Maestría en Automatización y Sistemas de Control

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Control de un dispositivo háptico para retroalimentación de fuerzas enfocado a tele-presencia
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2018) Segura Flores, Roberto Asdrúbal; Altamirano Meléndez, Santiago Mauricio
La propuesta de uso de un dispositivo háptico para mejorar la tele operación de robots se presenta en este trabajo de investigación. Teniendo como premisa las limitantes en la tele operación de sistemas robóticos, el estudio se centra en optar por dispositivos que suplementen a la retroalimentación visual (comúnmente usada), con el objetivo de tener una perspectiva más cercana del entorno en el cual el robot está trabajando. De esta manera, se analiza el tipo de escenarios en los cuales la robótica estructurada y semi-estructurada trabaja, de forma que se seleccione el sistema robótico maestro apropiado. La selección de un dispositivo dimensionado para este trabajo es llevada a cabo a través del análisis de características de cada uno de los dispositivos hápticos disponibles en el mercado, seleccionando el dimensionado a los objetivos de este proyecto. La selección permite analizar el comportamiento cinemático del dispositivo, el cual puede ser representado por un conjunto de ecuaciones matemáticas que permiten simularlo y ser sujeto de pruebas de diversos métodos de control. Para validar los métodos de control planteados para el dispositivo háptico, un conjunto de elementos ya sean físicos o simulados son requeridos, dentro de los cuales los segundos son seleccionados dada la carencia de financiamiento necesario. De esta manera, se plantea el uso de V-REP, un software que permite simular robots sobre espacios físicos configurables, considerando características físicas y mecánicas de los sistemas. La conexión entre el software matemático (Matlab) y V-REP adicionalmente se plantea, considerando el análisis de control de cada uno de los robots en ambos escenarios. Finalmente, resultados experimentales se muestran para validar el controlador propuesto y la interacción entre el control y los escenarios virtuales.
Sistema de procesamiento digital de imágenes para realizar tracking automático de objetos durante misiones de vigilancia y reconocimiento utilizando sistemas electroópticos del CIDFAE
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2018) Araujo Villarruel, Benjamín Damián; Mendoza Chipantasi, Darío José
La investigación sobre: “Sistema de procesamiento digital de imágenes para realizar tracking automático de objetos durante misiones de vigilancia y reconocimiento utilizando sistemas electroópticos del CIDFAE”, tiene como objetivo general Diseñar un sistema de procesamiento digital de imágenes para realizar tracking automático de objetos durante misiones de vigilancia y reconocimiento utilizando sistemas electroópticos del CIDFAE. En la actualidad, el procesamiento digital de imágenes brinda la capacidad de detectar, analizar, almacenar y alterar la información proveniente de una imagen, ya que emplea un conjunto de técnicas con el objetivo de mejorar la calidad de una imagen o facilitar la búsqueda de información dentro de la misma. El uso de esta disciplina es de gran utilidad en aéreas tales como la medicina, telecomunicaciones, control de procesos industriales entrenamiento, vigilancia, monitoreo, entre otras muchas aplicaciones que cuentan con la necesidad de tener una mejor apreciación de sus procesos. El tracking de objetos conocido también como seguimiento de objetos permite detectar de una mejor manera la posición de un objetivo dentro de una imagen o video, esta técnica es muy utilizada para identificar la ubicación de uno o más objetos móviles mediante la utilización de un sensor óptico como son las cámaras. Este proceso se logra gracias a dispositivos que permitan interpretar la señal de video analógico y convertirlo a digital para el procesamiento, aplicando los algoritmos y filtros respectivos. En el Centro de Investigación y desarrollo de la Fuerza Aérea Ecuatoriana, se cuenta con sistemas electroópticos los cuales son incorporados en diferentes plataformas aéreas, con el objetivo de realizar misiones de vigilancia, la manipulación de estos equipos se lo realiza de forma manual por los operadores, por lo que ubicación de un objetivo de interés resulta muy complicada. En función de este proyecto se pretende implementar un sistema que permita realizar tracking automático de objetos para lograr identificar un objetivo durante las misiones realizadas por las diferentes plataformas aéreas. EXECUTIVE SUMMARY This thesis was done on: "Digital image processing system for automatic tracking of objects during surveillance and reconnaissance missions using CIDFAE electrooptical systems", its general objective is designing a digital image processing system to perform automatic object tracking during surveillance missions and recognition using electro-optical systems of the CIDFAE. Currently, digital image processing provides the ability to detect, analyze, store and alter the information coming from an image. Since it uses a set of techniques with the aim of improving the quality of an image or facilitating the search for information inside it. The use of this discipline is very useful in areas such as medicine, telecommunications, industrial process control training, surveillance, monitoring, among many other applications that have the need to have a better appreciation of their processes. The tracking of objects allows better detection of the position of a target within an image or video, this technique is widely used to identify the location of one or more moving objects by using an optical sensor. This process is achieved thanks to devices that allow interpretation of the analog video signal and converting it to digital for processing an application of the respective algorithms and filters. In the Research and Development Center of the Ecuadorian Air Force, there are electro-optical systems which are incorporated in different aerial platforms, with the aim of conducting surveillance missions. The operation of these pieces of equipment are carried out manually by the operators, so the location of a target of interest is very complicated. Based on this project, we intend to implement a system that allows for automatic tracking of objects to achieve an objective during the missions carried out by the different aerial platforms.
Parametrización automática de las variables de control y su influencia en el proceso de mezclado de compuestos termoplásticos aplicando principios de Industria 4.0
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2018) Altamirano Bautista, Oscar Vinicio; García Sánchez, Marcelo Vladimir
La industria en el mundo ha experimentado una serie de cambios gracias a los avances tecnológicos, a finales del siglo XVIII y durante el siglo XIX el proceso de transformación de los recursos de la naturaleza sufren un cambio radical dando lugar al nacimiento de la revolución industrial, posteriormente a inicios del siglo XXI la fusión de la automatización, tecnologías de la información y la comunicación originan la tercera revolución industrial; en el año 2011 en la feria de Hanover es donde se empleó por primera vez el concepto de la nueva estructuración industrial o Industria 4.0 conocida también como la cuarta revolución industrial, industria inteligente o Ciberindustria del futuro, la cual pretende organizar los medios de producción de forma que éstos ayuden a generar fabricas inteligentes que sean capaces de adaptarse rápidamente a las necesidades y a los cambios en los procesos productivos, para lo cual enfatiza en una adecuada y creciente digitalización de la información, de la cooperación coordinada de todos los entes involucrados en la cadena de valor del proceso productivo. No habrá ninguna Industria 4.0 y tampoco fábrica inteligente sin la intervención del Internet de las Cosas, su aplicación es la base para brindar mayor flexibilidad al momento de personalizar la fabricación de los productos. El proceso de mezclado de compuestos termoplásticos que se realiza en Plasticaucho Industrial, hasta antes de ejecutar la propuesta establecida en el presente trabajo, consistía en un proceso manual, por tal motivo se realizó el estudio y se propuso la implementación de un sistema de control de variables que elimine la manipulación de las mismas. El primer paso consistió en incluir en el proceso un código de barras que permita calibrar de manera automática las variables que intervienen en el proceso de mezclado, luego se eliminó los elementos electromecánicos para pasar de un proceso manual a uno totalmente automático para posteriormente crear un sistema Scada con el objetivo de tener información histórica y en tiempo real, finalmente se cierra el proyecto con la inclusión de un sistema IoT que permite tener acceso a la información del proceso en tiempo real y desde cualquier parte del mundo. EXECUTIVE SUMMARY The industry in the world has undergone a series of changes thanks to technological advances, at the end of the eighteenth century and during the nineteenth century the process of transformation of natural resources undergoes a radical change leading to the birth of the industrial revolution, later at the beginning of the 21st century, the fusion of automation, information technologies and communication originated the third industrial revolution; In 2011 at the Hanover fair, the concept of the new industrial structuring was used for the first time, or Industry 4.0, also known as the fourth industrial revolution, intelligent industry or Ciber-industry of the future, which aims to organize the means of production of they help to generate intelligent factories that are able to adapt quickly to the needs and changes in production processes, for which it emphasizes an adequate and growing digitization of the information of cooperation coordinates of all the entities involved in the chain of value of the productive process. There will be no Industry 4.0 and no intelligent factory without the intervention of the Internet of Things, its application is the basis to provide greater flexibility when customizing the manufacture of products. The process of mixing thermoplastic compounds that is carried out in Plasticaucho Industrial, until before executing the proposal established in the present work, consisted of a manual process, for this reason the study was carried out and the implementation of a control system was proposed. variables that eliminate the manipulation of them. The first step was to include in the process a bar code that allows to automatically calibrate the variables that intervene in the mixing process, then the electromechanical elements were eliminated, giving rise to a manual process to a fully automatic process to create a Scada system with the objective of having historical information and in real time, finally the project is closed with the inclusion of an IoT system that allows access to the information of the process in real time and from anywhere in the world.
Modelación matemática y simulación 3D de la navegación autónoma y tele operación para un vehículo submarino no tripulado
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2018) Núñez Cuesta, Leandro Tomás; Encalada Ruiz, Patricio Germán
Con el creciente desarrollo de la investigación a nivel nacional e internacional en el ámbito de los sistemas de control y la robótica, el desarrollo de modelos de matemáticos y la implementación de simuladores se convierten en herramientas de importancia y útiles para contribuir en las bases sólidas de nuevos resultados de investigación. La robótica presenta un campo muy diversificado, sobre todo en el campo de la robótica móvil, donde se tiene tres medios para la locomoción, siendo el medio acuático una de las áreas menos explorada en investigación, lo que se debe a las dificultades que presenta trabajar con este tipo de robots y lo complejo de su conducta, para lo cual se requieren modelos matemáticos que consideren los factores propios del sistema y que sean simulados en ambientes virtuales. Este trabajo de graduación presenta la modelación matemática de un submarino de dos grados de libertad, donde se determinar en primera instancia la cinemática del vehículo subacuático y luego se deduce un modelo dinámico que interprete su comportamiento considerando los factores internos y externos al submarino, además, se incluye un modelo probabilístico de la comunicación que determina los retardos de comunicación entre el sitio local en la superficie y el sitio remoto en el área subacuática. Los modelos matemáticos encontrados se utilizan para diseñar controladores con dos objetivos primordiales, la navegación autónoma y la tele-operación del submarino, para cual se desarrollar un control de posición mediante la cinemática inversa del robot submarino y un controlador PID para regular las velocidades del vehículo subacuático. Para este último controlador se obtienen las constantes proporcional, integral y derivativa mediante sintonización por el método de Ziegler y Nichols. Adicional, se implementa un entorno de simulación virtual en 3D en el software de simulación V-Rep, en el cual se construye el ambiente subacuático y el modelo del submarino de dos grados de libertad, este simulador está conectado a Matlab para resolver los modelos matemático y generar las acciones de control que rigen el comportamiento del simulador. Finalmente, se concluye con pruebas de simulación de los sistemas de navegación autónoma y tele-operación del vehículo submarino no tripulado, observando el correcto funcionamiento de todos los elementos diseñados en este trabajo de investigación.
Sistema inteligente para la rehabilitación de extremidades superiores mediante sensores electromiográficos
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2018) Sánchez Zumba, Andrea Patricia; Altamirano Meléndez, Santiago Mauricio
Una propuesta para la rehabilitación de personas con extremidades superiores afectadas por accidentes cerebrales es presentada en este trabajo investigativo. El desarrollo de una red neuronal para detectar gestos generados por las manos del usuario es programada haciendo uso de un dispositivo comercial que procesa señales electromiográficas, el cual adicionalmente provee sensores inerciales que facilitan el reconocimiento de los movimientos de la extremidad afectada. Todo el procesamiento de señales es llevado a cabo en un software matemático, el cual facilita la implementación del sistema inteligente de reconocimiento, permitiendo adicionalmente transmitir la información procesada a una base de datos. A su vez, la base de datos sirve como puente de comunicación entre el software matemático y el motor de videojuegos, mostrándose como una opción robusta para la intercomunicación de información entre programas. La creación de escenarios virtuales que pueden ser modificados por la generación de gestos es propuesta como una alternativa motivacional, donde tareas como conducir un vehículo, mover objetos y activar controladores pueden ayudar a recobrar el movimiento natural de las extremidades a una persona con motricidad limitada. Los escenarios están diseñados sobre el motor de videojuegos Unity, dadas las facilidades y estructuración de programación que este tipo de software presenta. Resultados de la aplicación sobre usuarios con y sin problemas de motricidad de manos es presentada para validar la usabilidad de la aplicación, aclarando que la aplicación es propuesta como solución, más no se detallan resultados de largo plazo dado el periodo de tiempo asignado para la investigación presentada.
Industria 4.0 para la monitorización de un proceso industrial
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) López Flores, Mauricio Xavier; García Sánchez, Marcelo Vladimir
El presente trabajo de investigación centra su estudio en actualizar el modelo de monitorización de procesos, desarrollando como propuesta de solución, una plataforma basada en Industria 4,0 para la monitorización de un proceso industrial, mediante la aplicación de Internet de las Cosas (IoT) con el protocolo de comunicación MQTT. El protocolo aplicado opera mediante una arquitectura cliente-servidor, utiliza comunicación sobre WebSockets y el transporte de mensajería se filtra por eventos de publicación/suscripción El proceso industrial es controlado mediante un Controlador Lógico Programable (PLC) y simulado en el software Factory I/O. La plataforma de comunicación consta de un bróker y dos clientes y su funcionamiento es demostrado mediante pruebas de funcionamiento y el análisis de tráfico de datos mediante la herramienta Wireshark. La plataforma de comunicación desarrollada a través del protocolo MQTT, permite una monitorización de procesos en línea mediante una página web, su utilización y aplicabilidad es sencilla, además posee características de escalabilidad, calidad de entrega, seguridad y sobre todo la comunicación en entornos restringidos.
Registro de asistencia de alumnos por medio de reconocimiento facial utilizando visión artificial
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Bastidas Gavilanes, Jonny Rodolfo; Mendoza Chipantasi, Darío José
En algunos países desarrollados tienen sistemas de control de asistencia para el personal que trabaja en la industria, sector público y privado, los mismos que sirven para verificar la asistencia de cierto trabajador y salida del mismo. Esto ha llevado a diseñar sistemas de control para abrir o cerrar puertas. En todas las instituciones existe la necesidad de llevar un exhaustivo control de la asistencia del personal, conociendo el tiempo que ha dedicado para cada actividad a lo largo de su jornada laboral y para lo cual se utilizan diferentes tipos de metodologías que permitan controlar esto, acordes a las situaciones económicas y tecnológicas que presentan. Con un mercado cada vez más competitivo y globalizado, las empresas e industrias se han visto obligadas a desarrollar métodos más eficientes que los tradicionales en el control de asistencia de su personal. En la actualidad se tiene la versatilidad de la tecnología de visión artificial utilizada en tareas de verificación y comparación de imágenes, para en lo posterior realizar el control de asistencia de personal en empresas, industrias, sector educativo, etc. El presente proyecto fue realizado en busca de otra opción para hacer el registro de asistencia de los alumnos por medio del reconocimiento facial. Además se utilizó redes neuronales artificiales en especial se hizo un análisis con la red neuronal de Histograma de Gradientes orientados HOG y la red neuronal CNN que significa Convolución de redes Neuronales. Se deja planteado como proyecto para su posterior uso en la o las universidades, en caso particular se plantearía a la Universidad de las Fuerzas Armadas Espe extensión Latacunga. Las ventajas de utilizar este proyecto con la aplicación de redes neuronales artificiales es que están basadas en la estructura del sistema nervioso especialmente relacionadas con la funcionalidad del cerebro, una red neuronal artificial tiene la facilidad de aprender mediante un buen entrenamiento, esto consiste en ingresar datos a la entrada y obtener óptimos resultados a la salida. Una red neuronal maneja los datos internamente y los organiza de forma adecuada dejando libre al usuario de este trabajo. Esta red es tolerable a cualquier falla que se pueda originar porque su almacenamiento es de forma redundante y podría seguir trabajando aun si existiera alguna falla. En cuanto a la flexibilidad puede manejar cambios que se pueden originar en la información de entrada, dichos cambios puede ser ruido o perturbaciones. Y la ventaja más relevante es que si se trabaja con computadoras y algún dispositivo electrónico especial se puede obtener respuestas en tiempo real, porque la estructura de una red neuronal artificial es en paralelo
Análisis de tráfico vehicular mediante visión artificial
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Pérez Nasser, Jovann; Mendoza Chipantasi, Darío José
La inteligencia artificial posee 3 campos de estudio de interés: procesamiento de lenguaje, habla y visión artificial. Esta última comprende un campo de estudio de gran interés. La aplicación de la metodología de la ingeniería inversa, junto a la aplicación de algoritmos especializados, permiten automatizar procesos o solucionar problemas de forma que no podría ser llevada a cabo mediante un esquema operativo tradicional. El presente trabajo de investigación propone el desarrollo de un programa orientado al análisis de tráfico en modalidad fuera de línea. El análisis de tráfico es el requisito previo a cualquier diseño y/o construcción de obras de vialidad; derivadas de la necesidad de crecimiento sostenible de una urbe. La aplicación de la visión artificial para el estudio de este tipo de procesos es muy poco intrusiva, por lo cual es una de las alternativas más populares, a más de confiables. El presente trabajo de investigación divide el análisis de tráfico en dos problemáticas principales: el seguimiento de vehículos y el conteo de los mismos para obtener flujos. Para el seguimiento de vehículos se hace un estudio de algoritmos especializados, eligiendo a los que ofrezcan mayor velocidad de procesamiento y mayor porcentaje de precisión. Se detalla el procedimiento utilizado para obtener estimaciones de distancia recorridas y velocidades promedio registradas, acompañadas de sus reportes respectivos. El conteo de vehículos es implementado mediante la utilización de una red neuronal de flujo directo. Esta alternativa supone un rendimiento significativamente superior a los sistemas basados en sustracción de fondo, debido a su mayor porcentaje de asertividad y tolerancia a perturbaciones.
Sistema de monitoreo y control para el proceso de potabilización en las juntas administradoras de agua potable (JAAP)
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Conde Chicaiza, Wilmer Alfredo; Freire Carrera, Fausto Rodrigo
En la actualidad los constantes avances tecnológicos permiten desarrollar aplicaciones similares a las diseñadas para el ámbito industrial con dispositivos electrónicos económicos, conscientes de las diferencias que existe entre equipos industriales y enfocado en la necesidad de las Juntas Administradoras de Agua Potable (JAAP), que no cuentan con equipos de medición y puedan verificar la calidad de agua debido a costos elevados de los equipos, por ello en el presente proyecto de titulación se analiza una alternativa de monitorización y control, donde se utiliza dispositivos electrónicos de bajo costo económico obteniendo como resultado valores aceptables de turbiedad, pH, caudal, que permite al operador diferenciar cuantitativamente las características importantes del agua para determinar la dosificación de coagulante. Una vez identificadas las características del agua se utiliza una estrategia de control inteligente muy aplicada en sistemas similares conocida como Lógica Difusa que permite extraer la información del experto y proporcionar apropiadamente el coagulante considerando la interrelación entre las características del agua en la primera etapa del sistema de tratamiento que es la coagulación – floculación, considera la etapa más importante del proceso de potabilización. La recolección de datos de los diferentes sensores se realiza a través de dispositivos electrónicos que facilita la detección, procesamiento, comunicación y permite conformar una red de sensores inalámbricos (WSN), que facilita la adquisición y tratamiento de datos en tiempo real, por medio de plataformas de Internet de las Cosas IoT además que da facilidad de ubicación de los diferentes sensores en la planta potabilizadora y presenta una alta tasa de autonomía debido al uso eficiente de energía de los nodos. Finalmente se procesa los datos recolectados en un software libre que permite aplicar la estrategia de control y realiza una interfaz gráfica de fácil utilización para el usuario final.
Reconocimiento de patrones de imágenes médicas para establecer diagnósticos previos en trastornos pulmonares
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Elaine Valeria Cabezas Gómez, Elaine Valeria; Galarza Zambrano, Eddie Egberto
El presente proyecto de titulación desarrolla un sistema que permite efectuar diagnóstico previo en problemas pulmonares. El método empleado se basa en la adquisición de imágenes de rayos x de tórax con alto kilovoltaje, las mismas que deben almacenarse en un computador de preferencia en formato JPG, las cuales al ser ingresadas al sistema desarrollado son preprocesadas estandarizándolas para su manejo, procesadas y segmentadas mediante técnicas de visión artificial y programación que permitan abstraer la información de relevancia que en este caso son los nódulos, quistes y calcificaciones presentes con sus respectivos diámetros para poder contabilizarlos y emitir un resultado que puede servir para el médico y para el paciente en forma previa el que se detallan también antecedentes médicos que en el caso de enfermedades de tipo pulmonar son muy importantes de considerar para el diagnóstico y posterior tratamiento, recalcando que no debe reemplazar de ninguna forma el criterio del médico experto en el tema. Para la construcción del sistema se ha empleado software libre con librerías especializadas en visión artificial y manejo de imágenes, tanto por el costo como por la facilidad de manipulación, documentación y escalabilidad en un futuro lo que permitirá seguir trabajando y mejorando el tema, además de tener una codificación sencilla para un programador que facilite realizar modificaciones. El sistema una vez desarrollado se ha sometido a suficientes pruebas que permitan determinar en una placa de rx de tórax en un paciente la cantidad de nódulos, quistes y calcificaciones presentes emitiendo resultados en un reporte las mismas que se han contrastado con el criterio médico especializado para poder corregir errores principalmente en la parte médica y determinar su grado de confianza, con lo cual se ha demostrado la validez del sistema además de la funcionalidad y asertividad en la visualización de los resultados que se obtienen
Diseño de una plataforma Web de software libre para la creación de HMIS para los PLC S7-1200 y su incidencia en la reducción de costos de monitoreo
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Nuñez Ramires, Alex Vladimir; Encalada Ruiz, German Patricio
En el presente trabajo de investigación se evalúa una nueva propuesta para la creación de HMIs a través de una plataforma web de acceso libre. Se analizó la incidencia en el costo de monitorización que provee el trabajo de investigación propuesto frente a los sistemas convencionales de pago. El proyecto se basó en estudiar, analizar y detectar las principales necesidades de una plataforma web para la creación de HMIs enfocados a la monitorización de diferentes procesos de la industria. Adicionalmente se realizó una investigación sobre la mejor tecnología para establecer la comunicación entre el controlador y la plataforma web, optando como mejor opción la utilización del protocolo OPC UA. Mismo que permite proveer mejoras en cuanto a seguridad de la información, así como mejoras en la gestión de las variables a monitorizarse y tiempos de respuestas de comunicación. Mediante la utilización de este protocolo, las técnicas y lenguajes de programación web estudiados tales como: HTML, CSS, JavaScript, AJAX y JQuery se hace posible la integración de los procesos industriales y el internet, permitiendo la interconexión de cada vez más dispositivos a la red. Lo cual plantea un gran avance en la industria 4.0.
Sistema de control para la sincronización de velocidad en el proceso de solidificación continua del acero en la planta de acería de la empresa Novacero S.A.
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Espinosa Padilla, Albaro Trajano; Encalada Ruiz, Patricio Germán
En la actualidad la tecnología está desarrollándose en todos los ámbitos de nuestras vidas, aún más en todos los procesos productivos, siempre buscando el mejoramiento de la calidad, tiempos de producción y seguridad ocupacional. El proceso de solidificación continua del acero que se realiza en la empresa Novacero S.A. hasta antes de ejecutar esta propuesta no tenía una automatización adecuada a su proceso, por este motivo se desarrolló la implementación de una nueva automatización ajustada a al tipo de máquina de la que se dispone. En primer lugar, se determinaron las ecuaciones para la sincronización de velocidades de la máquina y se realizó el estudio del negative strip time, luego se procedió a migrar de tecnología reemplazando los variadores de velocidad antiguos por una versión moderna que contemplaba el uso de redes industriales, en este caso comunicación profibus al igual que las tarjetas principales de las entradas y salidas remotas (RIOS). Con esto ahora se dispone de una red profibus antes se tenía una red mixta con profibus, modbus y ethernet. El siguiente paso fue la implementación de plc´s que reemplazan los servidores de soft plc y se realizó la programación de los mismos, al mismo tiempo se fue trabajando en el desarrollo de los hmi y finalmente con la integración del control automático de colado; con la ayuda de sistemas se implementa un servidor con todas las seguridades para poder ingresar tanto a los plc´s como a los hmi en tiempo real desde cualquier parte del mundo.
Navegación autónoma de un robot móvil omnidireccional en trayectorias predeterminadas con evitación de obstáculos
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Álvarez Tobar, Santiago Javier; Encalada Ruiz, Patricio Germán
La navegación de robots hoy en día a evolucionado con propósitos de colaboración y de trabajo en diferentes espacios, haciendo uso sus modelos cinemáticos e incluso de modelos dinámicos para perfeccionar la tarea a realizar por un robot. Un robot móvil con capacidad de moverse en un lugar cumpliendo una trayectoria predefinida es muy útil para transportar objetos de un lugar hacia otro, incluyendo en este una capacidad de no colisionar con objetos en el espacio a desplazarse, logrando de esta forma llegar a la meta sin problema alguno. Es tanto el avance de la tecnología que se pude desarrollar prototipos no tan complejos de sistemas robóticos, para realizar tareas necesarias y cotidianas por las personas, con tan solo saber que dispositivos usar y de qué forma implementarlos, basándose en leyes matemáticos o algoritmos de control se puede comandar cualquier tipo de robot ya sea móvil terrestre, aéreo o acuático; dentro del campo investigativo se estudia múltiples algoritmos de control para sistemas no lineales con los cuales se pude obtener controladores que permitan emplearse para el funcionamiento adecuado, es así que se han creado controladores desde los más simples como un control PID hasta un control avanzado como controladores predicativos, entre otros. En esta propuesta de trabajo de titulación se presentará el desarrollo de un robot tipo omnidireccional, realizando un estudio mecánico para definir la manera adecuada de construcción en cuanto a materiales mecánicos y electrónicos y además que configuración implementar con el uso de ruedas Mecanum que nos permiten desplazar en cualquier dirección. Para lograr realizar un control autónomo se ejecuta un control interno en el robot para compensar la dinámica y por medio de un control basado en el modelo cinemático del robot emplear un control autónomo para que logre desplazarse por un perfil predefinido. Con el propósito de que el robot no colisione se incorpora un sensor Laser que permite obtener información del entorno en el que se está desplazando el robot. Para validar el modelo cinemático, el algoritmo de navegación autónoma y la construcción del robot se realiza pruebas experimentales del robot con diferentes perfiles predefinidos, observando cual es el comportamiento del robot y como lo errores tienden a ser cero según trascurra el tiempo de ejecución.
Sistema de clasificación y control de calidad en un proceso de producción industrial usando visión artificial
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Salazar Castillo, Jorge Enrique; Mendoza Chipantasi, Darío José
El objetivo principal del presente trabajo de investigación fue desarrollar un método más eficiente que los controles de calidad tradicionales en la industria que conlleven a elevar los estándares de calidad en su producción. Actualmente la tecnología de visión artificial utilizada en tareas de inspección tiene vital importancia en la producción de empresas industriales en todo el mundo, un control de calidad sirve para determinar si un producto fabricado cumple o no las especificaciones de fabricación requeridas. El control de calidad en las empresas encuestadas, así como en la mayoría de las empresas de la industria se realiza actualmente en forma manual, por tal motivo se realizó el estudio y se propuso la implementación de un sistema de control de calidad utilizando visión artificial. El primer paso consiste en tomar muestras de los productos finales para hacer una base de datos que permita comparar los productos finales deseados con los productos finales adquiridos. Luego se toman fotografías de los productos fabricados y se ingresan al sistema para que el programa realice la comparación, para pasar de un proceso manual a uno totalmente automático, y determine si es un producto que cumple las características preestablecidas. Con la incorporación de la visión artificial en la fabricación industrial, ayudo a incrementar la productividad de una empresa, optimizar los recursos de sus instalaciones, reducir los costos de fabricación y aumentar la calidad final de un producto, también permitió: • Examinar en tiempo real uno a uno los productos que se fabrican sin necesidad de reducir la velocidad de las líneas. • Evitar el contacto físico con el producto durante la verificación. • Garantizar que todos los productos están dentro de los márgenes de calidad admisibles. • Apartar inmediatamente de la línea un producto defectuoso. • Evitar quejas y devoluciones de los clientes. • Ahorrar dinero en recursos humanos. La inspección por muestreo, es decir, determinar la calidad de un lote analizando una pequeña porción de la producción, se ha utilizado como una solución de compromiso, pero debido a las cada vez más exigentes demandas de calidad del producto final, la inspección por muestreo no es la mejor solución. Es en este contexto donde surge la necesidad de incorporar sistemas automáticos para el control de calidad, entre los que destacan la inspección visual mediante visión artificial. La capacidad de interpretar imágenes que tienen las personas es muy elevada, adaptándose con facilidad a nuevas situaciones. Sin embargo, las tareas repetitivas y monótonas causan fatiga y provocan que el rendimiento y la fiabilidad de la inspección realizada por los operarios decaigan rápidamente.
Sistema de contingencia para el proceso de cobro del peaje intervalles del Gobierno Autónomo Descentralizado de la Provincia de Pichincha
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Mesías Olmedo, Rafael Alberto; Salazar Logroño, Franklin Wilfrido
La siguiente investigación es una propuesta de un nuevo sistema de contingente en el Peaje Intervalles a cargo del Gobierno Autónomo Descentralizado de la Provincia de Pichincha, mediante el uso de un controlador automatizado PLC y un HMI de tipo industrial que extraen las señales de los sensores mediante un bypass de señales, permitiendo que tanto el sistema actual como el nuevo trabajen de manera conjunta. Este nuevo sistema con características más robustas que el anterior, permite mantener la operatividad del proceso de cobro en las cabinas de la estación Intervalles con un 100 % de efectividad en cobros, en emisión de tickets, en tiempo de facturación, en monitoreo de sensores y niveles de seguridad. Se desarrolló una interface de control HMI similar a la actual en una pantalla touch screem, donde el operador podrá hacer uso del sistema, además de componentes adicionales que permiten la monitorización del uso de cada sensor. Toda la información ha sido almacenada en un datalogger interno del controlador, que permitirá al personal de control de la estación verificar que no existan alertas al final del tuno. Mediante el uso de un computador Raspberry pi, se levantó un aplicativo web para la monitorización y control de todos los puntos de cobro, donde permitirá al personal administrativo y técnico tener cifras y alertas, que serán de útiles para su respectivo control.
Análisis de objetos translúcidos usando técnicas de visión por computador
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Vargas Maisa, William Giovanny; Mendoza Chipantasi, Darío José
El avance de la tecnología a nivel mundial permite implementar sistemas de visión por computador, desarrollando soluciones integrales a empresas industriales, mejorando su calidad, minimizando pérdidas, detectando fallos en las líneas automáticas y aumentando su producción, mediante el procesamiento digital de imágenes que tiene la capacidad de detectar, analizar, almacenar e interpretar los resultados para un análisis estadístico del producto. El tema de investigación se basa en realizar diferentes instancias de detección de un objeto translúcido presentes en la escena que proporciona una cámara, dentro de la imagen que se analiza se determina la característica del objeto, el interés principal de la operación es encontrar las escenas que se presenten como fallos al ser identificados (burbujas, rayaduras o incrustaciones). Las variaciones de las propiedades del objeto a ser analizado se han establecido como elemento de interacción a ser analizado. Focalizando así la detección de manchas se puede minimizar el tiempo de visualización por el ser humano a un tiempo real de procesamiento de imágenes, de esta manera será posible la detección de manchas en los objetos de interés. Para poder desarrollar este análisis del objeto, está dentro de un ambiente controlado, el cual, minimiza totalmente la inherencia de la iluminación exterior y realizar un análisis real en cuanto a sus características. Las operaciones y funciones que tiene OpenCV validan las diferentes instancias del objeto de interés en una imagen para extraer toda mancha a ser analizada. Las librerías de soporte para el desarrollo del tema propuesto permite analizar la imagen de interés y encontrar alternativas de solución en cuanto al control de calidad de un objeto translúcido a ser analizado tomando una determinada acción por parte del sector vidriero en la calidad del producto que ofrece al mercado. Los datos estadísticos visualizados en el reporte de este sistema de procesamiento de imágenes será la validación para demostrar si un objeto translúcido analizado tiene manchas de aceptación o de rechazo.
Sistema de control de termografía 3D y su incidencia en el mantenimiento predictivo de los equipos de la Dirección de Educación a Distancia y Virtual
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Flores Rivera, Luis Danilo; Galarza Zambrano, Eddie Egberto
El trabajo investigativo “Sistema de Control de Termografía 3D y su incidencia en el Mantenimiento Predictivo de los Equipos de la Dirección de Educación a Distancia y Virtual” tiene como objetivo final diseñar un sistema de control confiable que permita un eficiente y efectivo mantenimiento predictivo de los equipos computacionales de la DEaDV. La necesidad y problemática surge de la complejidad del mantenimiento de equipos electrónicos que inciden en etapas vinculadas a bases de datos, transmisión - recepción de datos y control automático afectando a las actividades y procesos que realiza la DEaDV. Una solución fiable y viable a la gestión de mantenimiento predictivo es por medio de un sistema de control de termografía 3D que inspeccione las actividades y procesos. Su aplicación e implementación por medio de una cámara térmica interconectada al sistema de control, facilitan la detección y el pronóstico de posibles averías de los equipos electrónicos que almacenan y controlan la información. Otra particularidad del sistema es proporcionar una gestión planificada del mantenimiento, determinada en la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de equipos. Se eligió el presente trabajo investigativo porque en la actualidad la DEaDV, no cuenta con un sistema de control predictivo para sus equipos electrónicos. El desarrollo del sistema y su aplicabilidad permitirá optimizar y beneficiar los procesos administrativos, continuidad en las actividades de las distintas modalidades de estudio que maneja la Dirección; así como el no incurrir en paradas inesperadas que pueden generarse por no tener un control automatizado que posibilite la gestión de mantenimiento predictivo. La investigación permite proyectar e innovar nuevas alternativas en la gestión asistida de sistemas de control predictivo apoyado de la termografía 3D, asimismo ser una plataforma que viabilice opciones e iniciativas para desarrollos y estudios de imágenes térmicas, termografía infrarroja y 3D, en cualquier campo de las ciencias y / o procesos industriales, contribuyendo a la sociedad y a la comunidad universitaria. EXECUTIVE SUMMARY The research work "3D Thermography Control System and its incidence in the Predictive Maintenance of the Equipment of the Direction of Distance and Virtual Education" has as final objective to design a reliable control system that allows an efficient and effective predictive maintenance of the DEaDV computational equipment. The need and problems arise from the complexity of the maintenance of electronic equipment that incise in the stages linked to databases, transmission - reception of data and automatic control affecting the activities and processes carried out by DEaDV A reliable and viable solution to predictive maintenance management is by means of a 3D thermography control system that inspects activities and processes. Its application and implementation by means of a thermal camera interconnected to the control system, facilitate the detection and the prognosis of possible failures of the electronic equipment hat stores and controls the information. Another particularity of the system is to provide a planned maintenance management, determined in the reliability, maintainability and availability of equipment. The research work was chosen because DEaDV currently does not have a predictive control system for its electronic equipment. The development of the system and its applicability will allow to optimize and benefit the administrative processes, continuity in the activities of the different modalities of study that the Direction handles; as well as not incur unexpected stops that can be generated by not having an automated control that enables the management of predictive maintenance. The research allows us to project and innovate new alternatives in the assisted management of predictive control systems supported by 3D thermography, as well as being a platform that enables options and initiatives for developments and studies of thermal imaging, infrared and 3D thermography, in any field of research sciences and / or industrial processes, contributing to society and the university community.
Migración de un sistema electrónico denominado ETL a una plataforma de código abierto para UAV’S
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Medina Pazmiño, Wilson Efraín; Lavín, José María
La investigación sobre Sistemas Aéreos no Tripulados (UAS) en los últimos años ha despertado el interés en entidades comerciales, educativas e investigativas. Es así que el Centro de Investigación y Desarrollo de la Fuerza Aérea Ecuatoriana (CIDFAE) lleva dos décadas investigando e integrando sistemas aéreos operados de manera autónoma. En la actualidad, el CIDFAE cuanta con dos prototipos de aeronaves que realizan tareas de vigilancia y reconocimiento de áreas estratégicas. Los Vehículos Aéreos no Tripulados (UAV) del CIDFAE llevan a bordo varios equipos que realizan tareas específicas que corroboran en el desarrollo de misiones seguras y eficientes. Uno de los equipos que va a bordo de las aeronaves UAV es conocido como sistema de Extracción Tratamiento y Carga (ETL), el ETL es un sistema que se encarga de adquirir datos de diferentes sistemas o fuentes de información, una vez adquirida la información la trata con el fin de estandarizarla para poder cargar esa información en otro sistema que requiera esa información. El sistema ETL se encuentra instalado y funcionando en las aeronaves UAV sin embargo: el CIDFAE se ha visto afectado por el recorte presupuestario que fue aplicado a todas las entidades gubernamentales en el Ecuador. Por este y otros motivos de carácter técnico el CUDFAE tiene la necesidad de desarrollar un sistema que realice las tareas que en la actualidad realiza el sistema ETL. El CIDFAE necesita un sistema que realice las tareas del sistema ETL manteniendo la eficiencia en las tareas encomendadas y lo más importante que reduzca los costos de implementación. En la actualidad, las tareas de adquisición y procesamiento de datos tienen una gama amplia en lo referente a estándares de comunicación, adquisición de datos procesamiento de señales como para poder escoger una alternativa que cumpla con los requerimientos del CIDFAE En base a los requerimientos establecidos por el CIDFAE, se plantea desarrollar un sistema que realice las tareas que en la actualidad el sistema ETL ejecuta a bordo de la aeronave UAV. Con las siguientes ventajas en la estructura física como son: reducción de peso y volumen que utiliza el del sistema ETL a bordo de la aeronave UAV. Dando la posibilidad de aumentar la capacidad de carga útil transportada por la aeronave
Asistente virtual para la instrucción de material bélico utilizando visión por computador y realidad aumentada
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Morales Perrazo, Luis Eduardo; Mendoza Chipantasi, Darío José
El presente proyecto fue desarrollado en la Escuela de Formación de Soldados “Héroes del Cenepa”, ESFORSE de la ciudad de Ambato; en el desarrollo normal de formación que reciben los aspirantes que ingresan a la institución se encuentra como materia el conocimiento de armas y tiro como parte del entrenamiento individual de Combate, en cuya teoría se enseña cómo utilizar el material bélico existente y que van a tener disponible los soldados ya graduados, entre ellos está el fusil HK-33E en dotación del Ejército Ecuatoriano que es herramienta principal en las prácticas de tiro que se realizan en la institución, dicho fúsil data su adquisición de 1995. Por el uso y el tiempo de vida útil del fusil se han presentado problemas en el normal desarrollo de las clases: se tienen fallas mecánicas, los aspirantes no ejecutan de forma correcta el procedimiento para las prácticas y mantenimiento de dicho material bélico, es por eso evidente el desgaste de los fusiles y además se han generado en un nivel bajo accidentes entre aspirantes que se han producido por falta de atención a las voces de mando y por no acatar las órdenes que ejecuta el instructor, también estos problemas se vienen dando por que los aspirantes no recuerdan los métodos empleados y dictados en clase. La propuesta que se plantea en este documento es un asistente virtual que servirá como apoyo para la instrucción del fusil HK-33E, la tecnología que se ocupó es la Visión por Computador y una forma de Realidad Aumentada que consiste en enfocar el fusil mediante una cámara, ésta puede ser una webcam de una computadora o ser la cámara del móvil o tableta, el asistente detecta las formas de las partes del material bélico y posteriormente imprime en pantalla su detección e información básica de sus características, la detección se realiza del fusil tanto montado como desmontado; también se tiene una función permanente en la pantalla para selección de un tutorial grabado en video del montaje y desmontaje del fusil para el mantenimiento de primer escalón autorizado para los aspirantes, de esta forma se pretende dar solución a los problemas detectados en estas prácticas ya que con el asistente se podrá verificar cuando sea necesario recordar alguna información acerca del fusil y así evitar malas prácticas de uso y mantenimiento, alargando la vida útil del armamento y mejorando la atención de los aspirantes. Al ser una entidad militar se tiene la confidencialidad del desarrollo y dicha aplicación será para uso exclusivo de esta institución, el desarrollo está realizado bajo software libre y su valor en costo – beneficio es alto ya que al ser local no utiliza mayores recursos y en cambio la ganancia que genera para la institución es de trascendencia ya que al evitar malos manejos se alargará la vida útil del material bélico y se dejará precedente para futuras investigaciones con esta tecnología que es de mucha utilidad en el campo militar.
Análisis de la aplicación de las herramientas de la manufactura esbelta en la programación industrial
(Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Automatización y Sistemas de Control, 2019) Viteri Barrera, Marco Antonio; Rea Minango, Sylvia Nathaly
Una propuesta para la aplicación de las herramientas de la manufactura esbelta es presentada en este trabajo investigativo. El desarrollo de una forma de pensamiento esbelto para realizar la programación de los procesos industriales y conseguir eliminar todo lo que no corresponda estrictamente al desarrollo del mismo. Todo el procesamiento tanto de señales como de actuadores es llevado a cabo en un control lógico programable, el cual facilita la implementación del sistema de control, permitiendo, además, la ampliación si fuese necesario, de sus capacidades. A su vez, el pensamiento esbelto puede ser aplicado en todo tipo de procesos, y en la vida misma, mostrándose como una opción factible de aplicar, pero con réditos tanto tangibles como intangibles en la programación. La creación de posibilidades de aplicación es prácticamente infinita debido al precepto de que la automatización, termina donde la imaginación termina. Los sistemas neumáticos, electroneumáticos y de otra índole, que sean susceptibles de ser controlados, son los que llevan la carga del trabajo en los procesos industriales. A estos les gobiernan las leyes de la física como son los principios de Pascal y Boyle, no obstante, su control no solo se lo debe tomar desde el punto de vista eléctrico, sino desde la manera de actuar como persona. El software que los PLC utilizan cumplen con la normativa IEC 61131-3, aunque en la actualidad se están haciendo esfuerzos por su unificación a través del Codesys. Los resultados de la investigación, permiten que sean aplicados en cualquier proceso, sin embargo, siempre deben ser tratados como tal, un pensamiento esbelto, una filosofía, que necesita primero del análisis, para pasar a su aplicación. La propuesta se presenta como solución al problema de los desperdicios generados, más se recomienda siempre el análisis antes de la aplicación del pensamiento esbelto, con el fin de no disminuir la seguridad de un proceso.