Sistema de pesado dinámico basado en DSP y Bus CAN con núcleo de sistema operativo en tiempo real

Resumen

En el mercado de productos perecederos, la velocidad de proceso es un factor muy importante para la consecución de un producto competitivo, dado que un retraso en el procesado de los productos supone una devaluación del valor del mismo. Una primera aportación del trabajo ha sido la realización del módulo de extracción de características de peso con gran precisión y alta velocidad, de un sistema de calibración de fruta. En un sistema calibrador, la obtención del peso es individual para cada pieza. La fruta se transporta sobre los sensores, células de carga, mediante una o varias cadenas de arrastre. A dicha cadena/s van fijados una serie de receptáculos denominados tazas con el objeto de alojar en su interior cada fruta. En el trabajo se describe la realización a nivel de diseño, test y programación del módulo inteligente de pesado, basado en control distribuido, y del procesado digital que éste realiza. El módulo de pesado soporta hasta 10 líneas de pesado, con una velocidad de pesado para cada una de hasta 20 frutas por segundo, por lo que funcionando a plena carga con 10 líneas se pueden pesar 200 frutas por segundo individualmente, es decir, 200 frutas una a una en un segundo. Dicho módulo consta de una conexión a bus CAN y está basado en un procesador digital de señal DSP TI-TMS320C26. Es escalable, posee hasta 10 canales de adquisición de señales procedentes de células de carga. Dada la complejidad de la aplicación, se ha diseñado y programado un microkemel de sistema operativo de tiempo real que posee un reducido tamaño de 7kW que le permite residir embebido en el sistema. Otra aportación del trabajo de tesis ha sido la mejora de los algoritmos de preprocesado y estimación del peso respecto a los que hasta ahora se han venido utilizando. Para ello se han utilizado registros obtenidos de un prototipo cuya mecánica de arrastre funciona hasta 20 frutas por segundo, utilizando métodos estadísticos con un conjunto de algoritmos de preprocesado y obtención del peso indicados. Se ha ensayado la aplicación de métodos adaptativos para la eliminación de las perturbaciones de la señal adquirida, debidas a la velocidad, a partir de registros de vibración procedentes de sensores de aceleración, tomados simultáneamente al proceso de pesado. El método ha sido probado bajo estrictas condiciones y con diferentes pesos. Con éste se obtiene una mejora sustancial en la precisión del peso respecto de los algoritmos utilizados hasta ahora. Se obtiene una precisión de ±lgr para velocidades de hasta 20 frutas/segundo. Para velocidades menores, obviamente la tolerancia es progresivamente menor. Por debajo de 15 frutas/segundo obtenemos una precisión típicamente menor de ±l/2gr.