Ingeniería Electrónica
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Item Diseño de un sistema de medición de velocidad de vehículos con técnicas de procesamiento de imágenes e inteligencia artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Fontalvo Núñez, Luis David; Sandoval Sandoval, Kevin Javier; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Trujillo Tarazona, Pedro Javier; Ortega Boada, HomeroEste proyecto se enfoca en el diseño de un sistema económico y eficiente para medir la velocidad de vehículos utilizando procesamiento de imágenes e inteligencia artificial. Se investigaron redes neuronales y sistemas embebidos, eligiendo la AMB82 MINI por su bajo costo y compatibilidad con el entorno de Arduino, en comparación con la Raspberry Pi 4 B y la Jetson Nano. El sistema implementa detección de vehículos en tiempo real mediante el modelo YOLOv4 Tiny entrenado con un conjunto de datos personalizado. Se desarrolló un algoritmo de análisis de movimiento para estimar la velocidad de los vehículos detectados. El desarrollo del código incluyó la configuración inicial, el bucle principal y funciones de apoyo. Cuando se detecta un vehículo que excede el límite de velocidad, se captura una imagen que muestra el vehículo y su velocidad estimada. La imagen se envía a Google Drive mediante codificación base64 y URL. Utilizando Google Apps Script e IFTTT, se notifican los excesos de velocidad a través de Telegram. El sistema fue validado en pruebas de tráfico diurno en una zona de detección de quince metros, obteniendo un error promedio en las mediciones de 4.2945%.Item Estimación del crecimiento de plantas mediante visión artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-21) Carvallido Mesa, Juan Pablo; Beltrán Rodríguez, Jhon Jairo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Jácome Carrascal, Román Alejandro; Correa Cely, Carlos RodrigoEl presente proyecto se enfoca en la aplicación de tratamiento digital de imágenes y visión por computador con el objetivo principal de desarrollar una solución actualizada y económica para la estimación del crecimiento de las plantas de rabano. La necesidad de una herramienta eficaz y de fácil acceso para los usuarios finales motiva esta investigación, con la intención de proporcionar una solución práctica y asequible en el ámbito de la agricultura y la investigación botánica, al igual que a lo largo de este trabajo, se exploran y aplican técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes en una CPU con un procesador Intel(R) Core(TM) i5-9300H, al igual que algoritmos de visión por computador, aplicados sobre un lote de doce plantas de rabano en un periodo de tiempo de veinticinco días, con el fin de hacer un registro fotográfico de la captura de imagen de las plantas cada dos días, para así, evaluar el crecimiento de las plantas en distintas etapas. La adaptabilidad y simplicidad de la herramienta desarrollada son elementos clave, permitiendo a los usuarios, incluso sin experiencia técnica avanzada, utilizarla de manera efectiva.Item Diseño de una Herramienta para la Detección de Imágenes de Cáncer de Piel Usando Redes Neuronales Profundas (DNN).(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-22) Rueda Rivera, Andrew Dalai; Castillo Bohorquez, Jeison Arley; Barrero Pérez , Jaime Guillermo; Pertuz Arroyo, Said David; Fajardo Ariza, Carlos AugustoEn el presente proyecto se realizo la implementación de un sistema embebido prototipo capaz de clasificar imágenes obtenidas por medio de una cámara. En primer lugar, se seleccionó la base de datos que se iba a trabajar teniendo en cuenta que existieran los suficientes datos para que no se presente overfitting ni underfitting, a grosso modo la base de datos más completa es la HAM10000. Para cumplir con el objetivo principal, se analizaron varias topologías base tales como la Resnet50, la MobileNetV2, la InceptionV2 y la EfficientnetV2 que se aplicaron a tres diferentes modelos en dónde se modificó la cantidad y el tipo de capas, las dimensiones de salida, la cantidad de filtros, el valor del dropout, la función de activación, los regularizadores, la cantidad de clases a clasificar, el tipo de validación, entre otros. Después de obtener los resultados se seleccionó la EfficientnetV2 porque tenía el mayor rendimiento. A esta topología se le aplicó la técnica del aprendizaje contrastivo, que busca crear representaciones para discriminar las características que presentan similitudes y diferencias. El modelo final obtuvo un valor de rendimiento superior al 80%. Sin embargo, debido a la disminución de la calidad de la imagen por el uso de OpenCV, se modificó la forma en que se cargaba la base de datos en el algoritmo para que no se viera afectada la eficiencia. Se implementó la topología base seleccionada en la Raspberry pi 4 y se utiliza una cámara Logitech Brio para realizar la detección de imágenes. El sistema cuenta con una interfaz sencilla y amigable con el usuario, que permite interactuar fácilmente con el modelo clasificador.Item Diseño de un sistema de control de acceso seguro utilizando autenticación biométrica y criptografía(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Rueda Tello, Camilo José; García Angarita, Sebastián; Jerez Medina, Andrés Fernando; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Pertuz Arroyo, Said David; Sepúlveda Sepúlveda, Franklin AlexanderEl presente trabajo de investigación presenta el diseño y desarrollo de un sistema de control de acceso seguro utilizando autenticación biométrica y criptografía, con el objetivo de fortalecer la seguridad en el acceso a residencias. El sistema se basa en el reconocimiento de huellas dactilares como método de autenticación, aprovechando la unicidad y dificultad de falsificación de las huellas. Además, se implementaron algoritmos y protocolos criptográficos para garantizar una comunicación segura y privada entre los dispositivos. El sistema permite tres formas de acceso: reconocimiento de huella dactilar, PIN y acceso manual desde el interior apoyado por una cámara. Se abordaron restricciones como presupuesto, tiempo de autenticación y dimensiones del sistema, con el objetivo de ofrecer una solución de bajo costo, rápida y fácil de integrar. Se espera que este proyecto contribuya a mitigar los riesgos asociados a la vulnerabilidad de los sistemas de control de acceso, brindando mayor seguridad, privacidad y confianza a los residentes.Item Diseño y desarrollo de un dispositivo de rehabilitación de mano basado en estimulación eléctrica funcional(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-21) Forero Rios, Jhonatan David; Alvarez Caballero, John Wilmar; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Villamizar Mejia, Rodolfo; Sandoval Rodríguez, Camilo LeonardoEn el siguiente trabajo de grado se desarrolló un dispositivo para la rehabilitación de la disfunción motriz de la mano, que pudo ser afectada por una lesión o fallo de los nervios que inervan el órgano o por accidentes cerebrovasculares. Este dispositivo es de fácil manejo para el paciente, con una aplicacón móvil para controlar las funciones como frecuencia y ancho de los pulsos, para ello se utilizó comunicación por medio de Bluetooth entre el móvil y el dispositivo generador de la corriente de estimulación eléctrica funcional (neuroprótesis FES). Este método de FES no es invasivo y es un instrumento de acompañamiento para la recuperación de las funciones de la mano, puesto que, con él se pueden hacer terapias desde casa lográndose avances con menor tiempo de tratamiento.Item Implementación de Drones en la Ganadería de Precisión para el Conteo y Seguimiento de Animales(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-16) Angarita Camacho, Sergio Andrés; Araque Guerrero, Andrés Felipe; Murcia Galan, Jhonathan Alexander; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Corzo Ruiz, Carlos LizardoEn Colombia, la ganadería representa una fuente importante de ingresos, contribuyendo con el 27% del Producto Interno Bruto agrícola. Sin embargo, esta actividad enfrenta varios desafíos para asegurar su adecuado desarrollo, como el robo de ganado, conocido como abigeato. Este problema es el que buscamos abordar con este proyecto, el cual propone un sistema de conteo y monitoreo mediante la vigilancia aérea del ganado. Dichos resultados se logran utilizando imágenes capturadas por un dron y procesadas por un algoritmo de inteligencia artificial (IA). Un aspecto destacado del proyecto es el establecimiento de una base de datos, recopilando 1546 imágenes aéreas de ganado en 4 localidades de Santander y Boyacá, Colombia. Después de un riguroso etiquetado de las imágenes, procedimos a entrenar el modelo YoloV8m. Con la implementación de este modelo, logramos una exactitud del 95.1%, una precisión del 96.1%, una sensibilidad del 98.9% y una métrica F1 de 97.47%. Estos resultados validan la capacidad del modelo para detectar vacas.Item Design of Analog to Digital Converter (ADC) in a 28 nm CMOS Process(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-22) Angarita Pérez, Jorge Eduardo; Orcasitas García, Nicolás; Amaya Palacio, Jose Alejandro; Hernández Herrera, Hugo Daniel; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Caballero Barajas, EduardoEl grupo de investigación Onchip de la Universidad Industrial de Santander (UIS) ha diseñado en los últimos cinco años tres generaciones diferentes de sistemas en chip (SoC) en un proceso CMOS de 180 nm. Recientemente, se ha empezado el desarrollo de una nueva familia de microcontroladores, la cual se implementará en un nodo tecnológico de 28 nm. Esto cambio trae consigo nuevos desafíos en la implementación de los diferentes bloques constitutivos de este sistema, que se ven reflejados en las especificaciones del circuito, en la metodología de diseño, y el conexionado (layout) de los mismos. En este trabajo se trabaja con un conversor analógico a digital (ADC), que como su nombre lo indica, es un componente fundamental para la comunicación entre el mundo exterior (señales analógicas) y el sistema integrado (información digital). Debido a lo anterior, para el diseño de este circuito se priorizaron las métricas asociadas a la velocidad de operación, a la precisión de la información transmitida, la linealidad y al consumo, siendo estas respectivamente la frecuencia de muestreo, la cantidad efectiva de bits (ENOB), no-linealidad integral (INL) y diferencial (DNL), además de la potencia promedio. Finalmente, el diseño propuesto es validado mediante el monitoreo de las especificaciones a través de simulaciones de corners de proceso, voltaje de alimentación y temperatura (PVT), de variaciones estadísticas utilizando el método de Monte Carlo y de efectos parásitos post-layout.Item Detecting False Arrhythmias Alarms in the ICU Using a Deep Learning Approach(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-18) Moreno Jaimes, German Dario; Ardila Garnica, Karol Milena; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Santos Ortiz, Camilo Andrés; Garcia Arenas, Hans Yecid; Cancino Rey, William AndrésEn el entorno de la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI), las falsas alarmas de arritmia se convierten en una perturbación constante que genera estrés tanto para el personal médico como para los pacientes. La elevada tasa de estos informes, unida a la incapacidad de los sistemas de monitorización para discernir con precisión entre señales cardiacas normales y arritmias, compromete la calidad de la atención y pone en riesgo la salud de los pacientes. El objetivo de esta investigación fue identificar falsas alarmas utilizando redes neuronales convolucionales (CNN) entrenadas con datos de la base de datos PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2015. Además, exploramos la eficacia de las técnicas de aumento de datos en el entrenamiento del modelo; las métricas de evaluación del rendimiento utilizadas incluyeron la tasa de verdaderos positivos (TPR), la tasa de verdaderos negativos (TNR), la puntuación F1, el área bajo la curva (ROC) y la puntuación final del PhysioNet Computing in Cardiology Challenge 2015. Nuestros resultados sugieren que el modelo propuesto genera una reducción de la tasa de falsos negativos (FN) al 5,9 % y revelan que las técnicas de aumento de datos no tuvieron un impacto significativo en la identificación de falsas alarmas.Item DESIGN OF A MODULAR BIASING CONTROL FOR MICRO-AMPERE CURRENT SOURCES IN 28 NM(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-22) Rondón Delgado, Juan Carlos; Rueda Gómez, Sergio Andrés; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Amaya Palacio, Jose Alejandro; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Dovale Vargas, Luisa FernandaEn el panorama actual de las tecnologías de circuitos integrados, la demanda por reducciones de tamaño, aumento de velocidad, disminución de consumo y mayor integración en los diseños de Sistemas en un Chip (SoC) es cada vez mas imperativa. Motivados por estos desafíos y oportunidades, los estudiantes de pregrado del grupo de investigacion Onchip se plantearon como objetivo concebir y desarrollar un circuito integrado que incorpore todos los bloques esenciales de un SoC, haciendo uso de la avanzada tecnología CMOS de 28 nm. En este contexto, el proyecto encargado del control de polarización modular de la fuente de corriente desempeña un papel crucial, pues es el encargado de garantizar el punto de operació óptimo para los diversos bloques funcionales dentro del circuito integrado, proponiendose así como meta suministrar corrientes estables al nivel de los micro amperios con alta precisión e invariabilidad.Item OPTIMIZATION OF A CRYSTAL OSCILLATOR DESIGN FOR A 28 NM SOC IMPLEMENTING START-UP TIME REDUCTION(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-22) Oliveros Sepúlveda, Sergio Sebastián; Tarazona Moreno, Andrés Leonardo; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Rueda Guerrero, Luis Eduardo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Mier Martínez, Javier EnriqueEste trabajo presenta una investigación sobre el diseño y optimización de un oscilador de cristal en tecnología CMOS de 28 nm para su implementación en un System-on-Chip (SoC), que está en desarrollo por el grupo de investigación OnChip. Se aborda específicamente el desafío de reducir el tiempo de arranque de este tipo de osciladores, característica crucial en aplicaciones de baja potencia. Debido al alto factor de calidad del cristal utilizado en el oscilador, el tiempo de arranque del circuito suele ser considerablemente largo, típicamente en órdenes de cientos de milisegundos. Este tiempo de arranque prolongado se ve influenciado por la resistencia negativa RN y el ruido interno asociado del oscilador. Para abordar este desafío, el proyecto se enfoca en la implementación exitosa de la técnica de ajuste dinámico de carga (DAL). La técnica DAL aprovecha el reloj generado por el oscilador para lograr un control automático de la capacitancia de carga del circuito. Inicialmente, se establece una capacitancia de valor bajo para aumentar la resistencia RN y, como consecuencia, reducir significativamente el tiempo de arranque del oscilador y la energía requerida para el inicio. Una vez la amplitud de la señal generada es considerada suficiente, la capacitancia se ajusta gradualmente y se establece en un valor mayor, determinado para funcionar indefinidamente. Esta estrategia no solo optimiza el rendimiento del sistema, sino que también promueve una mayor eficiencia energética, lo que tiene importantes implicaciones para el diseño y la implementación de sistemas electrónicos de baja potencia. Los resultados obtenidos incluyen un aumento del 210% en la velocidad del sistema y una reducción del consumo de energía de inicio de un 62.45%, los cuales tienen el potencial de contribuir significativamente en el desarrollo de sistemas electrónicos de baja potencia.Item Análisis del Rendimiento de Tecnologías Inalámbricas que Permitan el Uso de Dispositivos IoT en Redes de Área Local.(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Higinio Zapata, Natalia; Franco Chacón, Anderson; Cortés Hernández, Lizeth Dayane; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Acevedo Cárdenas, Efrén Darío; Ortega Boada, Homero: En un contexto de creciente conectividad en los hogares modernos, las redes domóticas basadas en el Internet de las cosas (IoT) se perfilan como una tendencia en alza. Aunque la implementación de estas redes ofrece numerosos estándares funcionales, la carencia de una guía clara sobre el rendimiento de estas tecnologías dificulta la toma de decisiones informadas. Ante esta problemática, se ha identificado la necesidad de analizar la tecnología Zigbee, reconocida como una de las más empleadas en el ámbito de la domótica. El estudio se centra en analizar el rendimiento de las redes domóticas IoT basadas en la tecnología Zigbee, con el objetivo de identificar y resolver problemas potenciales, mejorar la eficiencia, estabilidad y confiabilidad de la red para ofrecer una experiencia óptima al usuario en entornos domésticos conectados. Se llevó a cabo un estudio para medir y analizar el rendimiento de estas redes, evaluando factores como la calidad de la señal, la distancia y la presencia de obstáculos, mediante la implementación de la red domótica, la medición de tiempos de respuesta y la evaluación en diversas condiciones de trabajo. Los resultados revelaron que la calidad de la señal y la presencia de obstáculos, como muros en las edificaciones, influyen significativamente en el rendimiento de la red, identificando problemas potenciales que afectan la eficiencia y estabilidad esta. El estudio proporciona una guía clara para optimizar la experiencia del usuario en entornos domésticos cada vez más tecnológicos y conectados, destacando la importancia de abordar tanto los aspectos técnicos como las necesidades del usuario para garantizar el éxito de las redes domóticas IoT basadas en Zigbee.Item Detección y prevención de riesgo de enfermedades en plantaciones de café mediante Inteligencia Artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-20) Salom Medina, Andrey Fernando; Rosas Ruiz, Luis Esteban; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander; Garcia Arenas, Hans YecidEl cultivo del café es una fuente de ingresos de aproximadamente 550 mil familias en Colombia y específicamente en Santander hay más de 30 mil cafeteras. Dado que es un cultivo masivo y que representa los ingresos económicos de muchas personas, se investiga sobre las enfermedades en hojas de café, centrando el proyecto en la detección de las enfermedades de roya, el bicho minador y el insecto conocido como "coco". La base de datos se obtuvo en un cultivo en El Socorro, Santander, garantizando la autenticidad de las muestras, así como de otras dos fuentes que se revisaron rigurosamente para la aplicación del proyecto. La calidad de los datos es crucial para este tipo de proyectos, para lo cual se hicieron procesos de limpieza en la base de datos donde se eliminaron imágenes redundantes, incoherentes e innecesarias, lo que asegura una base de datos lo suficientemente diversa para el proceso de entrenamiento. También se etiquetó cada una de las imágenes resultantes de la limpieza, primero usando la herramienta en línea VGG, pero dada la complejidad y el demorado proceso de etiquetar, se decidió usar SAM, una innovadora IA lanzada por el equipo de META en el 2023 que facilitó dicho proceso y proporcionó una base de datos con buena calidad de etiquetas. En el entrenamiento se usó la arquitectura MASK R-CNN, respaldada por un Backbone de RESNET 50 y 101. Además del uso de Transfer Learning con Dataset de “COCO". Luego se creó una aplicación móvil donde se puede tomar una imagen del teléfono, se envía a un servidor web alojado en Google Cloud y desde allí se procesa dicha imagen, hace una inferencia y envía el resultado de la inferencia de nuevo a la aplicación, donde el usuario puede observar las afectaciones de la imagen que previamente envió.Item Diseño de prácticas de laboratorios para el fortalecimiento de competencias en STEM para la asignatura introducción a la ingeniería(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Buitrago Barbosa, Miguel Anderson; Chapeta Gamboa, Sindy Nathalia; Calderón Beltrán, Diego Fernando; Bautista Porras, Mauricio; Mantilla Villalobos, María Alejandra; Amaya Palacio, Jose Alejandro; Ordoñez Plata, GabrielEste trabajo de grado se enfoca en el diseño y aplicación de una metodología educativa basada en el enfoque STEM (acrónimo en inglés de Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) mediante el uso de un sistema modular de laboratorio desarrollado por el grupo GISEL. Las guías de laboratorio elaboradas integran tanto conceptos teóricos como prácticos, dirigidas a fortalecer las competencias en STEM de estudiantes de Ingeniería Eléctrica e Ingeniería Electrónica de la asignatura Introducción a la Ingeniería. El estudio se llevó a cabo con un grupo de prueba y un grupo de control, de la asignatura de Introducción a la Ingeniería durante el semestre 2023-1. El grupo de prueba participó de las prácticas de laboratorio propuestas en este proyecto y, por otro lado, el grupo de control cursó la asignatura sin participar de las prácticas de laboratorio. Se aplicó la metodología ABP (Aprendizaje Basado en Problemas) en dos partes: en la primera parte los estudiantes realizaban una lectura previa de las guías, y en la segunda parte se planteaba una situación problema que los estudiantes podían abordar con las herramientas proporcionadas en la guía. Los resultados obtenidos mostraron que el grupo de prueba obtuvo una mayor apropiación de los conceptos teóricos, los cuales fueron aplicados en el sistema modular de laboratorio, mientras que el grupo de control no destacaron en el entendimiento de los conceptos evaluados en las pruebas diagnósticas, lo anterior permite asegurar que la integración de estos laboratorios tiene un impacto positivo en el alineamiento y desarrollo de los contenidos de la asignatura Introducción a la Ingeniería.Item INTERFAZ HARDWARE DE COMUNICACIÓN ENTRE LA ELECTRÓNICA PRINCIPAL DE UNA CÁMARA HIPERESPECTRAL BASADA EN FPGA Y LA COMPUTADORA PRINCIPAL DE UN SATÉLITE CUBESAT 3U DE LA MISIÓN ESPACIAL LEOPAR(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-18) Palencia Solano, Francisco Valentino; Arciniegas Arbelaéz, Daniel Felipe; Rodríguez Ferreira, Julian Gustavo; Rojas Rodríguez, Leandro Sebasthyan; Salgado Meza, Pedro Andrés; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ardila Ochoa, Javier FerneyEl proyecto de grado actual presenta los avances en el desarrollo del subsistema electrónico de la carga útil de un Cubesat 3U, que consiste en una cámara hiperespectral, en el marco de la misión satelital LEOPAR. En este sentido, se investigó y desarrolló un prototipo que permite la comunicación bidireccional de datos científicos y de telemetría. Para lograrlo, se empleó una FPGA KINTEX - 7 como el computador del instrumento, encargada de coordinar las tareas según las órdenes del computador del satélite (OBC), las cuales forman parte de un procesador de propósito específico diseñado digitalmente para cumplir con los objetivos de la misión. Con base en lo anterior, se crearon módulos de comunicación destinados al mantenimiento y la interacción con el computador del satélite. Además, se identificó la necesidad de diseñar los circuitos impresos requeridos para establecer esta comunicación bidireccional utilizando los protocolos SPI e I2C, esenciales entre componentes y dispositivos. Vale la pena destacar que el desarrollo se adhirió al estándar Cubesat, empleado en las misiones satelitales dirigidas por la NASA. Además de su relevancia tecnológica, este proyecto resalta la importancia de estas tecnologías para la detección de áreas deforestadas en nuestro país.Item DISEÑO DE UNA MICROARQUITECTURA RISC-V ENERGETICAMENTE EFICIENTE PARA APLICACIONES DE BAJO COSTO(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-17) Gualdrón Manrique, Gerson Leandro; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Rueda Guerrero, Luis Eduardo; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Salamanca Becerra, William AlexanderLa creciente demanda de dispositivos portátiles enfocados a la salud, el bienestar físico y el entretenimiento, combinada con el lento avance tecnológico de las baterías respecto a estos dispositivos, ha generado la necesidad de diseñar dispositivos con bajo consumo energético manteniendo un rendimiento óptimo. Este trabajo tiene como objetivo diseñar e implementar una microarquitectura RISC-V de bajo consumo de potencia, buscando la ejecución de cada instrucción en un único ciclo de reloj. Además, se propone un proceso de diseño muy detallado que puede replicarse e implementarse fácilmente. Aunque existen varias implementaciones de procesadores RISC-V de código abierto, ninguna está lo suficientemente documentada o detallada como para permitir que un principiante pueda replicarlas. Cada componente está diseñado en el lenguaje de descripción de hardware (HDL) de Verilog. La implementación del diseño se realiza en la plataforma Xilinx KC705, que cuenta con una FPGA en tecnología de proceso CMOS de 28 nm.Item Diseño e implementación de un prototipo de banda transportadora para la identificación automática de productos cítricos mediante inteligencia artificial(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-15) Pineda Cardozo, Juliana Lucia; Jiménez Buitrago, Sergio Andrés; García Arenas, Hans Yecid; Arguello Fuentes, Henry; Gómez Toloza, Pablo Andrés; Fonseca Estupiñán, Karen Andrea; Fajardo Ariza, Carlos AugustoEl proyecto aborda la importancia de implementar sistemas automatizados para la identificación y clasificación de productos agrícolas, como frutas cítricas, en diversos contextos industriales y agrícolas. Estos sistemas ofrecen la oportunidad de mejorar la eficiencia, precisión y rentabilidad en procesos de recolección, clasificación y embalaje de productos, al tiempo que reducen la dependencia de la mano de obra humana y minimizan los errores asociados con tareas manuales. Sin embargo, el estado del arte presenta ciertas limitaciones, como la falta de sistemas integrados y escalables que puedan adaptarse fácilmente a diferentes condiciones ambientales y tipos de productos. Además, muchos de los sistemas existentes pueden enfrentar dificultades para lidiar con variaciones en la apariencia de los productos debido a factores como la iluminación, el fondo y la orientación, lo que puede afectar negativamente la precisión y confiabilidad de la identificación y clasificación. En este contexto, se desarrolló una metodología integral para la construcción e implementación de una banda transportadora automatizada destinada a la identificación y clasificación de frutas cítricas, específicamente limones y mandarinas. Esta metodología incluyó la construcción de la banda transportadora, la creación de una base de datos de imágenes etiquetadas y la implementación del algoritmo de detección de objetos YOLOv5 para la identificación precisa de frutas cítricas en las imágenes capturadas por el sistema. La implementación del sistema de banda transportadora, junto con una cámara para la adquisición de video y el algoritmo YOLOv5 logró una precisión destacada, con una tasa de acierto de 0.9945. Estos resultados demuestran la viabilidad y eficacia de nuestro enfoque para la identificación y clasificación automatizada de frutas cítricas en entornos industriales y agrícolas. El proyecto representa un paso significativo hacia la mejora de los procesos de manejo de productos agrícolas, ofreciendo soluciones innovadoras y escalables para las demandas del mundo real.Item DISEÑO DE PATRONES DE CALIBRACIÓN PARA ESTIMAR LA FUNCIÓN DE DISPERSIÓN DE PUNTO DE UN SISTEMA ÓPTICO VARIANTE USANDO ALGORITMOS DE APRENDIZAJE PROFUNDO DE EXTREMO A EXTREMO.(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-16) Campo Cruz, Sebastián; Fonseca Estupiñán, Karen Andrea; Arguello Fuentes, Henry; García Arenas, Hans Yecid; Rodriguez Ferreira, Julian Gustavo; Urrea Vecino, Sergio AndrésLa adquisición de imágenes espectrales depende de la implementación de sistemas ópticos; algunos de ellos como los sistemas ópticos variantes, requieren un proceso de calibración en donde la función de dispersión de punto es adquirida en todas las coordenadas espaciales del sistema. Conocer la función de dispersión de punto es esencial ya que permite obtener una descripción completa del comportamiento del sistema a través de la dimensión espacial y espectral, facilitando procesos como la reconstrucción computacional de imágenes espectrales, decodificación de imágenes, entre otros. Adquirir la función de dispersión de punto en todas las coordenadas espaciales del sistema es una tarea compleja y que consume bastante tiempo ya que requiere un número elevado de capturas en donde cada una tiene un tiempo de integración elevado. Por estas razones, este trabajo propone un método para obtener una aproximación de la función de dispersión de punto de un sistema óptico variante mediante la captura de un conjunto de patrones de calibración diseñados usando análisis de componentes principales. Los resultados de simulación muestran que utilizando un 84\% menos capturas, es posible obtener una aproximación de la función de dispersión de punto con un pico de relación señal a ruido promedio de 40 db y un índice de similaridad estructural de 90\%. Resultados de implementación mostraron un pico de relación señal a ruido promedio de 40 db y un índice de similaridad estructural promedio de 71\%.Item Fabricación y caracterización de nanopartículas de óxido de zinc(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-16) Velandia Ramirez, Fabian Alexis; Botero Londoño, Mónica Andrea; Ospina Ospina, Rogelio; Rondón Almeyda, Carlos Eduardo; Aguilera Bermúdez, Ernesto; Chacón Velazco, Julio CesarEste trabajo de grado se centra en la fabricación de nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) mediante del método de molienda mecánica de alta energía, variando los parámetros de velocidad y tiempo de molienda. Las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas empleando técnicas de dispersión de luz dinámica (DLS), espectroscopía UV-Visible, difracción de rayos X (XRD) y microscopía de fuerza atómica (AFM) con la finalidad de determinar el tamaño de partícula, las propiedades ópticas, la estructura y la morfología para su aplicación en celdas sensibilizadas por colorante (DSSC). Los resultados mostraron que aproximadamente el 16% de las partículas en suspensión exhibían dimensiones hidrodinámicas inferiores a 100 nm en la muestra fabricada a 500 rpm durante un periodo de molienda de 12 horas. Adicionalmente, se logró obtener muestras con una banda de energía prohibida menor a 3.2 eV, indicando una respuesta favorable para su aplicación en celdas solares DSSC. Además, se realizó un análisis sobre la influencia del tamaño de partícula en la absorbancia, confirmando así el potencial de las nanopartículas de ZnO en el desarrollo de tecnologías en celdas DSSC para la producción de energía solar. Estos hallazgos contribuyen al avance en la investigación de materiales nanoestructurados para aplicaciones en energías renovables y su impacto en la producción de energía solar.Item Prototipo de Monitoreo de Potencia Bidireccional usando IoT en Unidades de Vivienda Residenciales Monofásicas(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-12) Rojas Rios, Omar Edgardo; Moreno Rodríguez, Linda Gabriela; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Castillo Bohórquez, Jeison Arley; Duarte Gualdrón, Cesar Antonio; Villareal Solano, Ariel YezidLos paneles fotovoltaicos se han convertido en los últimos años en una solución confiable y segura para la generación de energías limpias, las cuales toman cada vez más importancia debido a la problemática global que existe como el agotamiento de recursos naturales y el cambio climático. En Colombia se ha experimentado un crecimiento importante en la implementación de estos sistemas y mediante políticas públicas se busca seguir impulsando este tipo de proyectos, por lo que se hace importante medir el impacto que tiene al sistema interconectado nacional, así como a la economía familiar de quienes adquieren estos sistemas. Este proyecto busca ser parte de este impulso, ofreciendo a los usuarios facilidades de acceder al sistema de paneles fotovoltaicos, una visualización del ahorro de energía mediante un monitoreo bidireccional de potencia usando IoT. Para esto, desarrollamos un dispositivo IoT basado en el medidor DDS-669 TAXNELE y el microcontrolador ESP32, el cual cuenta con una conexión a internet que permite el envío de información en tiempo real. Dicho dispositivo se conecta al servicio de la nube de Firebase y cuenta con una interfaz de visualización de datos basada en Python. Este conjunto representa un mecanismo económico y eficiente de monitoreo de variables de consumo y generación de energía, para una unidad residencial con paneles solares.Item Diseño e implementación de un módulo de expansión de entradas digitales/analógicas para Controlador Lógico Programable con comunicación Modbus(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-14) Velasco Niño, Samir Andrés; Fuquen Gil, Andres Camilo; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Boada Quijano, Carlos Arturo; Mier Martínez, Javier EnriqueEl aumento de precios en tecnología, incluyendo los PLC, debido a factores como la escasez de semiconductores y la fluctuación de la moneda, presenta desafíos para la competitividad de las empresas colombianas. Con procesos de industrialización crecientes, es necesario monitorear y controlar un mayor número de variables físicas en los procesos industriales, lo cual implica un mayor número de conexiones con sensores, actuadores y dispositivos periféricos. Se hace entonces necesario ampliar la capacidad operativa de los PLC, con el fin de mantener la competitividad y mejorar la productividad de los procesos industriales. Es imperativo que Colombia fomente la innovación tecnológica y la industrialización nacional para reducir su dependencia de tecnologías importadas y fortalecer su autonomía tecnológica a largo plazo. Esta investigación busca evaluar la validez del diseño de una tarjeta electrónica que integra un PLC S7 1500 y un módulo con microcontrolador ESP32 de manera inalámbrica para ampliar las capacidades de entrada y salida de señales analógicas y digitales del PLC. Se evidencia en la investigación que este microcontrolador puede ser configurado en diferentes roles mediante el protocolo de comunicación Modbus TCP/IP, ya sea como cliente o servidor, de acuerdo con los requisitos y objetivos del usuario. Este hallazgo sugiere que la implementación de esta tarjeta electrónica proporciona flexibilidad y versatilidad en diversos contextos industriales, contribuyendo así a mejorar la eficiencia y la adaptabilidad de los sistemas de control.