optimizando la producciÓn en acuicultura · – generación de informes (formatos estándar excel...

OPTIMIZANDO LA PRODUCCIÓN EN ACUICULTURASumario Tecnológico

Octubre 2018

Contents• La necesidad• La idea• Tecnologías capacitadoras• Cronología de proyecto• AQUADEF P1• AQUADEF P2-P3• AQUADEF P4• Resultados del proyecto• Actividad continua• Trabajos futuros• Solicitud de patente• Conclusiones

Inspección actual de alevines

• Inspección manual

• Subjetividad humana

• No existe información adicional para cada pez

(tamaño, peso)

• No existen estándares para todos los

procedimientos

La necesidadLa idea

Tecnologías capacitadoras

Cronología del proyecto

AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4

Resultados del proyecto

Actividad continua

Trabajos futuros

Solicitud de patente

Conclusiones

Mejora de proceso

• Inspección automática del 100% de la producción• Introducción de estándares• Detección potencial de todo tipo de deformidades• Escalabilidad de nuevos procesos de inspección• Despliegue directo en procesos de producción• Garantizar repetibilidad y reproducibilidad• Robustez y mantenimiento sencillo

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF – El inicio

• Desarrollar un sistema que puede – Introducir automatización en los procesos de

producción

– Llegar a ser una herramienta estandarizada

– Reducir costes

– Incrementar la productividad

– Eliminar la subjetividad humana

– Ayudar a mejorar la calidad del producto

• AQUADEF

“Un sistema capaz de identificar deformidades en alevines y separar individuos defectuosos del canal de producción, a la vez que estima peso y talla del pez”

La necesidad

La ideaTecnologías capacitadoras


AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4


Actividad continua

Trabajos futuros


Conclusiones

Main specifications

• Identificación automática de defectos y deformidades

• Supervisado por un operador• Motor basado en visión por computador• Separación automática de peces defectuosos

de la partida de producción• Sistema móvil y transportable• Adaptado a los suministros convencionales

de las hatcheries (aire, agua, electricidad)• Registros históricos

La necesidad

La ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

Procedimiento implementado

La necesidadLa idea


Cronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

1. Se considera un número de defectos para una serie de especies de alevín

2. Se capturan imágenes de peces 3. Se procesan dichas imágenes y se extraen

características morfológicas4. Se aplican reglas de procesado con los

parámetros extraídos, una para cada defecto5. Se emite un veredicto para cada pez6. Se separa el pez de forma mecánica según

si es OK o NOK7. Se guardan los resultados y las biometrías en

una base de datos

Visión por computador

• Visión artificial– Cámaras industriales– Diseño óptico– Captura de imágenes y algoritmos de procesado

• Segmentación• Estimación de siluetas• Colorimetría• Cuantificación

• Parámetros de imagen calculados para estimación de veredicto

• Limitaciones – Resolución espacial– Resolución de color

La necesidad La idea


Cronología de proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

Manipulación del pez

• Separación y secuenciación de pez

– Mediante cintas y tolvas (aporte automático)

• Posicionamiento del pez para captura de

imagen

– En un planto transparente

• Independiente de la orientación

• Expulsión del pez según si es OK/NOK

– Por chorros de agua

– Clasificación en dos canales

La necesidad

La idea



AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4


Actividad continua

Trabajos futuros


Conclusiones


• 2008

– Inicio del proyecto y primeras estimaciones técnicas

– Inicio del primer prototipo AQUADEF P1

• 2009

– Integración del AQUADEF P1– Testeo de técnicas en ECIMAT

• 2010

– Testeo del prototipo AQUADEF P1 acabado

– Testo del sistema en ECIMAT (en colaboración con ABSA-Culmarex)

• 2011

– Integración y testeo del AQUADEF P2– Solicitud de patente europea

– Testeo del AQUADEF P2 en PISCIMAR-ANDROMEDA

• 2012

– Integración y testeo del AQUADEF P3– Testeo en PISCIMAR-ANDROMEDA

– Integración y testeo del AQUADEF P4• 2013-2018

– Continuación Integración y testeo del AQUADEF P4– Adaptación peces planos: Rodaballo - Lenguado

La necesidad

La idea



AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4


Actividad continua

Trabajos futuros


Conclusiones

AQUADEF P1

• Aproximación para la captura de imagen:– Inspección dinámica (pez en movimiento)– Pez en el agua– Disposición de 4 puntos de inspección– Puntos de vista cenital, lateral (I&D) y frontal– Trigger secuencial– El pez se mueve a lo largo de un tubo transparente

rectangular– Fondos de imagen negros

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyecto

AQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF P1

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyecto

AQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF P2-P3

• Aproximación a la captura de imagen:– Inspección estática (pez en parado)– Pez fuera del agua– Disposición de dos puntos de inspección – Puntos de vista superior e inferior (ambos laterales

al pez)– Trigger secuencial– El pez se deposita sobre un plato transparente– Fondo negro

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1

AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF P2-P3

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1

AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF P4

• Aproximación a la captura de imagen:– Inspección estática (pez en parado)– Pez fuera del agua– Disposición de dos puntos de inspección – Puntos de vista superior e inferior (ambos laterales

al pez)– Los dos canales de inspección trabajan en paralelo– Trigger asíncrono– El pez se deposita sobre un plato transparente– Fondo verde

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF P4

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patentesConclusiones

Project results

• Hardware– Prototipo implementado

• Software– Aplicación propia para

• El control del HW (visión artificial, hidráulica, neumática)

• Capturar imágenes y procesarlas• Registrar y almacenar resultados en BBDD

– Conjunto de algoritmos de procesado para 4 defectos:• Opérculo• Morro - nariz• Columna• Área dorsal

La necesidad

La idea



AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4


Actividad continua

Trabajos futuros


Conclusiones

AQUADEF P4 HW – Prototipo implementado

• Hardware del AQUADEF P4– Módulo de visión por computador– Módulo hidráulico– Modo neumático– Alimentación y señales– Integración mecánica

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4


Actividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

v

AQUADEF P4 HW – Módulo de visión

• Cámara: Basler Ace (1600x1200, RGB)

• Iluminación: 8W x 20 u. (reactancia electrónico)

• Plato transparente de vidrio

• Pantalla táctil IP65

• PC de control para la ejecución de la aplicación, el análisis y el almacenamiento de resultados

La necesidad

La idea



AQUADEF P1

AQUADEF P2-P3

AQUADEF P4


Actividad continua

Trabajos futuros


Conclusiones

AQUADEF P4 HW – Módulo de visión




AQUADEF P4 HW – Módulo hidráulico

• 2 bombas de agua• Expulsión mediante chorros de agua




AQUADEF P4 HW – Módulo hidráulico




AQUADEF P4 HW – Módulo neumático

• Filtros de aire• Expulsores de aire• Válvula solenoide• Supresor de ruido




AQUADEF P4 HW – Módulo neumático




AQUADEF P4 HW – Alimentación y señales

• Alimentación: 220V AC y 24 V DC• Protocolo de datos de visión: Gigabit Ethernet• PLC para la gestión de alarmas del sistema• Protección diferencial y magneto térmico• SAI - Sistema de Alimentación Ininterrumpida




AQUADEF P4 HW – Alimentación y señales




AQUADEF P4 HW – Inegración mecánica

• Estructura: polipropileno blanco (homo-polímero, PP-HP), metacrilato

• Materiales de unión: Termosoldadura de PP-HP, Inox-AISI 316

• Materiales certificados para la industria agroalimentaria

• Compartimentos aislados• Integración modular




AQUADEF P4 HW – Integración mecánica




AQUADEF P4 SW – Aplicación de control

• Interfaz para operación y control• Principales características

– Pantalla de inicio para selección de usuario– Pantalla principal para inspección y visualización– Formulario de parámetros de inspección– Datos de especie y datos de empresa

• Gestión de reglas de calidad– Registro de datos– Administración de usuarios– Generación de informes (formatos estándar excel y

pdf)– Resultados de inspección mostrados en tiempo

real




AQUADEF P4 SW – Aplicación de control




AQUADEF P4 SW – Algoritmos de procesado

• Cuatro defectos– Opérculo

• Detección de la agalla expuesta por coordenadas de color

– Morro - nariz• Detección del ángulo de la boca

mediante el análisis de al silueta– Columna

• Detección de cambios angulares en la silueta del pez

– Dorsal• Detección de cambios angulares

en la silueta del área dorsal




AQUADEF P4 SW – Resultados I

OPÉRCULO

Ocurrencias (%)

POBLACIÓNSin defecto 1477 90,78%Con defecto 150 9,22%

Leves 19 -Graves 131 -

RESULTADOS DE LA INSPECCIÓNSin defectoIdentificados 1416 95,87%No identificados 61 4,13%Defectos levesIdentificados 10 52,63%No identificados 9 47,37%Defectos gravesIdentificados 121 92,37%No identificados 10 7,63%




AQUADEF P4 SW – Resultados I




AQUADEF P4 SW – Resultados II

MORRO-NARIZ

Ocurrencias (%)


Leves 4 -Graves 431 -

RESULTADOS DE LA INSPECCIÓNSin defectoIdentificados 1023 92,25%No identificados 86 7,75%Defecto LeveIdentificados 2 50,00%No identificados 2 50,00%Defecto GraveIdentificados 394 91,42%No identificados 37 8,58%




AQUADEF P4 SW – Resultados II




AQUADEF P4 SW – Resultados III

COLUMNA

Ocurrencias (%)


Leve 6 -Grave 102 -

RESULTADOS DE LA INSPECCIÓNSin defectoIdentificados 1111 96,02%No identificados 46 3,98%Defecto LeveIdentificados 2 33,33%No identificados 4 66,67%Defecto graveIdentificados 76 74,51%No identificados 26 25,49%




AQUADEF P4 SW – Resultados III




AQUADEF P4 SW – Resultados IV

DORSAL

Ocurrencias (%)


Leve 20 -Grave 245 -

RESULTADOS DE LA INSPECCIÓNSin defectoIdentificados 1111 96,27%No identificados 43 3,73%Defectos levesIdentificados 18 90,00%No identificados 2 10,00%Defectos gravesIdentificados 227 92,65%No identificados 18 7,35%




AQUADEF P4 SW – Resultados IV




AQUADEF P4 SW – Estimación de biomasa

• Correlación entre área/longitud y peso

4.5 g

Función de correlación




AQUADEF P4 SW – Estimación de biomasa

• Ajuste mediante regresión polinómica de segundo orden

• <10% error de estimación

y = 3E-09x2 + 0,0003x - 3,5292R² = 0,948

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 160000

Wei

ght (

dg)

Area (pix)

Weight-Area




AQUADEF P4 – Características de consumo y capacidades

• Consumo– Presión de aire: 5 bar– Agua: 180 l/hora– Eléctrico: 1000 W

• Tiempo de ciclo de inspección:– 1 pez/s aprox.

• Calculado desde que el pez se detecta en el plato de inspección hasta la siguiente detección de pez.

• El tiempo de ciclo incluye ejecución de algoritmos de inspección.




AQUADEF – Actividad continua I

• Algoritmos– Opérculo

• Ajuste fino de la detección de deformidad de opérculo en la parte baja del mismo.

• Establecer umbral de detección mínimo

– Morro - nariz• Establecer umbral de detección mínimo

– Columna• Inspeccionar total de la zona abdominal • Establecer umbral de detección mínimo

– Dorsal• Establecer umbral de detección mínimo

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyecto


AQUADEF – Actividad continua II

• Estandarización– Correlacionar capacidad de detección y de resolución

de identificación de defecto con los estándares industriales

• Validación industrial– Análisis de rendimiento bajo largos periodos de

utilización en entornos de trabajo reales• Implantación y procedimientos de utilización

– Definir e implementar proceso de implantación – Definir e implementar procedimiento de utilización

para la industria• Rediseños comerciales

– Para una transición al mercado directa• Mantenimiento y consideraciones de vida de

productos– Identificación de puntos críticos para el

mantenimiento– Estimación de vida del producto

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyecto


AQUADEF – Trabajos futuros

• Otras especies– Salmónidos– Peces planos

• Detección de enfermedades• Detección de parásitos• Detección de heridas• Tecnologías potenciales a incorporar

– Digitalización 3D (perfilometría láser, luz estructurada)

– Espectroscopía e imagen hiperespectral

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continua

Trabajos futurosSolicitud de patenteConclusiones

AQUADEF – Solicitud de patente

• Ago 2011 Número de solicitud 11006790.7 de patente europea

• Jul 2012 Primer informe sobre análisis de patentes por parte del evaluador de la

Oficina de Patentes• Feb 2013 Respuesta a la primera

evaluación de la Oficina de patentes

• Feb 2013 Recepción del informe oficial de análisis de patente por parte de la Ofincina de

Patentes• Jun 2013 Envío del informe de respuesta oficial

a la Oficina de Patentes • 2014 Obtención de la patente y del registro de nombres

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futuros


Conclusiones

Conclusiones

• Desarrollo de un sistema automático para la inspección de deformidades en alevines

• Implementación completa de solución hardware para la manipulación de peces

• Aplicación basada en visión artificial –control y procesado de datos

• Escalabilidad del sistema• Mejora de los procesos de inspección de

alevines• Introducción de estándares• Validación• Desarrollos futuros

La necesidadLa ideaTecnologías capacitadorasCronología del proyectoAQUADEF P1AQUADEF P2-P3AQUADEF P4Resultados del proyectoActividad continuaTrabajos futurosSolicitud de patentes

Conclusiones

Gracias por su atención.

optimizando la producciÓn en acuicultura · – generación de informes (formatos estándar excel...

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