Equipo portátil y método de inspección y obtención de datos de frutas y/o vegetales en campo

Campo técnico

[0001] La presente invención está referida a un equipo de inspección para la caracterización y clasificación de frutas y/o vegetales en campo y/o invernadero a través de herramientas de visión artificial u otros sensores de recolección de datos.

Estado de la técnica

[0002] Antes de que los productos (frutas y vegetales) estén listos para ser expuestos en las góndolas de los supermercados, los mismos pasan por un proceso de cosecha, selección, tratamientos de inocuidad y su posterior embalaje, garantizando al consumidor el cumplimiento de regulaciones sanitarias, así como la homogeneidad de las características internas y/o externas del producto a consumir.

[0003] El proceso de selección consiste en clasificar el producto de acuerdo con sus características intrínsecas, externas e internas, como ser, pero no limitado a la forma, tamaño, color, algún diámetro específico, el peso, defectos cosméticos, contenido de azúcar y otros.

[0004] Para realizar la clasificación de estas características del producto, existen dos métodos tradicionales: el primero consiste en la utilización de rodillos para trasladar y rotar al mismo tiempo al producto por debajo de las cámaras o sensores que colectan la información, y es a través de esta rotación que se expone la totalidad de la superficie del producto a los sensores; y el segundo que consiste en transportar al producto por medio de algún mecanismo de transporte (cintas u otro), que lo deja caer en caída libre mientras pasa entre medio de sensores que toman la información de ambas caras del producto, Ambos métodos tienen ventajas y desventajas entre sí, siendo utilizados para distintas aplicaciones.

[0005] Estos sistemas de clasificación generan equipos de envergadura, diseñados generalmente para ser fijados a piso y con consumos de energía que requieren de estar conectados a una red eléctrica o moto generador, y que están diseñados para ser parte de una planta de clasificación y embalaje, lo que imposibilita o al menos inviabiliza transportarlos al campo para realizar una clasificación en el lugar durante la cosecha.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) [0006] Hasta ahora los intentos de llevar la clasificación al campo han consistido en versiones reducidas de estas maquinarias de empaque que se simplifican y colocan sobre algún carro motorizado que las transporta, y les genera la electricidad necesaria para operar. Si bien esas simplificaciones reducen la envergadura, peso y consumo de energía, continúan siendo maquinaria de escasa movilidad y elevado costo comparado con la invención a presentar.

[0007] La escasa movilidad y alto costo de estos equipos en el estado de la técnica actual implica que , los sistemas de muestreo de producto durante la cosecha se realizan de manera manual, generalmente con supervisores que realizan inspección visual a los recolectores, y, guardando los datos en un soporte físico (papel) o informático, a través de su digitación a mano.

[0008] Existen distintos documentos y ejemplos de sistemas y equipos de muestreo de productos basados en visión artificial. Por ejemplo, el documento AU2020102405 describe un método para el ensayo no destructivo de indicadores de calidad de productos agrícolas, que consiste en cuatro etapas básicas: (1 ) construir una plataforma de detección de visión artificial, y luego recoger imágenes RGB de un producto agrícola en un sensor de visión en todas las direcciones; (2) utilizar la imagen recogida en la etapa (1) para realizar la segmentación de la imagen, y luego dividir una región de interés para el producto agrícola, y extraer los contornos del producto agrícola; (3) utilizar los contornos del producto agrícola extraídos en la etapa (2), y utilizar un operador de extracción de características invariantes de la forma para extraer vectores de características de la forma para superar los problemas de los diferentes tamaños, posiciones y orientaciones de los productos agrícolas; y (4) utilizar las imágenes de muestra del producto agrícola con diferentes formas recogidas en la etapa (1) y utilizar los vectores de características extraídos en las etapas (2) y (3) para entrenar una máquina de vectores de soporte para determinar los parámetros óptimos y la precisión de detección de la máquina de vectores de soporte. No obstante, este documento no menciona como aplicar este método en el propio campo, durante la recogida del producto.

[0009] Por otro lado, poder medir los contornos de la fruta con una imagen que no ha sido generada a través de la unión de distintas imágenes tomadas durante la rotación de la fruta, no permite realizar la detección de defectos, ya que estos pueden estar en la cara oculta que no ha sido tomada por el sensor óptico.

[0010] Y en caso de generar una imagen completa del producto sin rotarlo y con más de una 2

HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) cámara, la operativa no sería práctica y/o viable para ser utilizada durante el proceso de cosecha ya que no sería un proceso continuo aplicable a grandes volúmenes de fruta durante la cosecha.

[0011] Los sistemas que no generan el escaneo total del producto no son propicios para realizar clasificación por defectos ya que los defectos pueden ubicarse en cualquier parte del producto. Los sistemas que solo toman una fracción de la superficie del producto pueden ser utilizados para realizar un conteo de la producción, evolución de desarrollo, o para aproximaciones de clasificación por variables donde extrapolando las características de un área menor puede aproximarse la característica de todo el producto, pero no así en la clasificación de defectos donde es necesario poder ver la totalidad de la superficie.

[0012] Otro ejemplo de empleo de visión artificial en agricultura se puede encontrar en el documento US 2014/0376771 A1, donde se reivindica un sistema para recoger información sobre el crecimiento de los cultivos en un invernadero, el sistema comprende: (a) una primera unidad receptora configurada para recibir una primera imagen que filma al menos un cultivo de referencia colocado en el invernadero desde una primera cámara; (b) una segunda unidad de recepción configurada para recibir una segunda imagen que filma el cultivo de referencia desde la primera cámara y una segunda cámara; (c) una unidad de adquisición de información configurada para adquirir al menos un dato de crecimiento del cultivo de referencia a partir de la primera y la segunda imagen; (d) una unidad de base de datos que almacena la información de crecimiento adquirida; y (e) una unidad de estimación configurada para estimar la información de crecimiento de al menos un grupo de cultivos basándose en la información de crecimiento almacenada. No obstante, no se trata de un equipo portátil para su empleo en la inspección en campo, sino una instalación fija en un invernadero, ni tampoco queda claro que se pueda lograr un escaneo de la totalidad de la superficie del producto.

[0013] Por tanto, el problema técnico que resuelve la presente invención es el de proporcionar un equipo liviano, portátil, y móvil, que no requiera de motorizaciones externas parar su desplazamiento en sitio ni moto generadores para el suministro de energía en el campo y que pueda acompañar los movimientos de las cuadrillas de trabajo durante la cosecha y un método de clasificación de producto en campo mediante visión artificial u otros sensores, que permita inspeccionar, caracterizar y clasificar en campo el producto que está siendo cosechado y trazarlo en toda la cadena productiva hasta el consumidor final.

[0014] La ausencia de este dispositivo portátil en el estado de la técnica actual imposibilita o

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) al menos dificulta a los productores tener información de manera automática y digital sobre la calidad del producto que se está cosechando y, por ende: a. No es posible para el Gerente de Cosecha realizar ajustes en tiempo real sobre la manera de cosechar evitando acarrear fruta que no se desea cosechar, con los costos adicionales que esto involucra. b. No es posible avisar de antemano a las plantas de embalaje sobre las características del producto que se está enviando, de manera de preparar a la planta de embalaje para el proceso antes del arribo de la fruta, lo que genera importantes mejoras en la eficiencia en la planta c. No es posible o al menos dificultoso realizar cosechas específicas de calidades de producto de a acuerdo a los pedidos realizados por los clientes. d. No es posible realizar pagos por productividad a los cosechadoras en cuanto a la calidad de su trabajo ya que no hay trazabilidad que permita medir la calidad del trabajo del cosechador. e. No es posible a menos que se realicen muéstreos en la planta de embalaje, saber la calidad del producto presente en los contenedores que se guardan en las cámaras de frío a la espera de ser procesados, y posteriormente no se pueden seleccionar contenedores a procesar cuya calidad de producto esté alineada con los pedidos de los clientes. f. No es posible para los productores independientes que envían su producto para ser procesado en las plantas de embalaje, corroborar que la información sobre la calidad del producto que se les envía y que es obtenida durante el proceso de inspección y clasificación en la planta de empaque esté alineada con la calidad de producto cosechado y enviado g. La manera de lograr una correcta calidad de cosecha requiere de la supervisión constante de puestos supervisores que inspeccionan el trabajo de las cuadrillas durante la labor de cosecha

[0015] Estos problemas técnicos se resuelven con el equipo de la reivindicación 1.

Explicación de la invención

[0016] La presente invención tiene por objeto un equipo portátil de inspección, caracterización, clasificación y/o muestreo de frutas y vegetales con visión artificial u otros tipos de sensores para la obtención de datos en campo, y que esté configurado para clasificar el producto según sus características externas e internas.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) [0017] El uso de la traslación y rotación de un producto como resultado del efecto de la gravedad sobre el mismo al ser posicionado en plano un inclinado, de manera de generar la rotación necesaria debajo de los sensores de recolección de datos, no ha sido utilizado hasta el momento en el estado de la técnica actual, y su utilización permite la invención de un equipo simple, económico, y portátil de aplicación masiva en campo durante la cosecha.

[0018] Este dispositivo puede utilizarse para realizar muéstreos esporádicos o directamente adjuntarlo a un contenedor o recipiente cosechero de manera que en lugar de que el cosechador vuelque su canasto o bolso con producto directamente en el contenedor, lo realice en la entrada de la invención, siendo que todo el producto cosechado o gran porcentaje de este pase primero por la inspección de la invención antes de caer al contenedor o recipiente cosechero.

[0019] El equipo y método de la invención, además, permitirá el registro de los datos obtenidos en una memoria local o bien en un servidor remoto, de tal forma que permita la trazabilidad del producto desde el mismo momento que se produce la recolección del mismo.

[0020] Este objeto se alcanza con el equipo y el método de las reivindicaciones que acompañan a la presente memoria descriptiva.

[0021] Más concretamente, el equipo móvil y portátil de inspección y clasificación de producto seleccionado entre frutas y vegetales, en campo o invernadero mediante cámaras y/o sensores ópticos y/u otro tipo de sensores de recolección de datos característicos del producto, que comprende: una entrada de producto y una salida de producto que definen entre ellas una zona configurada para el paso de una pluralidad de piezas de producto, siendo la altura en la entrada de producto siempre mayor que la altura en la salida del producto; unos medios de inspección mediante sensores que pueden ser de visión artificial u de otro tipo y que comprenden al menos un sensor cuyo campo de visión se superpone con al menos una parte de la zona de paso de una pluralidad de piezas de producto; y que se caracteriza porque la zona de paso está inclinada un ángulo de tal forma que las piezas de producto se trasladan rotando desde la entrada a la salida por efecto de la gravedad sobre un producto en un plano inclinado.

[0022] En un segundo aspecto de la invención, un método de inspección de producto en

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) campo mediante visión artificial u otros sensores, que se caracteriza porque comprende las etapas de: introducir al menos una pieza de producto recién recogida en campo en una entrada de producto de un equipo de inspección en el equipo descrito anteriormente, de tal forma que dicha pieza de producto se traslada rotando por efecto de la gravedad sobre un producto en un dispositivo inclinado hacia una salida de producto en una zona de paso inclinada un ángulo; adquirir una secuencia de recolección de datos de al menos una pieza de producto trasladándose y rotando por efecto de la gravedad en la zona de paso inclinada, donde la secuencia de recolección de datos corresponderá a una secuencia de posiciones de la pieza de producto en la zona de paso; registrar los datos adquiridos de la pieza de producto en una memoria local y/o un servidor remoto; y clasificar la pieza de producto en función de los datos extraídos y registrados de manera local o remota, así como establecer la trazabilidad de la pieza de producto mediante la incorporación de un código escaneable en el recipiente de recolección que luego pueda trasferir la información a la etiqueta de cada producto durante o previo al proceso en el empaque, configurado para habilitar el acceso remoto a los datos de la pieza de producto, generando la posibilidad al consumidor final de acceder a esta información a través del escaneo de la etiqueta del producto en un supermercado y de la posterior clasificación de su experiencia como consumidor sobre el producto consumido

[0023] Gracias a la utilización de la siguiente invención es posible colectar datos durante la cosecha que permitan inspeccionar, caracterizar y clasificar al producto durante la cosecha de acuerdo con sus características externas como ser, pero no limitado al, diámetro ecuatorial, diámetro máximo, diámetro promedio, color, defectos, forma, e internas como ser, pero no limitado a, madurez, machucones y grados Brix.

[0024] Al conocer las características internas y/o externas del producto presente en cada contenedor o recipiente cosechero es posible entre otras cosas: a. realizar ajustes en tiempo real sobre la manera de cosechar evitando acarrear fruta que no se desea cosechar, con los costos adicionales que esto involucra. b. avisar de antemano a las plantas de embalaje sobre las características del producto que se está enviando, de manera de preparar a la planta de embalaje para el proceso antes del arribo de la fruta, lo que genera importantes mejoras

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) en la eficiencia en la planta c. realizar cosechas específicas de calidades de producto de a acuerdo a los pedidos realizados por los clientes. d. realizar pagos por productividad a los cosechadoras en cuanto a la calidad de su trabajo e. conocer la calidad del producto presente en los contenedores que se guardan en las cámaras de frío a la espera de ser procesados, y posteriormente poder seleccionar contenedores a procesar cuya calidad de producto esté alineada con los pedidos de los clientes. f. para los productores independientes que envían su producto para ser procesado en las plantas de embalaje, corroborar que la información sobre la calidad del producto que se les envía y que es obtenida durante el proceso de inspección y clasificación en la planta de empaque esté alineada con la calidad de producto cosechado y enviado g. eliminar o al menos minimizar los puestos supervisores que inspeccionan el trabajo de las cuadrillas durante la labor de cosecha

[0025] Los datos obtenidos por el equipo, además, permiten ser registrados automáticamente en una base de datos, local o remota lo que a su vez permitirá su trazabilidad desde la cosecha hasta el consumidor final que compra la fruta en un supermercado.

[0026] A través de la utilización de una impresora de etiquetas adjunta a la invención, es posible imprimir una etiqueta que identifique el contenedor o recipiente cosechero del producto que ha sido clasificada por la invención, y por ejemplo, en una fase posterior a la clasificación en la planta de empaque, al identificar ese recipiente se puede saber el producto que está siendo procesado y se podrá identificar -de forma no limitativa- cada producto con una pegatina contenedora de un código escaneable por el consumidor final (como, por ejemplo, un código QR, un código BIDI, un código de barras o cualesquiera otros similares o equivalentes) que permitirá el acceso a los datos de dicho producto registrados desde el mismo momento de la recolección. Además, esto permite vincular los datos del campo con los datos del empaquetado, siendo accesibles sus datos en toda la cadena de valor del producto, desde el propio agricultor, el intermediario, el empaquetador o el vendedor minorista, y hasta el consumidor final.

[0027] Es importante destacar que, a lo largo de la presente memoria descriptiva, por “campo” se refiere a cualquier espacio en donde se coseche un producto, y abarca, por tanto, no

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) solamente parcelas de cultivo extensivo, sino también invernaderos o cualquier otro lugar apto para cultivar y cosechar un producto hortofrutícola y/o vegetal.

[0028] A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones, la palabra «comprende» y sus vahantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la invención y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve descripción de los dibujos

[0029] A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención, que se ¡lustra como un ejemplo no limitativo de ésta.

FIG.1 muestra un esquema del equipo portátil de inspección, caracterización y clasificación o muestreo de producto mediante visión artificial u otros sensores de acuerdo con un primer aspecto de la presente invención.

FIG.2 muestra un esquema del método de clasificación y/o muestreo de producto mediante visión artificial u otros sensores de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención.

Explicación de un modo detallado de realización de la invención

[0030] Tal y como puede observarse en la figura 1 , el equipo portátil de muestreo de producto en campo mediante visión artificial comprende un dispositivo inclinado configurado para el paso (1) de una pluralidad de productos (F) mediante una entrada de producto (E), que permite por efecto de la gravedad trasladar y rotar el producto hasta la salida de producto (S) donde es transferido al recipiente (R) sin necesidad de ningún mecanismo móvil y que permite hacer un análisis de la calidad del producto de manera digital mediante unos medios de visión artificial u otros sensores (2) que comprende, al menos, un sensor y que incorpora o no, unos medios de iluminación (3) y una carcasa (C).

[0031] Además, el equipo portátil de muestreo dispone una zona de paso (1) que está inclinada un ángulo (a) y altura de entrega regulable (h) de tal forma que permite a las piezas

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