Sistema de detección de cuerpos extraños en latas de conservas de

Sistema de detección de cuerpos extraños en latas de conservas de pescado.
"Durante el presente proyecto de desarrollo
experimental, se validó, mediante una solución
basada en chasis PXI y software LabVIEW, la
construcción de un sistema de detección de
cuerpos extraños en latas de conservas de pescado
que pudiera ser integrado en una línea de
producción real. "
- Antonio Iriondo, CEMITEC
El Reto:
El objetivo general del presente proyecto ha sido el desarrollo de una tecnología basada en ultrasonidos de inmersión susceptible de ser aplicada en Lea el Caso
de Estudio
la detección de cuerpos extraños en latas de conservas de pescado. Se persigue a su vez que el equipo de detección resultante sea de un coste
Completo
atractivo con el fin de favorecer la integración en líneas industriales de procesado.
La Solución:
Se ha adoptado una solución NI PXI que permite la multiplexación temporal, activación, captura y procesamiento de información de un array de
sensores de ultrasonidos de inmersión. El sistema permite obtener fotos 2D de cada lata en una línea de producción de conservas de pescado a
una velocidad de una lata por segundo. Siendo, de esta manera, una solución viable para su integración en líneas de producción industriales dentro
del sector de las conservas de pescado
Autor(es):
Mariano Pérez Abadía - CEMITEC
Antonio Iriondo - CEMITEC
Silvia García de la Torre - CNTA- Laboratorio del EBRO
Área de Ingeniería de Innovación y Desarrollo Tecnológico - ANFACO-CECOPESCA
Introducción
La calidad de un alimento es el conjunto de propiedades y características que hacen al producto satisfactorio para el consumidor. La industria alimentaria
utiliza criterios de Buenas Prácticas y de Análisis de Peligros y Puntos de Control Crítico (APPCC), como pilares fundamentales para conseguir la calidad
y la seguridad alimentaria actualmente exigidas a sus productosSin embargo, a pesar del buen hacer y las precauciones que se toman, existen agentes
que pueden causar efectos nocivos para la salud de los consumidores o la imagen del producto y que pueden estar presentes en un determinado
alimento o grupo de alimentos.
En el presente proyecto se desarrolló un sistema de detección de cuerpos extraños en latas de pescado. Se adoptó una solución basada en chasis PXI y
en ultrasonidos de inmersión.
Funcionalidades del sistema de detección
Para la correcta planificación del proyecto fue necesario definir los requerimientos del sistema de detección teniendo en cuenta las necesidades
industriales del proceso de elaboración de las conservas de pescado y los riesgos de presencia de cuerpos extraños en la cadena productiva además de
su tipología.
Para centrar el análisis dentro de las conservas de productos del mar, se analizaron las causas de incidencia más comunes en colaboración con las
empresas conserveras, para decidir finalmente los casos de estudio a incluir en el proyecto. Así, se solicitó a un grupo de empresas que remitieran un
listado con las incidencias más habituales en sus líneas, valorando y priorizando el interés de detección de cada una. A grandes rasgos los principales
objetos que se pueden encontrar son: metales, vidrio, conchas, plástico y papel.
Por su parte, las velocidades de detección debieron adaptarse a las producciones típicas de cada formato de lata, siendo habituales frecuencias entre
30-60 latas/minuto. El formato de lata adoptado para el diseño del sistema fue el más común: Formato RR-125 cuyas dimensiones son 104mm x
59,8mm x 28mm y cuya capacidad es 125ml.
Los requisitos establecidos después de un estudio profundo del proceso de producción fueron los siguientes:
Debido a la naturaleza del sistema empleado (ultrasonidos por inmersión), es necesario que la lata y el equipo de detección se encuentren sumergidos
en agua.
Por su parte, la velocidad de detección deberá adaptarse a las producciones típicas de cada formato, siendo la frecuencia inicial planteada la de 30-60
latas por minuto.
En general todos los componentes serán seleccionados teniendo en cuenta una atmósfera de humedad elevada, temperaturas con amplias variaciones
entre verano e invierno (típicamente entre 10ºC y 30ºC), salpicaduras y posibilidad de golpes y vibraciones.
El posicionamiento de los sensores será tal que permita al haz ultrasónico atravesar la lata por la zona de mayor superficie. Por este motivo, la lata será
posicionada verticalmente.
Se evitarán la presencia de elementos (cinta o rail, soportes, etc.) en la zona de detección que puedan interferir la señal.
Captura de foto 2D que cubra la superficie de la lata con el fin de inspeccionar el volumen total de la lata. Esta foto servirá de base para la detección de
cuerpos extraños.
Como se puede observar en la Figura 1, al menos 4 sensores en línea deben disponerse enfrentados a la lata para poder cubrir toda la altura de la lata.
La dimensión horizontal se cubre a medida que la lata avanza por la cinta transportadora.
Arquitectura
Los sensores utilizados, aptos para su utilización sumergidos, tienen la siguiente dimensión: 16mm (0.63’), 30.2mm (1.19’) , 38.9mm (1.53’), 19.3mm
(0.76’) y corresponden al palpador de inmersión C325-SU de Panametrics cuya frecuencia de trabajo es 2.25 MHz: La adquisición de la información
proveniente de los sensores se realizó mediante una arquitectura basada en el chasis NI PXI-1036 con las siguientes trajetas:
Tarjeta NI PXI-8331- NI-PCI-8331:
Permite la comunicación de las señales proporcionadas por los sensores y capturadas por las distintas tarjetas integradas en el chasis se comuniquen
con el PC. En el PC se desarrolló una aplicación LabVIEW para la generación de una foto 2D de la lata y su posterior interpretación.
Tarjeta NI PXI-2585:
Con el fin de recoger la información del array de 4 sensores que cubren la dimensión vertical de la lata, las señales recibidas y emitidas por éstos deben
multiplexarse en el tiempo. Esta tarjeta incorpora 10 canales con capacidad de multiplexación mediante relés. Estos relés están diseñados para soportar
los picos de tensión elevados necesarios para la excitación de los sensores de ultrasonidos. Estas señales de excitación son generadas por el
Pulser/Receiver de Panametrics Modelo 5077 PR. El ritmo máximo de multiplexación temporal es 50 ciclos por segundo, por lo que permite satisfacer
los requerimientos de procesamiento de 1 lata por segundo .
Tarjeta NI PXI-5105
La señal recibida desde los sensores y multiplexada por la tarjeta NI PXI-2585 es reconducida al amplificador del Pulser/Receiver. La señal amplificada
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La señal recibida desde los sensores y multiplexada por la tarjeta NI PXI-2585 es reconducida al amplificador del Pulser/Receiver. La señal amplificada
se conectó a uno de los canales de entrada de la tarjeta NI PXI-5105 para su digitalización. Esta tarjeta incorpora 8 canales simultáneos de captura con
resolución de 12 bits. La Frecuencia de muestreo es de hasta 60 Msps e incorpora una señal de trigger para sincronizar adecuadamente la captura.
Tarjeta NI PXI 6602
Esta tarjeta se utilizó para funciones de sincronización a nivel sistema. Permitió el control de la señal del “encoder” solidario al eje de la cinta
transportadora y del detector de presencia de lata.
En la figura 2 se muestra el diagrama de bloques funcional del sistema de adquisición desarrollado. Un array de sensores es conectado a la tarjeta NI
PXI-2585 que permite su multiplexación temporal. El canal común de esta tarjeta se conecta a la señal de excitación del Pulser/Receicer donde la señal
es filtrada y amplificada. Posteriormente es conectada a la tarjeta de digitalización NI PXI-5105 y enviada al PC para ser procesada.
Conclusiones
Durante el presente proyecto de desarrollo experimental, se validó, mediante una solución basada en chasis PXI y software LabVIEW, la construcción de
un sistema de detección de cuerpos extraños en latas de conservas de pescado que pudiera ser integrado en una línea de producción real.
Información del Autor:
Mariano Pérez Abadía
CEMITEC
Disposición de los sensores de ultrasonidos de inmersión frente a la lata que se desplaza.
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Diagrama de bloques del diseño electrónico del sistema de detección basado en sensores de ultrasonidos de inmersión.
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Aplicación LabVIEW para la captura de las señales recibidas por los sensores de ultrasonidos y para la formación de la imagen 2D.
Legal
Este caso de estudio (este "caso de estudio") fue desarrollado por un cliente de National Instruments ("NI"). ESTE CASO DE ESTUDIO ES PROPORCIONADO
"COMO ES" SIN GARANTÍA DE NINGUN TIPO Y SUJETO A CIERTAS RESTRICCIONES QUE SE EXPONEN EN LOS TÉRMINOS DE USO EN NI.COM.
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