Disseny d'una equilibradora de rotors per a ús didàctic

El Laboratori de Mecànica de l’Escola Politècnica Superior disposa d’una màquina equilibradora de rotors. El projecte consisteix a fer un nou disseny de l’equilibradora i els seus components, realitzar tots els càlculs necessaris per assegurar-ne el bon funcionament i pressupostar la màquina per si, en un futur, es creu convenient construir-la. A l’hora de fer aquest nou disseny s’ha mantingut un principi de funcionament i un manteniment el més senzill possible. També s’ha procurat que l’aparell tingui una gran flexibilitat a l’hora de plantejar casos pràctics, ja que la finalitat d’aquesta equilibradora de rotors és realitzar pràctiques de laboratori. Pel que fa a la part mecànica s’ha hagut d’assegurar una bona transmissió de moviment entre el motor i el rotor, i garantir una bona lectura dels aparells de mesura. El fet de ser un aparell d’ús docent ha fet que es donés molta importància a la seguretat

Disseny del capçal d'un molinet motoritzat per a realitzar extractes de plantes en el sector de la indústria farmacèutica

Una empresa de la indústria farmacèutica vol comercialitzar càpsules elaborades amb plantes medicinals. El procés a seguir per a aconseguir el producte final es realitza mitjançant un molí motoritzat que consta d’unes ganivetes, la funció de les quals és triturar les fulles de les plantes prèviament seleccionades a unes mides realment minúscules, de tal manera que llavors es puguin introduir dins les càpsules. Actualment el procés de trituració es realitza aproximadament a 3.000 rpm i en intentar assolir majors velocitats de treball el capçal de la màquina no les aguanta, cedint un o més dels seus components, patint sobretot l’eix de transmissió i els rodaments, que en ocasions acaben trencant-se. Per a intentar resoldre aquest problema, l’empresa subministradora de maquinària industrial es planteja la viabilitat d’un nou prototipus. La primera mesura que es proposa al client per a solucionar el problema derivat d’aquest augment de la producció és dissenyar un nou capçal del molí motoritzat perquè pugui treballar a velocitats superiors, aproximadament de 18.000 r.p.m, que significaria un canvi total de la transmissió de la màquina

Disseny i implementació d'un sistema per a la simulació de processos d'arranc [sic] de ferritja

L’objecte del projecte és crear una interfície capaç d’obtenir paràmetres dels processos d’escairat i ranurat, tals com l’avanç, la profunditat de passada i el número de passades en funció de la rugositat superficial i tenint en compte tant els diferents factors i restriccions entrats per l’usuari com els que van ser estudiats, al seu moment, pels autors G. Halvei i R.D. Weill. L’aplicació informàtica formarà part d’un programa de dimensions majors que oferirà el càlcul de totes les operacions d’arrencada de ferritja

Metodologia de disseny conceptual d'estacions depuradores d'aigües residuals que combina el procés de decisió jeràrquic amb l'anàlisi de decisions multicriteri

La present tesi proposa una metodologia de disseny conceptual d'estacions depuradores d'aigües residuals (EDAR) mitjançant la combinació del procés de decisió jeràrquic i l'anàlisi de decisions multicriteri. El document s'inicia amb una breu introducció als principals camps abordats pel treball: el disseny dels processos químics en general, el disseny de les estacions depuradores d'aigües residuals en particular, i l'anàlisi de decisions multicriteri aplicada a la gestió ambiental. Seguidament, es fixen els objectius del treball i es descriuen tant la metodologia com el material de suport informàtic utilitzats. Per validar i contrastar la metodologia de disseny presentada, es desenvolupa un cas d'estudi on es porta a terme el disseny conceptual d'una EDAR que presenta els mateixos requeriments que l'EDAR que opera actualment al municipi de Granollers. Inicialment es presenta la informació de partida i tot seguit es defineixen els objectius de disseny, així com el conjunt de criteris que s'utilitzaran per avaluar en quina mesura es compleixen aquests objectius. Els objectius de disseny són de diferents tipus: ambientals, tècnics, socials i econòmics, i el conjunt de criteris utilitzats, concretament 33, també es classifica segons aquestes quatre categories. Cadascun dels criteris presenta un determinat pes d'importància relativa en la presa de decisions. Finalment, es desenvolupa tot el procés de decisió fins a obtenir el disseny complet de l'EDAR. El procés de decisió s'ha dividit en dues parts diferenciades però que alhora s'entrellacen: la línia d'aigua i la línia de fang. El procés de decisió presenta un total de divuit qüestions amb un màxim de quatre alternatives per pregunta (dotze qüestions corresponen a la línia d'aigua, i sis a la línia de fangs). Per solucionar cadascuna d'aquestes qüestions, s'avaluen les alternatives proposades respecte a un conjunt de criteris triats de la llista inicial. Aplicant el procés de decisió multicriteri anomenat SMART (simple multiattribute rating technique), es combinen els resultats de les alternatives respecte a cada criteri, tenint en compte la importància de cada criteri per obtenir un sol valor per alternativa. Per quantificar els criteris referents a l'operació del procés i les de tipus econòmic s'han utilitzat els programes GPS-X i CapdetWorks respectivament. Pel que fa als criteris no quantificats mitjançant aquests programes, s'han resolt de manera qualitativa i mitjançant manuals de disseny i també tenint en compte l'opinió d'experts en aquest camp. L'alternativa que obté un pes més elevat és la recomanada per al procés de decisió. El cas d'estudi finalitza un cop s'obté el disseny complet de l'EDAR. Per integrar tots aquests elements que hem esmentat i donar suport al desenvolupament del procés de decisió s'ha utilitzat el programa DRAMA (Design Rationale Management). A continuació, es fa una anàlisi comparativa entre l'EDAR que hi ha actualment al municipi de Granollers i l'EDAR resultat del cas d'estudi. Es descriu el diagrama de flux que conforma l'EDAR de Granollers i el diagrama de flux de l'EDAR resultat de l'estudi, se'n fa una anàlisi comparativa justificant cadascuna de les decisions preses en el cas d'estudi i, finalment, es fa una discussió de resultats on es reflecteixen els avantatges associats d'aplicar la metodologia de disseny conceptual proposada. Finalment, es presenten les conclusions de la tesi. Els principals resultats de la tesi es van publicar el 2002 a la revista internacional Industrial and Engineering Chemistry Research (N. Vidal, R. Bañares-Alcántara, I. Rodríguez-Roda i M. Poch: "Design of wastewater treatment plants using a conceptual design methodology", Industrial and Engineering Chemistry Research, 41 (20), pàg. 4993-5005) i la continuació de la línia de recerca al Laboratori d'Enginyeria Química i Ambiental de la UdG ha comportat la presentació del treball de recerca de Xavi Flores "Procés de decisió jeràrquic combinat amb anàlisi multicriteri per al suport al disseny conceptual de sistemes de fangs actius d'una estació depuradora d'aigües residuals" i la presentació dels resultats parcials al congrés internacional de la 9th IWA Conference on Design, Operation and Economics of Large Wastewater Treatment, que va tenir lloc el setembre passat a Praga ("Combining hierarchical decision process with multi-criteria analysis for conceptual design of WWTP", X. Flores, N. Vidal, A. Bonmatí, J. B. Copp i I. Rodríguez-Roda).

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.

Molecular quantum similarity in QSAR: applications in computer-aided molecular design

La present tesi està centrada en l'ús de la Teoria de Semblança Quàntica per a calcular descriptors moleculars. Aquests descriptors s'utilitzen com a paràmetres estructurals per a derivar correlacions entre l'estructura i la funció o activitat experimental per a un conjunt de compostos. Els estudis de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat són d'especial interès per al disseny racional de molècules assistit per ordinador i, en particular, per al disseny de fàrmacs. Aquesta memòria consta de quatre parts diferenciades. En els dos primers blocs es revisen els fonaments de la teoria de semblança quàntica, així com l'aproximació topològica basada en la teoria de grafs. Ambdues teories es fan servir per a calcular els descriptors moleculars. En el segon bloc, s'ha de remarcar la programació i implementació de programari per a calcular els anomenats índexs topològics de semblança quàntica. La tercera secció detalla les bases de les Relacions Quantitatives Estructura-Activitat i, finalment, el darrer apartat recull els resultats d'aplicació obtinguts per a diferents sistemes biològics.

ACME - Mòdul d'usuaris convidats

El projecte ACME va néixer, l’any 1998, amb la finalitat de millorar la docència de les matemàtiques en els estudis d’Enginyeria Industrial i Enginyeries Tècniques de l’Escola Politècnica de la Universitat de Girona, amb la intenció de buscar la manera de que els alumnes s’impliquessin i participessin més activament en aquesta matèria fent ús de la xarxa com a via de comunicació. El projecte ACME, Avaluació Continuada i Millora de l’Ensenyament, és una eina d’e-learning que té com a objectiu fer una avaluació continuada dels alumnes a través d’uns dossiers personalitzats de problemes que el professor proposa. El sistema permet fer el seguiment, per part del professor, del progrés del conjunt de la classe, o d’un alumne individual, en una assignatura concreta. Això fa que l’ACME tingui un gran valor pedagògic. Els objectius d’aquest projecte final de carrera són els següents: • Desenvolupar un sistema de gestió d’usuaris convidats que ens permeti acceptar o denegar l’accés a usuaris que prèviament han fet una petició per poder utilitzar l’ACME. • Crear un sistema que faciliti la tasca d’assignar als usuaris els temes i els problemes més adients pel seu perfil. • Desenvolupar tot un seguit de millores i ampliacions amb la intenció d’integrar el nou mòdul dins les interfícies existents: Ampliar la interfície d’administració en l’apartat d’usuari amb la opció per gestionar els usuaris convidats. Ampliar la interfície d’administració en l’apartat del quadern de problemes amb les opcions adients per tal de gestionar les assignatures dels convidats.

Low cost eye tracking for human-machine interfacing

One of the main challenges for developers of new human-computer interfaces is to provide a more natural way of interacting with computer systems, avoiding excessive use of hand and finger movements. In this way, also a valuable alternative communication pathway is provided to people suffering from motor disabilities. This paper describes the construction of a low cost eye tracker using a fixed head setup. Therefore a webcam, laptop and an infrared lighting source were used together with a simple frame to fix the head of the user. Furthermore, detailed information on the various image processing techniques used for filtering the centre of the pupil and different methods to calculate the point of gaze are discussed. An overall accuracy of 1.5 degrees was obtained while keeping the hardware cost of the device below 100 euros.

Filter for Car Tracking Based on Acceleration and Steering Angle

The motion of a car is described using a stochastic model in which the driving processes are the steering angle and the tangential acceleration. The model incorporates exactly the kinematic constraint that the wheels do not slip sideways. Two filters based on this model have been implemented, namely the standard EKF, and a new filter (the CUF) in which the expectation and the covariance of the system state are propagated accurately. Experiments show that i) the CUF is better than the EKF at predicting future positions of the car; and ii) the filter outputs can be used to control the measurement process, leading to improved ability to recover from errors in predictive tracking.

Advances in Model-Based Traffic Vision

Model based vision allows use of prior knowledge of the shape and appearance of specific objects to be used in the interpretation of a visual scene; it provides a powerful and natural way to enforce the view consistency constraint. A model based vision system has been developed within ESPRIT VIEWS: P2152 which is able to classify and track moving objects (cars and other vehicles) in complex, cluttered traffic scenes. The fundamental basis of the method has been previously reported. This paper presents recent developments which have extended the scope of the system to include (i) multiple cameras, (ii) variable camera geometry, and (iii) articulated objects. All three enhancements have easily been accommodated within the original model-based approach

A simple, intuitive camera calibration tool for natural images

The paper reports an interactive tool for calibrating a camera, suitable for use in outdoor scenes. The motivation for the tool was the need to obtain an approximate calibration for images taken with no explicit calibration data. Such images are frequently presented to research laboratories, especially in surveillance applications, with a request to demonstrate algorithms. The method decomposes the calibration parameters into intuitively simple components, and relies on the operator interactively adjusting the parameter settings to achieve a visually acceptable agreement between a rectilinear calibration model and his own perception of the scene. Using the tool, we have been able to calibrate images of unknown scenes, taken with unknown cameras, in a matter of minutes. The standard of calibration has proved to be sufficient for model-based pose recovery and tracking of vehicles.

A Generic Deformable Model for Vehicle Recognition

This paper reports the development of a highly parameterised 3-D model able to adopt the shapes of a wide variety of different classes of vehicles (cars, vans, buses, etc), and its subsequent specialisation to a generic car class which accounts for most commonly encountered types of car (includng saloon, hatchback and estate cars). An interactive tool has been developed to obtain sample data for vehicles from video images. A PCA description of the manually sampled data provides a deformable model in which a single instance is described as a 6 parameter vector. Both the pose and the structure of a car can be recovered by fitting the PCA model to an image. The recovered description is sufficiently accurate to discriminate between vehicle sub-classes.

Pose and Structure Recovery using Active Models

A new formulation of a pose refinement technique using ``active'' models is described. An error term derived from the detection of image derivatives close to an initial object hypothesis is linearised and solved by least squares. The method is particularly well suited to problems involving external geometrical constraints (such as the ground-plane constraint). We show that the method is able to recover both the pose of a rigid model, and the structure of a deformable model. We report an initial assessment of the performance and cost of pose and structure recovery using the active model in comparison with our previously reported ``passive'' model-based techniques in the context of traffic surveillance. The new method is more stable, and requires fewer iterations, especially when the number of free parameters increases, but shows somewhat poorer convergence.

Model-based vehicle detection and classification using orthographic approximations

This paper reports the current state of work to simplify our previous model-based methods for visual tracking of vehicles for use in a real-time system intended to provide continuous monitoring and classification of traffic from a fixed camera on a busy multi-lane motorway. The main constraints of the system design were: (i) all low level processing to be carried out by low-cost auxiliary hardware, (ii) all 3-D reasoning to be carried out automatically off-line, at set-up time. The system developed uses three main stages: (i) pose and model hypothesis using 1-D templates, (ii) hypothesis tracking, and (iii) hypothesis verification, using 2-D templates. Stages (i) & (iii) have radically different computing performance and computational costs, and need to be carefully balanced for efficiency. Together, they provide an effective way to locate, track and classify vehicles.