda ser utilizado en diversos lugares concurridos como: terminales, transporte público, etc. El sistema posee un registro de almacenamiento en una base de datos con las personas que han sido identificadas por el sistema, el uso de una cámara conectada al sistema permite la adquisición de la imagen del rostro de las personas que pasen por el sistema, realizando un análisis de la imagen anteriormente adquirida mediante el uso de funciones y librerías para el procesamiento de imágenes, comparando las características faciales de la imagen ingresada por medio de un algoritmo de reconocimiento facial con las imágenes almacenadas en el sistema, permitiendo identificar a la persona buscada y de esta forma se envía una alerta de ubicación en tiempo real mediante el uso de coordenadas GPS tanto en latitud como en longitud, mostrándose esta información en un mapa en la interfaz de monitoreo, el mensaje de alerta enviado por el sistema se muestra en un correo manejado por el administrador del sistema. Por medio de un análisis de las técnicas existentes utilizadas en el reconocimiento facial, se estableció la aplicación de la técnica denominada Análisis de Componentes Principales (PCA), que es utilizada por medio de funciones para el reconocimiento facial, siendo aplicada por medio de la herramienta de programación Visual Studio, como un método que transforma variables correlacionadas en otro grupo de variables no correlacionadas denominadas componentes principales, mediante un algoritmo de reducción dimensional denominado eigenfaces, creando vectores para una mejor representación de un grupo de imágenes. ABSTRACT The present project of investigation proposes the development a facial recognition system prototype destined to the recognized and identification of people in real time, it was done in the zonal direction 3 of the ECU 911, to be applied in the location of wanted individuals by the justice, which are identified in a list call “the most wanted”, with the principal objective increases the percentage of collective security providing a robust system that will be used in diferent places like as terminals, public transportation, etc. The system has a data base with the people register that were identified by the recognize system, a camera connected to the miniPC allows the facial images adquisition who pass through the system, making a image analysis previous with the functions and libraries to do an image processing, doing a comparison between the facial characteristics in the input image and the storage image by a face recognition algorithm, allowing identify the person wanted, sending a location alert in real time through the use of GPS coordinates in latitude and longitude, showing this information on a map in the monitoring interface , the alert message is sent by the system and is shown in an e-mail administered by the recognition system manager. Doing an analysis of the existing techniques used in facial recognition systems, it was determined the application of Principal Component Analysis (PCA), used through the facial recognition functions, it was applied with visual studio programming tools, like a method which convert correlated variables in another group of uncorrelated variables called principal components, making use of an algorithm called eigenfaces,creating vectors for a better representation of the images group.Item Sistema inteligente de reconocimiento de patrones con visión artificial para la alerta automática de intrusos en las áreas de almacenamiento de las PYMES(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Carrera de Ingeniería en Electrónica y Comunicaciones, 2016-05) López Márquez, Gabriel Andrés; Robalino Peña, Edgar FreddyEl sistema de auto-tracking de la antena principal de recepción del IEE - Estación Cotopaxi requiere de una señal de referencia para su calibración y mantenimiento, esta señal debe cumplir ciertas características como: potencia de salida entre 0 y -5 dBm, rango de frecuencias de 8.0 a 8.4 GHz y ganancia de la antena al menos de 30 dBi. Se cuenta para este propósito con un oscilador de banda-X con una potencia de salida de -15 dBm y un reflector parabólico de 0.75m de diámetro. El diseño del amplificador empieza en la selección del transistor en función del análisis de estabilidad de rollet, máxima ganancia disponible (MAG), eficiencia y costo considerados en el rango de frecuencias de operación (8.0 a 8.4 GHz), se realiza la caracterización de un HEMT de GaN mediante su matriz de parámetros S. Posteriormente se diseñan las redes de polarización con elementos concentrados y distribuidos, para este último se utiliza el método de LTX tipo microstrip, para sintetizar este tipo de LTX se debe considerar las características eléctricas del sustrato (en este caso el FR4). Se procede a diseñar las redes de entrada y salida para adaptación bilateral conjugada que produce la máxima transferencia de potencia cuando el transistor es incondicionalmente estable. Además se presentan algunos criterios teórico-prácticos para implementar amplificadores RF. Para diseñar la antena se analizan los parámetros para un reflector parabólico iluminado por un arreglo log-periódico descritos en la literatura, con los datos obtenidos en estas tablas se localiza el punto focal en función al diámetro de la parábola, se calcula el factor de escalamiento del iluminador log-periódico y se realiza el análisis total de la antena (iluminador y reflector parabólico). Como resultado se diseñó un amplificador lineal con las siguientes características en 8.260 GHz: MAG = 14.6 dB, VSWR = 1 y las características de la antena son las siguientes: Ganancia = 33.91 dB, SWR = 1.29, haz a media potencia = 3.390. ABSTRACT The auto-tracking system of the main antenna at IEE Station Cotopaxi requires a reference signal for calibration and maintenance. This signal must meet certain characteristics such as output power between 0 to -5 dBm, frequency range from 8.0 to 8.4 Ghz and antenna gain of 30 dBi, at least. For this purpose, the station has an X-band oscillator with an output power of -15 dBm and a parabolic reflector of 0.75m in its diameter. The amplifier design begins in the selection of the transistor according to the Rollet stability analysis. The maximum available gain (MAG), efficiency and cost is considered in the operating frequency range (8.0 to 8.4 GHz). For this is necessary to realize a representation of HEMT of GaN with its array of parameters. Afterwards, networks polarization are designed with concentrated and distributed elements. For the latter, the microstrip type method is used. To synthesize LTX, we should consider the electrical characteristics of the substrate in this case FR4. Subsequently, we proceed to design the input and output networks for bilateral conjugated adaptation that produces the maximum power transfer when the transistor is unconditionally stable. In addition, some theoretical and practical criteria are presented to implement RF amplifiers. To design the antenna, is necessary to analyze the parameters for a parabolic reflector illuminated by log-periodic arrangement which is described in the literature with the data obtained in the charts. The focal point is located according to the diameter of the parabola. The scaling factor of the Illuminator log-periodic is calculated and the total analysis antenna (illuminator and parabolic reflector) is performed. As a result of this, a linear amplifier with the following features 8.260 GHz was designed: MAG = 14.6 dB, VSWR = 1 and the antenna characteristics are as follows: Gain = 33.91 dB, SWR = 1.29, average power beam = 3.390.