Sistema para la detección del estado de funcionamiento de los elementos rotantes de una cosechadora a partir del procesado de vibraciones: análisis de las frecuencias más relevantes mediante algoritmos evolutivos

Abstract

En este Trabajo Fin de Grado, se ha diseñado un sistema que permite la detección del estado de funcionamiento de elementos rotantes de una cosechadora, como el motor, la trilla y el picador, a partir de señales de vibración procedentes de cuatro acelerómetros situados en distintos puntos del chasis de la cosechadora. Este sistema realiza la detección empleando 4 etapas: (i) la adquisición de datos de los sensores de vibración; (ii) el preprocesado de las señales adquiridas; (iii) una reducción de la dimensionalidad seleccionando las mejores frecuencias mediante el algoritmo Harmony Search (HS); y (iv) la estimación del estado de los elementos rotantes empleando el clasificador de los k vecinos más cercanos (kNN). Además, se incluyó un bloque de suavizado y otro de preselección de frecuencias para estudiar su influencia en el sistema. Los resultados obtenidos evidencian que, en sistemas para la detección de elementos rotantes de máquinas como el desarrollado en este trabajo: (i) un suavizado de las señales adquiridas y una preselección de las frecuencias mejora la precisión del sistema, que en las pruebas realizadas llegó a ser del 100% empleando tan solo 3 frecuencias; (ii) el algoritmo Harmony Search ayuda a mantener las precisiones sin requerir un tiempo prohibitivo, concretamente, los tiempos de ejecución disminuyeron hasta en un 90% empleando este algoritmo; y (iii) los acelerómetros pueden ser colocados en distintas partes de la máquina, en nuestros experimentos se obtuvieron resultados similares para diferentes ubicaciones. Para finalizar, otra aportación de este trabajo es que el rendimiento y la eficiencia del algoritmo Harmony Search mejoran al introducir una etapa de reducción de la dimensionalidad. Debido al gran número de frecuencias a tener en consideración, al incluir esta etapa, se consigue reducir la complejidad del sistema.