PID UTN Tutorado sin Incorporación en Programa de Incentivos

Código UTN: TUN4300

Facultad Tutora: Facultad Regional Villa María

Facultad Tutorada: Facultad Regional San Francisco

Fecha de Inicio: 01/04/2016 - Fecha de Finalización: 31/03/2018

Dirección: Mg. Marcelo Costamagna

Resumen

En este proyecto se propone investigar y desarrollar un prototipo de detección de las malezas que aparecen durante el procedimiento denominado barbecho en los cultivos agrícolas típicos de nuestra región, en particular soja, maíz y trigo. Adicionalmente, se analizarán las posibilidades de optimización económica y ambiental, que su incorporación en la maquinaria, conllevan.

El aporte de este proyecto, se centra en estudiar las distintas alternativas tecnológicas disponibles, a partir de los trabajos que existen en la materia y teniendo en cuenta las características propias de las malezas de nuestra región, para desarrollar un sistema de visión artificial que permita la detección de malezas en tiempo real, y que sea susceptible de incorporar en un equipo pulverizador de herbicidas. En este último aspecto, la participación de especialistas en maquinaria agrícola, permitirá desarrollar estrategias de montaje del sistema, en el conjunto del equipo, para implementar dosificación variable y aplicación selectiva de herbicidas.

Abarcamos dentro del concepto de sistema de visión artificial, a la detección que se realiza a través del procesamiento de imágenes provenientes de cámaras de video de alta definición con sus sistemas ópticos asociados.

En este proyecto se pretende también analizar comparativamente, los resultados experimentales del prototipo propuesto, con los de los sistemas de detección más utilizados actualmente, que utilizan como método de sensado, la medición de la cantidad de luz de determinada longitud de onda, reflejada por las malezas a través del tratamiento y acondicionamiento de señales optoelectrónicas provenientes de fotodetectores de diferentes rangos del espectro lumínico.  

Este proyecto interfacultades integra a investigadores de las carreras de Ing. Electrónica, Ing. Mecánica y Licenciatura en Administración Rural de la FR Villa María, con los mismos de las especialidades de Ing. Electrónica, Ing. Electromecánica y Licenciatura en Administración Rural de la FR San Francisco.

La detección de malezas puede hacerse en tiempo real, es decir, a través de un sensor que informe de la presencia de las plantas no deseadas e inmediatamente la actuación sobre el sistema de pulverización para que produzca el rociado con herbicida. 

También se utilizan sistemas que no son de tiempo real. Existen metodologías para generar mapas del lote de cultivo, con la información de la ubicación de las malezas georeferenciada. El mapa de datos se construye a partir de una serie de técnicas de localización de malezas basadas en análisis de imágenes, tales como cámaras de vídeo montados en tractores, fotografías aéreas y observación del campo en forma manual. Con esa información obtenida y una estrategia de aplicación, se construyen los mapas de prescripción de agroquímicos que se cargan en el controlador del equipo pulverizador y permite realizar aplicaciones de dosis variable sobre el lote de acuerdo a la concentración de malezas que se verifique en cada punto. Esta metodología no forma parte del estudio planteado en este trabajo de investigación. 

La detección de malezas en tiempo real, tiene dos desafíos de distinta complejidad que se abordan en varios de los trabajos de investigación que citaremos en la sección ?Estado actual del conocimiento del tema?. Uno plantea la discriminación entre malezas y suelo, que básicamente resulta de determinar lo que es planta y lo que es suelo (considerando suelo como un conjunto de materiales, restos secos del cultivo de la temporada anterior, basura y otros) y otro más complejo que es el de poder separar malezas del cultivo deseado en el período post emergente. 

En el presente proyecto, como primera instancia de investigación en el tema de la detección de malezas, nos abocaremos al análisis de las alternativas que se pueden desarrollar para la discriminación de malezas en el período de barbecho, que se encuentra dentro del primer desafío mencionado, pero sin dejar de poner la mirada en el segundo desafío que consiste en estudiar las estrategias para poder detectar de manera eficiente y confiable, las plantas no deseadas de las del cultivo. 

En el proyecto en consideración, se llevará a cabo un relevamiento de las especies de malezas que más se registra su aparición en el período de pre siembra en nuestra región. Se realizará, a través del aporte de los profesionales de las ciencias agronómicas y de la información que brinda el INTA, y de la información disponible, una caracterización de las propiedades de absorción y reflexión de distintas longitudes de onda. Por otro lado, se requerirá información  sobre las propiedades de hojas y tallos de las plantas de malezas, especialmente en lo que se refiere a color, forma, textura, con el fin de realizar tomas de imágenes a través de una cámara de alta definición y evaluar algoritmos de procesamiento de imágenes que permitan la detección en un mínimo tiempo, para lograr la actuación del pulverizado en tiempo real, con la utilización de microcontroladores de altas prestaciones y de última generación disponibles en el mercado.