Generación de mapas digitales de vegetación a nivel de parcela mediante la utilización de un escáner láser terrestre (LIDAR)

El present projecte final de carrera s'engloba dins de l'àmbit de l'Agricultura de Precisió (AP). La qual es presenta com una resposta als nous condicionants i reptes existents que giren entorn a l'agricultura, entre el quals caldria citar: la seguretat, el respecte del medi ambient, la qualitat i l'augment de la competitivitat dins del sector agrícola. Per tant, per fer front davant d'aquest escenari, cal plantejar-se una nova manera d'entendre l'agricultura. El principal fonament de la AP es basa en la necessitat de dur a terme totes les accions agrícoles tenint en compte la variabilitat inherent que existeix a les parcel·les. Doncs bé, el present treball es realitza en una plantació de vinya. Concretament s'utilitza una tecnologia làser capaç de caracteritzar la vegetació del cultiu i posteriorment, mitjançant l'ús d'eines matemàtiques, s'arriba a la generació de mapes de vegetació juntament amb la creació de diferents zones de maneig. Per tant, el resultat d'aquest treball és posar a disposició de l'agricultura una metodologia capaç de generar mapes de vegetació, que serviran de base per a l'aplicació dels diferents insums, tenint en compte la variabilitat intraparcelària.

Estimación de la superficie foliar en viña mediante el uso de un escáner láser (LIDAR)

El present treball, pretén presentar una nova metodologia per a l'estimació de la superfície foliar en vinya mitjançant l'ús d'un sensor làser terrestre (LIDAR). Per a fer això, prèviament va tindre lloc una recollida de dades del camp en una parcel·la de vinya a Raïmat. Posteriorment, en gabinet es va realitzar un anàlisi de les dades per tal d'estimar a partir de diferents paràmetres, la superfície foliar existent en cadascún dels trams on van tindre lloc les mesures. Finalment, un cop obtinguts els resultats a partir del sensor terrestre, es van comparar amb els proporcionats per un sensor remot.

Maneig de les dades d'un escàner làser (LiDAR) per a l'obtenció de paràmetres vegetatius en fruiters (perera) i vinya

Aquest projecte té com a finalitat desenvolupar un sistema no destructiu per a la caracterització de les plantacions de vinya i d’arbres fruiters mitjançant la utilització d’un sensor làser (LiDAR - Light Detection and Ranging). La informació obtinguda ha de permetre estudiar la resposta del cultiu a determinades accions (poda, reg, adobs, etc.); i també realitzar tractaments fitosanitaris adaptats a la densitat foliar del cultiu. La posada a punt del sistema (software i hardware) es va realitzar a escala reduïda mitjançant proves de laboratori sobre un arbre ornamental. Obtenint la configuració del sensor LiDAR més adequada i la calibració de tot el sistema. L’any 2004 van realitzar assajos en plantacions de pomera, perera, cítrics i vinya. L’objectiu era posar a prova el sistema i obtenir dades dels cultius. Amb la introducció de canvis i millores en el sistema i en la metodologia de treball, l’any 2005 es van realitzar nous assajos, però només en perera Blanquilla i en vinya Merlot. En tots els assajos s’escanejaven unes franges de vegetació concretes i posteriorment es desfullaven manualment per a calcular-ne l’Índex d’Àrea Foliar (IAF). Les dades obtingudes amb el sensor LiDAR s’han analitzat mitjançant l’aplicació de la metodologia desenvolupada per Walklate et al.(2002) i s’han obtingut determinats paràmetres vegetatius de cultiu, que posteriorment s’han correlacionat amb l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) obtingut de forma experimental. La capacitat de predicció de l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) per part dels diferents paràmetres calculats es diferent en cada cultiu, essent necessàries més proves i major nombre de dades a fi d’obtenir un model fiable per a l’estimació de l’IAF a partir de les lectures del sensor LiDAR. L’estudi de la variabilitat de la vegetació mitjançant l’anàlisi de la variabilitat del Tree Area Index (TAI) al llarg de la fila ha permès determinar el nombre mínim necessari d’escanejades acumulades per a l’estimació fiable de l’Índex d’Àrea Foliar. Finalment s’ha estudiat la incidència de l’alçada de col•locació del sensor LiDAR respecte la vegetació.

Control d'un sistema de marcatge làser de caixes

Avui en dia, l’alta competitivitat que existeix al mercat, fa que les empreses hagin d’esprémer al màxim les seves possibilitats per no quedar-se enrere. Un dels processos en que aquest fet hi és més present és el productiu. L’empresa JCM Technologies també engloba aquest camp i és en un dels seus processos productius on aquest projecte pren part. L’objectiu d’aquest projecte final de carrera ha estat desenvolupar un sistema per poder marcar caixes mitjançant un làser de CO2 i un automatisme manipulador de caixes. D’aquesta manera aquest procés productiu té una durada molt inferior a l’antic procés, que consistia en enganxar una etiqueta al lloc on ara és marcat pel làser. Per satisfer els objectius, s’ha creat una aplicació de Windows que per mitjà d’una interfície gràfica, permet a l’usuari realitzar els passos necessaris per fer el marcatge. Primerament es recullen les dades procedents de la comanda; seguidament es seleccionen les que s’han de marcar a les caixes i s’envien al làser mitjançant comunicació sèrie; una vegada aquesta inicialització ha finalitzat correctament, s’engega la seqüència de marcatge de les caixes, que en marcarà la quantitat indicada. Aquest procés de marcatge consisteix en supervisar l’estat en que es troben certes senyals, procedents de l’automatisme i del làser, i depenent d’aquestes generar-ne unes altres. Aconseguint així realitzar el procés de marcatge de cada caixa. Com a conclusions cal dir, que els objectius s’han complert, ja que s’ha aconseguit un procés de marcatge ràpid i robust. També s’ha aconseguit que les parts de configuració de l’aplicació, i de les caixes siguin de fàcil manipulació. Per tant, amb l’acompliment dels objectius d’aquest projecte, aconseguim completar el sistema de marcatge, i permetre que les caixes siguin marcades de forma correcta, ràpida i eficient.

Contribució al posicionament dinàmic de robots mòbils per mitjà d'un sistema làser

Aquesta tesi tracta el problema del posicionament de robots mòbils quan, en el decurs del moviment, es realitzen mesures angulars relatives al robot de l'orientació de la recta entre un dels seus punts i punts de l'entorn de posició coneguda. Es considera que les mesures angulars són fetes per un sensor làser giratori que detecta diferents reflectors catadiòptrics fixos. La contribució principal és el desenvolupament d'un algorisme dinàmic, basat en un filtre de Kalman estès (EKF), que estima a cada instant de temps l'estat format pels angles associats als reflectors. La simulació hodomètrica dels angles entre mesures directes del sensor làser garanteix l'ús consistent i continuat dels mètodes de triangulació per a determinar la posició i l'orientació del robot. Inclou simulacions informàtiques i experiments per a validar la precisió del mètode de posicionament proposat. En l'experimentació s'utilitza un robot mòbil omnidireccional amb tres rodes de lliscament direccional de corrons esfèrics.

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Optimización telémetro láser

Durante el año 1995 se encaró el proyecto "Telémetro Láser aplicable a robótica" en el ámbito de la Universidad Tecnológica Nacional-Facultad Regional Córdoba. Este proyecto pretendía demostrar la factibilidad de utilizar fuentes láser y dispositivos de acoplamiento de carga (CCD) lineales para realizar mediciones de distancia por triangulación óptica. De acuerdo a lo propuesto, este prototipo está constituido por un "iluminador" láser (láser de HeNe), un sistema óptico (cámara fotográfica); el sistema detector consiste en un CCD controlado por un microcontrolador. Las salidas son un display donde se lee la distancia y una salida adicional vía RS 232. Luego de haber concretado el desarrollo del prototipo donde se demuestra la factibilidad del proyecto y del funcionamiento del telémetro láser, la presente propuesta consiste en realizar una optimización del mismo donde se desarrollarán y aplicarán nuevas tecnologías, a los efectos de concretar un telémetro láser aplicable a robótica. Objetivos Específicos En el presente proyecto se propone un medidor de distancias láser compacto que permita medir distancias entre unos centímetros y algunos metros. En particular, se pretende incorporarlo al proyecto "Plataforma autoguiada" presentado por el Grupo GIII de la UTN, como un sensor adicional ya que la medición exacta y confiable de la distancia es esencial para el desplazamiento inteligente del mismo. El dispositivo permitirá además otras aplicaciones aparte de la robótica. Fundamentalmente, en aquellas donde se deseen medir distancias pequeñas, sin contacto y con precisión. Se prevé una posible aplicación para la industria como "calibres sin contacto".

Química láser: Transferencia de energía

El propósito general de este proyecto es el de desarrollar investigaciones experimentales y teóricas en la dinámica de las reacciones químicas, de importancia en los procesos atmosféricos (baja temperatura) y de combustión (alta temperatura), con especial énfasis en los aspectos relativos a la relajación colisional de la energía, en especies simples y en moléculas de van der Waals. Con este propósito se estudiarán las reacciones físicas y químicas de especies excitadas, en tiempo real, en función del grado de excitación y de la presión y naturaleza de los gases desactivantes. En particular, se tratará de correlacionar la cantidad de energía transferida por colisión con parámetros moleculares, basándose en la dinámica de estos procesos. Los objetivos parciales pueden clasificarse de la siguiente manera: 1) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas diatómicas excitadas vibracionalmente, con gases colisionantes mono y diatómicos. 2) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas poliatómicas, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos, en función del grado de excitación rotacional. 3) Cálculos teóricos de la relajación colisional de moléculas de van der Waals, excitadas vibracionalmente, con gases monoatómicos. 4) Generación de radicales libres del tip CFxCly, con x+y=3, por descomposición multifotónica IR de precursores adecuados y estudio de sus reacciones con diversos sustratos. Por ejemplo, se estudiará la reacción de radicales CF3 con NO2. 5) Estudio de la relajación colisional de moléculas excitadas vibracionalmente por mediciones de la intensidad de fluorescencia IR, resuelta en el tiempo. 6) Instalación y puesta en funcionamiento de un aparato de haces moleculares. 7) Generación y estudio de los procesos de relajación y reactividades de moléculas de van der Waals.

Evaluación del efecto del láser y magnetoterapia en miopatía experimental valorando biomarcadores de estrés oxidativo, histomorfometría y actividad enzimática mitocondrial. Evaluation of the effect of laser and magnetic therapy in experimental myopathy assessing oxidative stress biomarkers, histomorphometry and mitochondrial enzyme activity

El láser de baja y media energía y la magnetoterapia son utilizados en desórdenes osteomioarticulares por sus efectos analgésico, antiinflamatorio y trófico, entre los más destacados. Sin embargo, son insuficientes las investigaciones sobre su mecanismo de acción y antecedentes científicos que avalen sus efectos. Es por ello, que la determinación de acontecimientos celulares y moleculares que ocurren durante la interacción de estos tipos de energía con el sistema muscular, sería relevante para el conocimiento y optimización de tales terapias en las ciencias biomédicas. En las miopatías inflamatorias idiopáticas, se encuentra afectada la estructura, morfología y bioquímica del tejido muscular. La energía que éste requiere para el normal funcionamiento es generada en la mitocondria. Esta organela también es la responsable de la generación de especies oxidantes provocando estrés oxidativo y el inicio de los procesos de apoptosis. Por lo antes dicho, consideramos que la determinación de los biomarcadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, realizando el análisis histomorfométrico ultraestructural y valorando la actividad de los complejos enzimáticos mitocondriales, permitiría una evaluación de la acción terapéutica del láser y la magnetoterapia en un modelo experimental de miopatía. Para ello se propone evaluar el efecto de la magnetoterapia y del láser de baja energía (He-Ne y As.Ga) en miopatía experimental determinando indicadores inflamatorios asociados a estrés oxidativo, análisis histomorfométrico y valoración de la actividad enzimática mitocondrial. Específicamente: -Determinar indicadores inflamatorios y de estrés oxidativo: Oxido Nítrico, Grupos carbonilos, L-citrulina, Fibrinógeno, Superóxido dismutasa, Glutation peroxidasa y Catalasa por espectrofotometría. -Identificar los cambios anatomopatológicos del músculo esquelético por microscopía óptica (MO): cuantificación del infiltrado inflamatorio; MO de alta resolución (MOAR) y por microscopía electrónica: histomorfometría de la ultraestructura miofibrilar y mitocondrial. -Valorar las actividades enzimáticas de la citrato sintasa y de los complejos: I (NADH-ubiquinona reductasa), II (succinato-ubiquinona-reductasa) III (ubiquinona-citocromo c-reductasa) y IV (citocromo c-oxidasa); en mitocondrias de tejido muscular por espectrofotometría. -Evaluar la actividad apoptótica en las fibras musculares de los diferentes grupos por ténica de T.U.N.E.L. Las mediciones mitocondriales (por ME) y de infiltrado inflamatorio (por MO) se realizarán en un total de 5 fotos de aumentos similares en forma aleatoria por grupo estudiado (n=10). Los cambios estructurales observados se analizarán en el programa Axiovision 4.8, para cuantificar el área total ocupada, número total y grado de alteración de las mitocondrias y el porcentaje de infiltrado inflamatorio determinando el grado de inflamación. Los resultados de los datos cuantitativos se analizarán aplicando ANAVA (test de Fisher para comparaciones múltiples); y para los datos categóricos se utilizará Chi cuadrado (test de Pearson), estableciéndose un nivel de significación de p < 0.05 para todos los casos. Importancia del Proyecto: La salud y el bienestar del hombre son los logros perseguidos por las ciencias de la salud. La obtención de terapias curativas o paliativas con un mínimo de efectos colaterales para el enfermo se incluye en estos logros. Por esto y todo lo anteriormente expuesto es que consideramos de gran importancia poder esclarecer desde las ciencias básicas los efectos celulares y moleculares en modelos experimentales la acción de la terapia con láser y magnetoterapia para una aplicación clínica con base científica en todas las áreas de las Ciencias Médicas. In the idiopathic inflammatory myopathies, is affected the structure, morphology and biochemistry of muscle tissue. The mitochondria is responsible for the generation of oxidizing species leading to oxidative stress and the beginning of the process of apoptosis. As said before, we consider the determination of inflammatory biomarkers related to oxidative stress, by ultrastructural morphometric analysis and assessing the activity of mitochondrial enzyme complexes, permit an evaluation of the therapeutic action of laser and magnetic therapy in an experimental model myopathy. We propose to evaluate the effect of the treatment identifying indicators in experimental inflammatory myopathy associated with oxidative stress, histomorphometric analysis and assessment of mitochondrial enzyme activity. Specifically -determining: Nitric oxide, carbonyl groups, L-citrulline, fibrinogen, superoxide dismutase, glutathione peroxidase and catalase by spectrophotometry. -Identify the pathological changes in skeletal muscle by optical microscopy (OM): quantification of the inflammatory infiltrate, OM high resolution (MOAR) and electron microscopy, histomorphometry of myofibrillar and mitochondrial ultrastructure. -Evaluate the enzymatic activity of citrate synthase and complexes: I, II, III and IV in mitochondria muscle tissue by spectrophotometry. -Evaluate apoptotic activity in muscle fibers by TUNEL technique of Mitochondrial measurements and inflammatory infiltration (by OM) was performed in a total of 5 photos of similar increases in random by the study group (n = 10). The structural changes observed are discussed in the program Axiovision 4.8, to quantify number, degree of alteration of mitochondria and the percentage of inflammatory infiltrate determining the degree of inflammation. The results of the quantitative data were analyzed using ANOVA (Fisher test), and categorical data with Chi-square (Pearson test), establishing a significance level of p <0.05.

Anàlisi de pràctiques educatives vinculades amb les adequacions curriculars individualitzades

En aquesta recerca s’analitzen –des d’un enfocament educatiu inclusiu- les pràctiques més habituals vinculades a l’elaboració d’adequacions curriculars individualitzades per als alumnes amb necessitats educatives especials, a Catalunya, amb la finalitat d’identificar els aspectes que haurien de ser objecte de millora. La recerca s’ha fet en dues fases: En la primera, o estudi previ, s’han formulat les hipòtesis de treball i s’ha elaborat el qüestionari que, un cop validat, s’ha enviat a tots els Equips d’Assessorament Psicopedagògic (EAP) de Catalunya. En la segona fase s’han analitzat les dades recollides en les diferents respostes del qüestionari.

Matemàtica i música amb ADN

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. Estudi sobre l’ADN que té com a finalitat conèixer introductòriament l’utilització del càlcul matemàtic computacional en les investigacions sobre aquest. Els objectius de l’estudi són per una part, conèixer què és l'ADN i quins són els seus mecanismes de duplicació i de transmissió de la informació genètica, així com el paper d'altres molècules que intervenen en aquest procés ; també s’estudia quins han estat els processos de la cèl·lula que l'ésser humà ha estat capaç de copiar o imitar. A partir d’aquesta introducció, es vol conèixer què s'entén concretament per computació amb ADN i alguns dels problemes matemàtics que s'han resolt, així com algunes aplicacions de l'ADN en altres camps. La recerca ha permès arribar a diverses conclusions. Primerament que l'ADN és un excel·lent candidat per poder fer càlculs matemàtics. En segon lloc, tot i que en el present treball no se solucionen problemes computacionalment difícils es mostra la capacitat de les molècules d'ADN per resoldre problemes. En tercer lloc, l'interès mostrat per importants empreses dedicades a la informàtica fa més esperançador que en un futur hi pugui haver ordinadors que funcionin amb molècules d'ADN. Finalment, es demostra que les matemàtiques, la informàtica i la biologia són tres camps que estan interrelacionats. Per tal de trencar una mica amb la serietat del treball, s'acaba descrivint una manera de posar música a les cadenes d'ADN, i es mostren alguns resultats com són les músiques associades als 24 cromosomes humans, així com les corresponents a 29 proteïnes.

Recerca de producció de gravitons en escenaris amb dimensions extres al Tevatron amb el detector CDF

Les dimensions extres plantegen una solució al problema de la jerarquia de les forces i proposen una explicació a l’aparent feblesa de la força de la gravetat en front de les altres forces. Utilitzant dades simulades i dades proporcionades pel detector CDF situat en l’accelerador Tevatron a Fermilab (Chicago, EEUU), s’ha realitzat una recerca de dimensions extres i de producció de gravitons.

Informe sobre l’estada de recerca a la Universitat d’Edimburg; agost, octubre – desembre 2006

Estudi realitzat a partir d’una estada al laboratori del Dr. Maurizio Mencuccini a la School of GeoSciences de la University of Edinburgh, entre els mesos d’agost i desembre del 2006. El treball realitzat s’ha centrat en tres projectes. Primerament, s’ha desenvolupat un sensor per mesurar el flux de saba al xilema i al floema, basat en la utilització de polsos de calor per tal d’estimar la velocitat del flux de massa en un medi porós. A diferència del mètode que es fa servir normalment per estimar el flux al xilema, s’ha aconseguit un nou mètode que assoleix l’escalfament fent servir un làser, la qual cosa fa que el mètode sigui no intrusiu. Per altra banda, s’ha estudiat la variabilitat de l’anatomia del floema en funció de l’edat de l’arbre en poblacions de tres espècies diferents (Pinus sylvestris, Fraxinus excelsior i Acer pseudoplatanus). L’objectiu de l’estudi és veure si l’edat/mida dels arbres afecta la mida dels elements conductors al floema, la superfície de floema funcional, o la relació entre superfície de floema funcional i superfície de fulles. Finalment, s’ha estudiat l’intercanvi de gasos a nivell de branca en funció de l’edat de l’arbre i la posició a la capçada en un bosc de Pinus sylvestris.

Implementació amb Visual Basic d'un algorisme per a encriptar i desencriptar

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. La criptografia és l’art d’escriure un llenguatge convingut, amb l’ús d’unes claus i de la seva operació inversa se’n diu criptoanalitzar. Els sistemes criptogràfics han estat emprats al llarg de la història. Actualment existeixen multituds de software i de hardware destinats a analitzar el tràfic de dades en xarxes de computadores. Encara que aquestes eines constitueixen un avenç en tècniques de seguretat i protecció, el seu ús indegut es al mateix temps un greu problema i una enorme font d’atacs a la intimitat dels seus usuaris i a la integritat dels seus propis sistemes. Des d’aquest punt de vista, s’explica com s’ha dissenyat dos aplicacions informàtiques per encriptar i desencriptar.