New Methods for Triangulation-based Shape Acquisition using Laser Scanners

Tradicionalment, la reproducció del mon real se'ns ha mostrat a traves d'imatges planes. Aquestes imatges se solien materialitzar mitjançant pintures sobre tela o be amb dibuixos. Avui, per sort, encara podem veure pintures fetes a ma, tot i que la majoria d'imatges s'adquireixen mitjançant càmeres, i es mostren directament a una audiència, com en el cinema, la televisió o exposicions de fotografies, o be son processades per un sistema computeritzat per tal d'obtenir un resultat en particular. Aquests processaments s'apliquen en camps com en el control de qualitat industrial o be en la recerca mes puntera en intel·ligència artificial. Aplicant algorismes de processament de nivell mitja es poden obtenir imatges 3D a partir d'imatges 2D, utilitzant tècniques ben conegudes anomenades Shape From X, on X es el mètode per obtenir la tercera dimensió, i varia en funció de la tècnica que s'utilitza a tal nalitat. Tot i que l'evolució cap a la càmera 3D va començar en els 90, cal que les tècniques per obtenir les formes tridimensionals siguin mes i mes acurades. Les aplicacions dels escàners 3D han augmentat considerablement en els darrers anys, especialment en camps com el lleure, diagnosi/cirurgia assistida, robòtica, etc. Una de les tècniques mes utilitzades per obtenir informació 3D d'una escena, es la triangulació, i mes concretament, la utilització d'escàners laser tridimensionals. Des de la seva aparició formal en publicacions científiques al 1971 [SS71], hi ha hagut contribucions per solucionar problemes inherents com ara la disminució d'oclusions, millora de la precisió, velocitat d'adquisició, descripció de la forma, etc. Tots i cadascun dels mètodes per obtenir punts 3D d'una escena te associat un procés de calibració, i aquest procés juga un paper decisiu en el rendiment d'un dispositiu d'adquisició tridimensional. La nalitat d'aquesta tesi es la d'abordar el problema de l'adquisició de forma 3D, des d'un punt de vista total, reportant un estat de l'art sobre escàners laser basats en triangulació, provant el funcionament i rendiment de diferents sistemes, i fent aportacions per millorar la precisió en la detecció del feix laser, especialment en condicions adverses, i solucionant el problema de la calibració a partir de mètodes geomètrics projectius.

Quantified real constraint solving using modal intervals with applications to control

Les restriccions reals quantificades (QRC) formen un formalisme matemàtic utilitzat per modelar un gran nombre de problemes físics dins els quals intervenen sistemes d'equacions no-lineals sobre variables reals, algunes de les quals podent ésser quantificades. Els QRCs apareixen en nombrosos contextos, com l'Enginyeria de Control o la Biologia. La resolució de QRCs és un domini de recerca molt actiu dins el qual es proposen dos enfocaments diferents: l'eliminació simbòlica de quantificadors i els mètodes aproximatius. Tot i això, la resolució de problemes de grans dimensions i del cas general, resten encara problemes oberts. Aquesta tesi proposa una nova metodologia aproximativa basada en l'Anàlisi Intervalar Modal, una teoria matemàtica que permet resoldre problemes en els quals intervenen quantificadors lògics sobre variables reals. Finalment, dues aplicacions a l'Enginyeria de Control són presentades. La primera fa referència al problema de detecció de fallades i la segona consisteix en un controlador per a un vaixell a vela.

Robust Control of Systems Subjected to Uncertain Disturbances and Actuator Dynamics

Esta tesis está enfocada al diseño y validación de controladores robustos que pueden reducir de una manera efectiva las vibraciones structurales producidas por perturbaciones externas tales como terremotos, fuertes vientos o cargas pesadas. Los controladores están diseñados basados en teorías de control tradicionalamente usadas en esta area: Teoría de estabilidad de Lyapunov, control en modo deslizante y control clipped-optimal, una técnica reciente mente introducida : Control Backstepping y una que no había sido usada antes: Quantitative Feedback Theory. La principal contribución al usar las anteriores técnicas, es la solución de problemas de control estructural abiertos tales como dinámicas de actuador, perturbaciones desconocidas, parametros inciertos y acoplamientos dinámicos. Se utilizan estructuras típicas para validar numéricamente los controladores propuestos. Especificamente las estructuras son un edificio de base aislada, una plataforma estructural puente-camión y un puente de 2 tramos, cuya configuración de control es tal que uno o mas problemas abiertos están presentes. Se utilizan tres prototipos experimentales para implementar los controladores robustos propuestos, con el fin de validar experimentalmente su efectividad y viabilidad. El principal resultado obtenido con la presente tesis es el diseño e implementación de controladores estructurales robustos que resultan efectivos para resolver problemas abiertos en control estructural tales como dinámicas de actuador, parámetros inciertos, acoplamientos dinámicos, limitación de medidas y perturbaciones desconocidas.

Studies of dynamics of physical agent ecosystems

This thesis addresses the problem of learning in physical heterogeneous multi-agent systems (MAS) and the analysis of the benefits of using heterogeneous MAS with respect to homogeneous ones. An algorithm is developed for this task; building on a previous work on stability in distributed systems by Tad Hogg and Bernardo Huberman, and combining two phenomena observed in natural systems, task partition and hierarchical dominance. This algorithm is devised for allowing agents to learn which are the best tasks to perform on the basis of each agent's skills and the contribution to the team global performance. Agents learn by interacting with the environment and other teammates, and get rewards from the result of the actions they perform. This algorithm is specially designed for problems where all robots have to co-operate and work simultaneously towards the same goal. One example of such a problem is role distribution in a team of heterogeneous robots that form a soccer team, where all members take decisions and co-operate simultaneously. Soccer offers the possibility of conducting research in MAS, where co-operation plays a very important role in a dynamical and changing environment. For these reasons and the experience of the University of Girona in this domain, soccer has been selected as the test-bed for this research. In the case of soccer, tasks are grouped by means of roles. One of the most interesting features of this algorithm is that it endows MAS with a high adaptability to changes in the environment. It allows the team to perform their tasks, while adapting to the environment. This is studied in several cases, for changes in the environment and in the robot's body. Other features are also analysed, especially a parameter that defines the fitness (biological concept) of each agent in the system, which contributes to performance and team adaptability. The algorithm is applied later to allow agents to learn in teams of homogeneous and heterogeneous robots which roles they have to select, in order to maximise team performance. The teams are compared and the performance is evaluated in the games against three hand-coded teams and against the different homogeneous and heterogeneous teams built in this thesis. This section focuses on the analysis of performance and task partition, in order to study the benefits of heterogeneity in physical MAS. In order to study heterogeneity from a rigorous point of view, a diversity measure is developed building on the hierarchic social entropy defined by Tucker Balch. This is adapted to quantify physical diversity in robot teams. This tool presents very interesting features, as it can be used in the future to design heterogeneous teams on the basis of the knowledge on other teams.

Time misalignments in fault detection and diagnosis

El desalineamiento temporal es la incorrespondencia de dos señales debido a una distorsión en el eje temporal. La Detección y Diagnóstico de Fallas (Fault Detection and Diagnosis-FDD) permite la detección, el diagnóstico y la corrección de fallos en un proceso. La metodología usada en FDD está dividida en dos categorías: técnicas basadas en modelos y no basadas en modelos. Esta tesis doctoral trata sobre el estudio del efecto del desalineamiento temporal en FDD. Nuestra atención se enfoca en el análisis y el diseño de sistemas FDD en caso de problemas de comunicación de datos, como retardos y pérdidas. Se proponen dos técnicas para reducir estos problemas: una basada en programación dinámica y la otra en optimización. Los métodos propuestos han sido validados sobre diferentes sistemas dinámicos: control de posición de un motor de corriente continua, una planta de laboratorio y un problema de sistemas eléctricos conocido como hueco de tensión.

VLSI architecture for motion estimation in underwater imaging

El treball desenvolupat en aquesta tesi aprofundeix i aporta solucions innovadores en el camp orientat a tractar el problema de la correspondència en imatges subaquàtiques. En aquests entorns, el que realment complica les tasques de processat és la falta de contorns ben definits per culpa d'imatges esborronades; un fet aquest que es deu fonamentalment a il·luminació deficient o a la manca d'uniformitat dels sistemes d'il·luminació artificials. Els objectius aconseguits en aquesta tesi es poden remarcar en dues grans direccions. Per millorar l'algorisme d'estimació de moviment es va proposar un nou mètode que introdueix paràmetres de textura per rebutjar falses correspondències entre parells d'imatges. Un seguit d'assaigs efectuats en imatges submarines reals han estat portats a terme per seleccionar les estratègies més adients. Amb la finalitat d'aconseguir resultats en temps real, es proposa una innovadora arquitectura VLSI per la implementació d'algunes parts de l'algorisme d'estimació de moviment amb alt cost computacional.

Servei de retirada de vehicles de la via pública del terme municipal de València basat en localització GPS i comunicacions GPRS

L’objectiu d’aquest projecte és dotar a Servicleop d’un programari que li permeti millorar la gestió dels serveis de retirada de vehicles de la via pública, que actualment s’efectua a través del canal de veu. Això s’aconseguirà mitjançant l’ús de cartografia digital i localització GPS, que permetrà optimitzar l’assignació de retirades al saber quina grua es troba en millor disposició, i PDAs que es comunicaran amb un centre de control a través de GPRS des del qual s’assignaran aquest serveis. S’oferiran facilitats sempre que sigui possible en la introducció de dades, disminuint les probabilitats de cometre errors, i tot el procés quedarà enregistrat automàticament en base de dades per a poder generar estadístiques o informes. el projecte parteix d’un altre projecte intern de Knosos anomenat Micronav.Net Serveis, en el qual també he treballat molt activament i que ofereix una solució genèrica similar a la requerida per Servicleop, empresa a la que va destinada el sistema que es presenta en aquest projecte final de carrera

Generador d'horaris d'un centre docent

El projecte intenta resoldre el problema que suposa organitzar l'horari escolar en els centres docents. S'usa el Visual Bàsic per aconseguir, omplir i mostrar el contingut d’una base de dades feta amb Microsoft Access. Per generar el resultat, s'utilitza el llenguatge de programació lògica Prolog, el qual en ser un llenguatge declaratiu i utilitzant una llibreria de restriccions que permet fer modificacions d’una forma molt versàtil, aconsegueix un entorn de programació ideal per atacar aquest tipus de problema. Amb una interacció del Visual Bàsic amb el Prolog es pot mostrar d’una manera elegant i fàcil d’entendre el resultat obtingut

Restaural, sistema de gestió de comandes per restaurants

El projecte consisteix en un sistema informatitzat per restaurants centralitzat en un servidor que permet recollir comandes als clients a través de PDA’s i de pantalles tàctils situades a la barra per enviar-les als corresponents llocs d’ elaboració: -Terminal de la cuina on s’elaboraran tots els menjars. -Terminal de la bodega on es serviran els vins i caves. -Terminal barra on es serviran els licors, refrescos (entre d’altres productes totalment configurables). -Terminal de postres on es reben les línies de comanda relacionades amb els postres. L’objectiu acadèmic del projecte serà adquirir coneixement a nivell de disseny i gestió de dades, així com la comunicació de diversos dispositius en temps real. S’utilitzarà la tecnologia .net, concretament el llenguatge de programació visual c# .net. i com a gestor de bases de dades el mysql 5.0.19. A més, es treballa amb la metodologia UML, utilitzant també diversos patrons. Per fer del sistema un sistema centralitzat en un servidor s’utilitzarà la comunicació per terminal service de windows el qual ens brinda la possibilitat d’establir diverses sessions d’usuaris concurrents. Cada sessió estarà destinada a un cambrer, per tant, hi haurà una sessió per PDA

Desarrollo de una aplicación para la gestión de documentos internos de ámbito empresarial

La asesoría de empresas Ribas Álvarez tiene, actualmente, un problema con la gestión de documentos internos, que se realiza mediante correo interno y una aplicación sencilla de indexación de archivos (HTML); sin ningún tipo de supervisión ni restricción. Esta empresa dispone de un cierto número de trabajadores, los cuales pertenecen a diferentes secciones (privadas o públicas) dentro de la empresa. La información que circula dentro de la empresa, no tiene ningún tipo de seguridad pudiendo cualquier trabajador, disponer de ella aunque no le sea de utilidad. Se quiere crear una aplicación que cumpla con las necesidades que la empresa desea para la administración y gestión de documentos internos, con un control de usuarios y seguridad de acceso a esta aplicación. El objetivo básico de la aplicación seria la creación y gestión de una intranet de control y seguimiento de documentos para una asesoría de empresas

Aplicación de las TIC al Geomarketing

El geomarketing se presenta como una de las posibilidades de análisis con las tecnologías de la información geográfica con más auge en la actualidad. La localización ideal de un negocio o de una campaña publicitaria viene determinada por variables espaciales como la ubicación de la competencia, del público objetivo o encontrar las zonas con mejores accesibilidades, lo cual nos permitiría finalmente localizar aquellos lugares que potencialmente serían los más óptimos para nuestra actividad. Sumado a esto, entran en juego las nuevas tecnologías de localización mediante dispositivos móviles. La posibilidades de divulgación de la información mediante comunicaciones inalámbricas restringidas o no a zonas específicas, e incluso, la capacidad de compartir tu ubicación y estado mediante las redes sociales permite a los analistas realizar estudios de mercado, que hasta ahora eran inviables. Posteriormente, toda esta información es susceptible de ser mostrada mediante plataformas cartográficas. El usuario final puede posicionarse en un área de interés y obtener, mediante la información alfanumérica que tengan asociados los elementos del mapa, los datos que requiera

Sistema de información geográfica del Ayuntamiento de Bétera basado en software libre

El sistema de información geográfica del Ayuntamiento de Bétera nace con la necesidad de obtener una cartografía única y accesible a técnicos ubicados en distintos departamentos o edificios, ciudadanos, empresas y administraciones públicas