- Con apoyo del Concytec se construyó el primer prototipo que puede reconocer la variedad de papa y detectar defectos
Crédito Andina
Publicado: 14/10/2022
Debido a la baja tecnificación y automatización de la agricultura en el Perú, productos originarios de alta demanda, como las papas andinas, encuentran limitaciones para ingresar a mercados exigentes, tanto a nivel nacional como internacional. Este es el caso de la clasificación de la papa, un procedimiento clave que todavía se hace de forma manual, es por ello que ingenieros peruanos han desarrollado un prototipo de máquina clasificadora que ha sido entrenada especialmente para reconocer defectos en las papas andinas y tiene un costo de producción asequible.
¿Cómo se realiza actualmente la clasificación de la papa andina?
Actualmente, la clasificación de la papa se da en dos momentos. La primera selección se realiza después de la cosecha. De forma manual, se separan aquellas papas que presenten problemas fitosanitarios, magulladuras, heridas, daños por cortes, daños por la acción de insectos, pudriciones, y otros defectos.
El segundo momento es cuando este alimento llega a los mercados mayoristas en Lima. Aquí se realiza una segunda clasificación, que también es manual, y cuyos parámetros de selección dependerán del segmento al que serán destinados, por ejemplo, supermercados, mercados municipales, otros mercados mayoristas, etc.
Financiamiento para el desarrollo de la investigación
Si bien a nivel mundial ya existen equipamientos que realizan la clasificación inteligente a través del procesamiento de imágenes; en el Perú, por primera vez se ha desarrollado un prototipo de máquina clasificadora que no solo ha sido entrenada especialmente para reconocer defectos en las papas andinas, sino que además es de un tamaño versátil y tiene un costo de producción menor en comparación a lo que existe en países extranjeros.
Este proyecto innovador denominado “Sistema de procesamiento de imágenes adaptable y de alta velocidad para clasificar papas andinas” ha sido financiado por Concytec y el Banco Mundial como parte del proyecto «Mejoramiento y Ampliación de los Servicios del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación Tecnológica», a través de su unidad ejecutora ProCiencia.
El doctor Celso De La Cruz es uno de los investigadores principales del proyecto, su campo de estudio es justamente la inteligencia artificial y el procesamiento de imágenes; es así que junto con el ingeniero Miguel Cataño, quien desde el 2017 ya tenía un proyecto en marcha sobre clasificación automatizada de mangos, se encaminaron a una nueva aventura de investigación enfocada en la clasificación de papas.
En el 2017, el ingeniero Cataño recibió un cofinanciamiento de Innóvate Perú para su proyecto de automatización en la clasificación y selección de mangos, gracias a ello adquirió el equipamiento esencial como son las cámaras y módulos de cómputo.
“Para el nuevo proyecto de procesamiento de imágenes para la clasificación de papas andina, y gracias a que ganamos el concurso de Concytec en el 2018, pudimos adquirir más cámaras, módulos de cómputo y otros implementos como procesadores gráficos de alto rendimiento que permitieran acelerar el tiempo del procesamiento de las imágenes”, relata a la agencia Andina el doctor De la Cruz.
El equipo que desarrolló el proyecto de investigación estuvo conformado por ingenieros mecánicos y electrónicos de la Universidad Católica del Perú (PUCP), así como investigadores de la Universidad Nacional Hermilio Valdizán de Huánuco (UNHEVA) y del Centro de Innovación Productiva y Transferencia Tecnológica de la Papa y Cultivos Andinos (CITE Papa).
¿Cómo se realiza la clasificación automatizada de papas andinas?
El sistema inteligente de procesamiento de imágenes, al que el ingeniero Celso llama “máquina clasificadora”, tiene la capacidad de clasificar, con gran precisión y rapidez, 4 papas por segundo, es decir, aproximadamente 2 toneladas por hora si es que hablamos de peso, por lo que «su uso está dirigido a los distribuidores o empresarios mayoristas, ya que son ellos los que trabajan con grandes toneladas de papa», resalta el doctor Celso.
El procesamiento de imágenes se realiza en dos partes. En un primer momento el sistema detecta la forma de la papa, para esto se aplican técnicas de procesamiento de imágenes clásicas. En una segunda parte se detectan los defectos de la papa, por ejemplo: brotes, daños por polilla, daños mecánicos, etc. Aquí se aplican técnicas más complejas como la inteligencia artificial.
Por ejemplo, el primer filtro es detectar la forma de la papa. Si ésta es considerada por el sistema como deforme para una variedad de papa específica, entonces es rechazada. Si, por el contrario, la papa es aceptada en este primer filtro, pasa al siguiente filtro donde se va a detectar si la papa tiene algún defecto.
El desarrollo de este sistema abarca tres componentes: un sistema mecánico, un sistema electrónico/eléctrico y un sistema informático.
En cuanto al sistema mecánico, se realizó un diseño especial de la faja transportadora para que su funcionamiento sea de alta velocidad, lo que evitará que la papa ruede tras su paso por la faja transportadora, y, en vez de rodar, dé un salto y así pueda ser fotografiada. En la parte mecánica además se tuvo que recurrir a la neumática para que, luego de la toma de imágenes de la papa y su clasificación por el software, ésta pueda ser desviada.
En cuanto al aspecto electrónico, se requirió de cámaras de alta velocidad que puedan capturar imágenes de la papa mientras está en el aire. La cámara de esta maquinaria necesita capturar, en cuestión de microsegundos, tres imágenes de la papa estando en el aire, para lo cual, ésta debe dar un salto a la salida de la faja transportadora.
“La papa, por sus características, resiste estos pequeños golpes al momento de los saltos; sin embargo, productos suaves como el mango o la palta, no podrían pasar por esta clasificadora, ya que son frutos muy delicados y un golpe por más pequeño que sea afectaría sus atributos”, aclara el investigador.
Finalmente, en el aspecto informático, se desarrolló un software de clasificación por tamaño y forma, y uno de clasificación por defectos. Los algoritmos de visión artificial -que permite que las computadoras puedan extraer información a partir de las imágenes- fueron creados por el mismo equipo- según explica el ingeniero De La Cruz, y para ello se utilizaron no solo técnicas clásicas de procesamiento de imágenes, sino también la inteligencia artificial.
En el desarrollo informático también se aplicaron técnicas matemáticas como las transformadas de fourier que permiten descomponer en frecuencias las variaciones para lograr la detección de la forma de la papa.
Clasificación de nuevas variedades de papas
Hasta el momento, el sistema de procesamiento de imágenes ha sido entrenado en su totalidad para trabajar con la papa amarilla tumbay. La siguiente variedad para la que está siendo entrenado es la papa huayro y próximamente se iniciará el entrenamiento para la papa peruanita.
La elección de estas tres variedades no ha sido al azar, sino que responde a la preferencia de consumo de los peruanos. Si hablamos de papas andinas, la papa amarilla tumbay es la que se consume más, seguida de la papa huayro y la peruanita.
Sin embargo, el equipo de investigación liderado por el doctor Celso se encuentra trabajando en la optimización del software, de modo que sea fácil de usar y que sirva para que pueda adaptarse a otras variedades de papa.
“Esto es posible porque usamos una red neuronal artificial. Estas redes neuronales van a ser alimentadas o entrenadas con nueva información, como de una nueva variedad de papa, con lo que el sistema podrá aprender a reconocer los defectos en cada nueva variedad para la que está siendo entrenado”, acotó el doctor De La Cruz.
Además, agregó que este sistema todavía está en una etapa de prototipado, y que por ahora lo que se busca es concretar algunos acuerdos con empresas que requieran estas clasificadoras de papa, ya sea por transferencia de tecnología o brindando un servicio. “Ya para una siguiente etapa buscaremos un financiamiento para poder tener un producto final y pueda ofrecerse a las empresas”, finalizó.
