Browsing by Subject "Fenotipado"

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    Caracterización morfológica y térmica de plantas de arroz usando campos de luz y espectro infrarrojo
    (Pontificia Universidad Javeriana de Cali, 2023) Jurado Getial, Brayan Ricardo; Benítez Restrepo, Hernán Darío; Flórez Ospina, Juan Felipe
    El objetivo principal de este proyecto es evaluar la respuesta de las plantas de arroz a las altas temperaturas nocturnas y desarrollar herramientas que permitan la caracterización fenotípica y térmica de las plantas de forma automática. Esto desempeña un papel importante en la evaluación del estado de las plantas, así como en la selección de especies eficientes y robustas frente a condiciones ambientales y respetuosas con el medio ambiente. Para la caracterización morfológica de las plantas, se estableció un protocolo de calibración y captura de imágenes de campo de luz utilizando la cámara Raytrix 42. Una cámara plenóptica especializada en capturar información adicional sobre la dirección de la luz del objeto, lo que permite obtener una imagen 3D en diferentes formatos. Por otra parte, para la caracterización térmica, se capturó información sobre la respuesta de las plantas de arroz a las altas temperaturas nocturnas mediante el uso de cámaras infrarrojas en un experimento de estrés térmico llevado a cabo en el CIAT. Con las imágenes obtenidas, se extrajeron datos de temperatura de las panículas de las variedades evaluadas. Asimismo, se desarrolló un algoritmo basado en PointNet para la segmentación de la nube de puntos obtenida, lo que permitió calcular variables como el número de hojas, la longitud de la vaina y el ángulo axial de las hojas. Estos cálculos se realizaron utilizando diversos métodos de teoría de grafos y análisis de clusters. Cabe destacar que el efecto del incremento de la temperatura sobre las panículas de arroz ha sido principalmente estudiado durante el día, por lo que se espera contribuir al conocimiento científico al investigar el efecto de las altas temperaturas nocturnas. Los resultados obtenidos en la caracterización de la respuesta de las plantas a las altas temperaturas validaron la relación entre la variedad y su resistencia a estas condiciones. Además, los protocolos utilizados y el diseño experimental se establecieron como referencia para los siguientes experimentos en el campo. Por otro lado, los resultados obtenidos en la extracción de variables morfológicas mediante la reconstrucción 3D de las plantas de arroz permitieron identificar las limitaciones de los algoritmos desarrollados. El análisis de estos resultados también ayudó a determinar las condiciones en las que los algoritmos demostraron mayor confiabilidad. Adicionalmente, nuestro trabajo generó un repositorio Github de código en Python que permite la replicación de cada uno de los pasos de nuestra metogología y a su vez los resultados experimentales, ofreciendo oportunidades para mejorar y refinar los algoritmos diseñados. Asimismo, se obtuvieron conclusiones importantes sobre la relación entre las plantas de arroz y las altas temperaturas, y también sobre las posibilidades y limitaciones de los algoritmos utilizados para la extracción de variables morfológicas. Estos hallazgos servirán de guía para futuras investigaciones y contribuirán al avance de la comprensión de la respuesta de las plantas a las condiciones ambientales y su impacto en la productividad agrícola.
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    Implementación de un módulo de suelo para el monitoreo remoto de cultivos de alto rendimiento
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Gómez Parra, Alejandra; Tobón Llano, Luis Eduardo
    El monitoreo de variables agrícolas puede mejorar la tecnificación y disminuir el tiempo en los procesos de medición, facilitando a los agricultores el control de sus cultivos, incrementando la productividad y mejorando la calidad de los productos. El instituto de investigación en Ciencias ÓMICAS - iÓMICAS presentó PhenoAgro como una plataforma de fenotipado de alto rendimiento con el fin de optimizar la adquisición de datos de plantas individuales y grandes parcelas de cultivo, dicha plataforma se compone de los siguientes módulos: módulo de planta, potencia y comunicaciones o MPPC, módulo de variables atmosféricas (pluviosidad, radiación solar, velocidad y dirección del viento, temperatura y humedad atmosférica), módulo de movimiento (voltaje y corriente de motores, posición lineal, posición radial) y módulo de variables de suelo (pH, conductividad, nitrógeno, potasio, fósforo, temperatura y humedad del suelo). En este trabajo se propone un módulo de bajo costo, alta resolución y cobertura para la medición de variables agrícolas en cultivos de alto rendimiento, para ello, se realizó el diseño e implementación de un módulo de monitoreo remoto para medir variables de suelo como la temperatura y la hume dad, utilizando equipos livianos, de fácil instalación, mantenimiento y dotando al dispositivo de protección completa contra polvo y chorros de agua. El sistema está ubicado en el nivel 5 en cuanto a los niveles de preparación tecnológica, que consta de la validación de componentes y subsistemas en un entorno relevante, por esta razón, se prueba en el instituto ÓMICAS ubicado en la Pontificia Universidad Javeriana de la ciudad de Cali. El proyecto se encuentra orientado en el segundo objetivo de desarrollo sostenible denominado hambre cero, el cual plantea poner fin al hambre y mejorar la nutrición promoviendo una agricultura más sostenible y garantizando la seguridad alimentaria. El módulo propuesto es compatible con el MPPC de la plataforma PhenoAgro para visualizar la información en la plataforma web.
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    Mejoramiento del diseño mecánico para la producción masiva de la plataforma multisensorial para fenotipado de cultivos en tierra (PhenoAgro)
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2023) Ramírez González, Eduardo José; Zuluaga Aristizábal, Manuela; Jaramillo Botero, Andrés; De la Roche Yepes, Jhonattan
    Para optimizar la adquisición de datos tomados de los cultivos, son necesarias las estrategias y las plataformas de alto rendimiento para fenotipificación (HTP). Estas permiten al agricultor tomar decisiones del manejo del cultivo y de la selección de la variedad de interés, ya que permiten acceder a la información en tiempo real del estado del cultivo, a un menor costo y con una mayor precisión. Aunque ya existen este tipo de dispositivos comercialmente, por lo general no miden suficientes variables, muchos de ellos no cuentan con movilidad, para tomar datos en diferentes ángulos, y son muy costosos, con precios que rondan entre los 1000 y 3000 dólares por unidad. Este proyecto propone una mejora en el diseño mecánico de una plataforma del internet de las cosas (IoT) distribuida para fenotipificación de alto rendimiento de cultivos, llamada PhenoAgro perteneciente al cuarto proyecto del programa OMICAS. El programa cuenta con un prototipo cercano al nivel de sistema operacional planificado, en una etapa donde se busca eliminar riesgos de ingeniería y de manufactura, y disminuir el costo. Para lograr esto se identificaron dos mecanismos encargados de dos grados de movimiento de la plataforma como los componentes más críticos. El primero es el mecanismo de cadera, el cual permite a la plataforma dar un giro de 360 grados. El segundo es el mecanismo de movimiento telescópico, el cual permite que la plataforma suba y baje, siguiendo el crecimiento del cultivo. Siguiendo la metodología de diseño en ingeniería, diseño para manufactura y ensamble y selección de materiales de Ashby se propondrá una mejora para la producción en masa, mejorando el diseño actual y buscando reducir costos, para hacer un producto completo y accesible. Los resultados obtenidos incluyen diseños y simulaciones en SolidWorks de las piezas analizando los esfuerzos a los que se someten, y cálculos de elementos mecánicos, comprobando la correcta selección de motores y resistencia de material de prototipado. Además, a partir iteraciones de diseño se logró obtener un prototipo funcional de los mecanismos con el uso de manufactura aditiva usando PLA. Mediante la metodología de selección de materiales de Ashby se seleccionó el PETG como material final de las piezas personalizadas y una fabricación mediante modelado por deposición fundida (FDM), a partir de este método de fabricación y material se realizaron ensayos mecánicos para evaluar la resistencia de las piezas. Finalmente se establecieron costos de fabricación y como estos podrían disminuirse al aprovechar la flexibilidad de la manifactura aditiva, usando la optimización topológica y la consolidación de piezas.
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    Sistema de monitoreo de temperatura y color para plantas de arroz (Oryza Sativa L)
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2021) Arteaga Segovia, Edison Sebastian; Ortiz Cortés, Cristian David; Tobón Llano, Luis Eduardo
    La caracterización fenotípica de la planta de arroz (Oryza sativa L.) permite a pequeños y grandes agricultores tener información relevante sobre el estado de su cultivo, con el fin de mejorar sus variables agrícolas y su productividad. Los cambios sutiles en el color de la planta pueden indicar deficiencia en la concentración de nutrientes; además, muestra el estado de salud de los tejidos vegetales. Por otra parte, es importante conocer su temperatura, debido a que el aumento de esta afecta los procesos fisiológicos y, por ende, la formación del grano. En este trabajo de grado se diseña e implementa un sistema capaz de medir sin contacto y sistemáticamente la temperatura y el color de una planta de arroz, mediante dispositivos de bajo costo. Estas variables son enviadas a un microcontrolador que procesa y almacena la información en una memoria microSD, con registro de hora y fecha de cada medición. Para los sensores de color (TCS3200) y temperatura (MLX90614), se lleva a cabo métodos de calibración, adecuándolos para medir datos exclusivamente en plantas; esto se hace con la ayuda de sistemas certificados, que permiten validar cada calibración. Se usa un sistema fotovoltaico para generar y suministrar correctamente la energía requerida por el sistema, brindando una mayor autonomía. Asimismo, se diseña un encapsulado impreso en 3D, que protege a todos los dispositivos de las condiciones ambientales del lugar de instalación. Las pruebas de funcionamiento se llevaron a cabo en un cultivo de arroz (Oryza sativa L.), ubicado a las afueras del municipio de Jamundí, Valle del Cauca. Las mediciones realizadas permitieron corroborar las calibraciones de los sensores, y el correcto desempeño del sistema fotovoltaico durante los días de prueba. Igualmente, el diseño 3D implementado permitió proteger los dispositivos de las condiciones ambientales a las que fueron expuestos.