RT doctoralThesis
T1 Diseño e implementación de nuevas tecnologías basadas en visión artificial para la inspección no destructiva de la calidad de fruta en campo y mínimamente procesada
A1 Cubero, Sergio
K1 Visión artificial
K1 Mecanización agrícola
K1 Diseño de máquinas
K1 J10  Handling, transport, storage and protection of agricultural products
AB Esta tesis trata de avanzar en sistemas de visión por computador aplicados a lainspección automática de la calidad de frutas y verduras en dos entornos en los quehasta la fecha no se ha trabajado en profundidad como son la inspección en campoantes de la recepción de la fruta por la central hortofrutícola y la inspecciónautomática de la calidad de fruta procesada. Se pretende así rellenar un huecoimportante en la aplicación de la visión por computador como una herramienta alservicio del sector en la inspección de frutas y verduras. El desarrollo de técnicas devisión por computador en la inspección de la calidad de los productos agrícolas sedebe a la necesidad de encontrar una alternativa a los métodos de inspección manualtradicionales para eliminar el contacto con el producto, aumentar la fiabilidad yobjetividad, introducir flexibilidad a las líneas de confección e incrementar laproductividad y competitividad de nuestras empresas. Esta tecnología estáampliamente extendida para la inspección de fruta en fresco en almacenes deconfección pero, sin embargo, todavía no se ha aplicado en campo por las dificultadestécnicas que conlleva este entorno, y tampoco en el sector de la fruta mínimamenteprocesada, debido a la fragilidad y dificultad de manipulación del producto, lacomplejidad de la inspección y el relativo menor valor económico respecto de la frutaen fresco.En esta tesis se aborda, por una parte, la creación de un sistema de visión porcomputador instalado en una plataforma de asistencia a la recolección de cítricossobre la que se analiza la fruta a la vez que se recolecta y se clasifica en diversascategorías en función de su color, tamaño o calidad (presencia de defectos externos).Los mayores problemas del trabajo en campo se refieren a una iluminación inestable,movimientos y vibraciones, energía eléctrica limitada o efectos de la intemperie. Paraello es necesario diseñar un sistema de visión por computador compacto, robusto,rápido y muy eficiente energéticamente y unos algoritmos específicamente adaptadosal entorno de campo. Las soluciones propuestas incluyen, entre otras, un diseñocompacto, iluminación LED en modo estroboscópico o una cámara inteligente queminimizan el consumo eléctrico. Respecto de los algoritmos, deben ser capaces deadaptarse a problemas como la presencia de pedúnculos o la ausencia de cálices. Elprincipal objetivo de este sistema es realizar una primera tría de la fruta con elobjetivo de desviarla directamente a su mercado más adecuado según su calidad,acortando tiempos de manipulación y evitando el gasto de maquinaria, agua yproductos como ceras o fungicidas en fruta que será finalmente destinada a la industriao al destrío.Por otra parte, dado que los hábitos de consumo están cambiando, existe una demandade frutas y verduras de calidad sencillas de preparar y consumir, donde se encuentranlos productos mínimamente procesados pero con características similares a losproductos frescos enteros (sin defectos y con elevada calidad). Las industrias deprocesado disponen de máquinas que automatizan la mayor parte de los procesosprevios, aunque apenas se ha avanzado en la automatización de la inspección yclasificación, que supone una gran parte del coste final. Esta tesis investiga en laaplicación de visión por computador para la inspección de fruta procesada,centrada en el desarrollo de sistemas adaptados a dos productos emergentes y de graninterés en la agricultura mediterránea como son los gajos de satsuma y arilos degranada listos para el consumo, que presentan una alta calidad nutricional y grandesbeneficios para la salud. Ambos productos presentan cierta problemática común,aunque se deben abordar con distintas soluciones. Es necesario identificar defectos yla presencia de elementos extraños, así como clasificar el producto atendiendo a sucalidad. Los mayores problemas corresponden a la complicada individualización ytransporte de estos pequeños y pegajosos productos, sincronizando el avance con laexpulsión de los mismos y la elección de los sistemas de iluminación y adquisición deimágenes. La tarea más complicada corresponde al desarrollo de algoritmos eficientesde análisis que permitan distinguir entre diferentes niveles de calidad, ajustados por elusuario final mediante cómodas interfaces, debido entre otros a la forma irregular delos gajos y a la similitud de los colores de los arilos. Además debe proporcionar todotipo de estadísticas y datos referentes a la producción. La aplicación deberá sincronizartodo el sistema, desde el avance de los objetos pasando por la inspección hasta laclasificación final en distintas categorías comerciales.Las principales contribuciones de la investigación realizada sobre la aplicación devisión por computador en estos entornos se resumen en el desarrollo de unosprototipos operativos que incorporan todos los desarrollos realizados y que se hanprobado en condiciones reales de funcionamiento. Adicionalmente se han obtenidodiversas patentes de invención y se han publicado los resultados de la tesis en variasrevistas científicas indexadas en el JCR, en revistas de divulgación profesional, encongresos y en capítulos de libros de carácter internacional.
YR 2012
FD 2012
LK http://hdl.handle.net/20.500.11939/6358
UL http://hdl.handle.net/20.500.11939/6358
LA es
NO Cubero, Sergio (2012). Diseño e implementación de nuevas tecnologías basadas en visión artificial para la inspección no destructiva de la calidad de fruta en campo y mínimamente procesada (Doctoral dissertation, Universitat Politècnica de València, Departament d’Expressió Arquitectònica. València).
DS MINDS@UW
RD Aug 10, 2022