Clasificación de placas de pizarra de techar basada en técnicas de inteligencia artificial mediante visión artificial

Abstract

El sector de la pizarra en España es líder en producción, elaboración y exportación de pizarra para techar, merced a su calidad y disponibilidad. Durante los últimos treinta años la industria de la pizarra en España ha evolucionado positivamente, ejerciendo un mayor control sobre la comercialización y el mercado, llegándose hoy en día a conseguir un estricto control de la calidad, diferenciándose la pizarra en las categorías primera, segunda y rechazo. Este desarrollo se ha manifestado principalmente en la mecanización de las labores en mina y de ciertas fases de la elaboración en nave, aunque el hecho de trabajar con un material de origen natural dificulta en gran medida la automatización de algunas fases del proceso de elaboración de la pizarra, por lo que es preciso el desarrollo de proyectos de investigación en este campo. En el proceso de elaboración de la pizarra, las únicas operaciones que quedan por automatizar son el labrado y la selección y clasificación de las placas, que se hacen manualmente desde hace medio siglo. Actualmente, no se dispone de ninguna tecnología lo suficientemente desarrollada como para poder prescindir de los operarios especializados que detectan artesanalmente los defectos de la placa y la clasifican según su calidad, con todos los inconvenientes que surgen de incorporar el factor humano en este proceso (fatiga, subjetividad, perfiles con formación específica) y el consecuente elevado coste. Para lograr una gestión más eficiente del proceso productivo, es necesaria la automatización de esta fase, desarrollando un sistema objetivo, rápido, fiable y automático de caracterización y selección del producto. Es importante remarcar que no existe en el mercado actual una máquina de caracterización y selección automática por control de calidad de placas como la que se pretende.

Objetivos del trabajo La finalidad del sistema consiste en la clasificación automática de las placas de pizarra en función de los parámetros que caracterizan su nivel de calidad de un modo objetivo y en tiempo real. Los objetivos específicos son los siguientes: 1. Optimizar los algoritmos de visión utilizados en la detección de defectos de la pizarra en base a las variables más importantes en este tipo de aplicaciones industriales: robustez y tiempo. 2. Introducir en el modelo la detección de los diferentes defectos: faltas de material, falsa escuadra, alabeo, bregadas y nudos, manchas blancas (flores) y sulfuros de hierro. 3. Estudio del comportamiento de diferentes métodos novedosos de multiclasificación para SVM. 4. Construcción de un prototipo clasificador de placas.

Beneficios del proyecto La aplicabilidad de los resultados de este proyecto es inmediata, pues el desarrollo de un sistema automático para la selección-control de calidad de placa y su implantación en las líneas de producción de las empresas del Sector, permitirá prescindir de los operarios que actualmente realizan esta tarea de forma manual. Las empresas productoras tendrán, desde ese momento, los medios científicos y tecnológicos necesarios para implantar en sus naves una línea automatizada continua para el corte, selección y embalaje de pizarra, mejorando así su competitividad.

O sector da lousa en España é líder en produción, elaboración e exportación de lousa para tellados pola súa calidade e dispoñibilidade. Durante os últimos trinta anos, a industria da lousa española evolucionou dun xeito positivo, exercendo un maior control sobre a comercialización e o mercado, chegándose hoxe en día a conseguir un estrito control la calidade, diferenciándose a lousa nas categorías primeira, segunda e rexeite. Este desenvolvemento manifestouse principalmente na mecanización das labores en mina e de certas fases da elaboración en nave, aínda que o feito de traballar cun material de orixe natural dificulta en grande medida a automatización dalgunhas fases do proceso de elaboración da lousa, polo que é preciso o desenvolvemento de proxectos de investigación neste campo. No proceso de elaboración da lousa, as únicas operacións que quedan por automatizar son o labrado e a selección e clasificación da placa, que se fan manualmente dende hai medio século. Actualmente, non se dispón de ningunha tecnoloxía desenvolvida abondo como para poder prescindir dos operarios especializados que detectan artesanalmente os defectos da placa e a clasifican segundo a súa calidade, con todos os inconvenientes que xorden de incorporar o factor humano neste proceso (fatiga, subxectividade, perfís con formación específica), e o consecuente elevado custo. Para acadar unha xestión máis eficiente do proceso produtivo, é precisa a automatización desta fase, desenvolvendo un sistema obxectivo, rápido, fiable e automático de caracterización e selección do produto. É importante remarcar que non existe no mercado actual unha máquina de caracterización e selección automática por control de calidade de placas como a que se pretende.

Obxectivos do traballo A finalidade do sistema consiste na clasificación automática das placas de lousa en función dos parámetros que caracterizan o seu nivel de calidade dun xeito obxectivo e en tempo real. Os obxectivos específicos son os seguintes: 1. Optimizar os algoritmos de visión empregados na detección de defectos da lousa en base ás variables máis importantes neste tipo de aplicacións industriais: robustez e tempo. 2. Introducir no modelo a detección dos diferentes defectos: fallas de material, falsa escuadra, alabeo, bregadas e nós, manchas brancas (flores) e sulfuros de ferro. 3. Estudio do comportamento de diferentes técnicas de intelixencia artificial, en especial de métodos novidosos de multiclasificación para SVM. 4. Construción dun prototipo clasificador de placas.

Beneficios do proxecto A aplicabilidade dos resultados deste proxecto é inmediata, pois o desenvolvemento dun sistema automático para a selección-control da calidade de placa e a súa implantación nas liñas de produción das empresas do Sector permitirá prescindir dos operarios que actualmente realizan esta tarefa de xeito manual. As empresas produtoras terán, dende ese momento, os medios científicos e tecnolóxicos precisos para implantar nas súas naves unha liña automatizada continua para o corte, selección e embalaxe da lousa, mellorando así a súa competitividade.