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This Doctoral Thesis develops novel articulations of Differential Operators on Manifolds for applications on Computer Aided Design, Manufacture and Computer Graphics, as follows: (1) Mesh Parameterization and Segmentation. Development and application of Laplace-Beltrami, Hessian, Geodesic and Curvature operators for topology and geometry – driven segmentations and parameterizations of 2-manifold triangular meshes. Applications in Reverse Engineering, Manufacturing and Medicine. (2) Computing of Laser-driven Temperature Maps in thin plates. Spectral domain - based analytic solutions of the transient, non-homogeneous heat equation for simulation of temperature maps in multi-laser heated thin plates, modeled as 2-manifolds plus thickness. (3) Real-time estimation of dimensional compliance of hot out-of-forge workpieces. A Special Orthogonal SO(3) transformation between 2-manifolds is found, which enables a distance operator between 2-manifolds in R^3 (or m-manifolds in R^n). This process instruments the real-time assessment of dimensional compliance of hot workpieces, in the factory floor shop. (4) Slicing or Level-Set computation for 2-manifold triangular meshes in Additive Manufacturing. Development of a classification of non-degenerate (i.e. non-singular Hessian) and degenerate (i.e. singular Hessian) critical points of non-Morse functions on 2-manifold objects, followed by computation of level sets for Additive Manufacturing. Most of the aforementioned contributions have been screened and accepted by the international scientific community (and published). Non-published material corresponds to confidential developments which are commercially exploited by the sponsors and therefore banned from dissemination.

Este proyecto trata sobre el diseño y fabricación de una bomba de jeringa. La bomba es accionada por un motor paso a paso, que está controlado por Arduino con UI (user interface) y una aplicación de Android para celular mediante control remoto vía Bluetooth. Se diseñó una bomba de jeringa utilizando software de diseño asistido por computador (CAD) y se fabricó utilizando una impresora RepRap 3D. El dispositivo está controlado por una aplicación de Android que está instalada en un celular y con programas escritos por Arduino. El prototipo ha sido creado y probado. El diseño se adapta a las necesidades de una determinada actividad de investigación que requiera una bomba de jeringa, incluida la dosificación cuidadosamente controlada de reactivos y monómeros. Todo el proyecto se crea para uso interno de la empresa ColorQuimica. Para alcanzar los objetivos del proyecto, fue necesario realizar una investigación a fondo de la necesidad ya que se necesitaba un dispositivo capaz de dosificar el líquido en pequeñas gotas durante períodos prolongados. Se investigó y se validó la idea de la bomba de jeringa ya que esta es muy usada en medicina en el suministro de líquidos intravenosos en los pacientes y estos manejan caudales pequeños que es los que se necesita para las reacciones químicas con las que se trabaja. Se diseña un sistema controlable de bomba de jeringa para micro fluidos que se usan en el laboratorio. Con esta implementación se logró optimizar el proceso de las reacciones, controlando los parámetros químicos principales de acuerdo a las formulas dadas y así se disminuyó el riesgo a que las reacciones se salieran de control y que no dieran el producto final correctamente. Se mantiene los ciclos de concentración de reacciones en las probetas y por ende se garantiza el buen estado de los reactores y demás accesorios con que se cuenta.

El producto de laboratorio se desarrolló con base a un proceso investigativo donde interviene varios factores que llevaron a un producto final que supliera las necesidades que se habían planteado, con variables de temperatura y presión, donde un autoclave es lo más cercano comercialmente hablando, en el proceso evolutivo del proyecto se utilizaron varios conceptos que finalmente llevaron a un producto específico por decisión unánime de los que estábamos desarrollando el producto, se inició con una etapa de diseño por medio de bosquejos y luego se pasó a una etapa de diseño asistido por computadora (CAD), donde se realizaron los ajustes finales por medio de análisis de elementos finitos para seleccionar tipo de materiales, espesores, diámetros, cantidades, en; también se definieron las partes comerciales como empaques, válvulas, tornillería, etc. luego pasamos a la etapa de adquisición de materiales y procesos a terceros donde tuvimos varios inconvenientes ya que la industria prioriza clientes empresariales y se hace dificultoso adquirir un proceso de manufactura y piezas que no estén en stock por no tener una trazabilidad, como nuestro producto está constituido por partes con tolerancias de un rango muy ajustado se necesitó una constante supervisión y una buena metrología a la hora de recibir los las piezas terminadas, donde se encontró con dos piezas que no cumplieron con los rangos y tuvieron que ser procesadas nuevamente lo que retrasó la fecha de entrega del producto terminado, luego se pasó al proceso de soldadura, donde se utilizaron las técnicas de fisión con argón y aporte con electrodo, no se tuvo ningún inconveniente finalmente se ensamblo según los planos de fabricación, todas sus piezas acoplaron, en este proceso se utilizaron llaves hexagonal y boca-fija para ajustar y requintar , finalmente se hicieron pruebas con el producto siendo positivas dando como resultado un producto conforme.

El presente trabajo plantea un procedimiento para la optimización de los procesos de diseño y construcción de la obra civil en un proyecto hidroeléctrico mediante una modelación virtual BIM, tomando como caso de aplicación práctica el diseño de una Pequeña Central Hidroeléctrica - PCH, previamente diseñada en 3D mediante los métodos tradicionales utilizados por la empresa I-CONSULT S.A.S, para comparar los resultados obtenidos identificando los beneficios logrados con la utilización del modelado virtual -- Inicialmente se describen los conceptos básicos de la metodología BIM, las herramientas utilizadas para su implementación, su desarrollo histórico y el estado en el mercado actual -- Después se define la metodología a utilizar para el desarrollo del proyecto, y posteriormente se describe detalladamente el proyecto, incluyendo todos sus componentes, para finalmente proceder a explicar paso a paso la elaboración de los modelos virtuales -- Los modelos de las superficies, tales como la superficie del terreno natural, las vías a construirse, la banca para la instalación de la conducción, las excavaciones, los llenos de conformación y el depósito de materiales, fueron elaborados con el software Civil3D -- A partir de éstos, pudieron obtenerse las cantidades de obra principales y generarse los planos correspondientes -- Las obras civiles, como las obras de captación, la casa de máquinas, la conducción a presión y todos sus componentes, las obras de arte y de estabilización, y las obras de descarga, se diseñaron en Revit, obteniéndose un modelo paramétrico que permite modificarse fácilmente, obtener las cantidades de obra y generar los planos que se actualicen automáticamente cada que se presente un cambio -- Acto seguido se integraron todos los elementos mediante el software InfraWorks, obteniéndose una visualización completa del proyecto, que representa claramente las interacciones entre las obras civiles y el terreno natural, lo que permite interpretar cómo sería el p

Actualmente Crem Helado cuenta con varios sistemas de venta al paso, sin embargo el más representativo y eficiente es el conocido con el nombre de “TILÍN” -- Este es un sistema viejo que presenta deficiencias técnicas y sobretodo deficiencias orientadas al mercadeo y a la fidelización del consumidor, que hoy en día es lo más importante para las organizaciones -- Este proyecto tiene como objetivo principal diseñar un sistema de venta ambulante que motive la compra por impulso, para esto se realiza una investigación del consumidor para conocer sus gustos, sus intereses y su entorno en general dando como resultado referentes de diseño que se convierten en requerimientos necesarios para la generación del diseño del producto -- También es necesario tener en cuenta las necesidades de los usuarios del sistema, vendedores que día a día interactúan con él, además de las necesidades de la empresa en cuanto a aspectos técnicos, formales y de costos -- La compra por impulso es una parte de los diferentes motivos que producen esta acción, la teoría Maslow de la jerarquía de necesidades propone 5 niveles dominantes que buscan conocer estos motivos: necesidades fisiológicas, de seguridad, sociales, del ego y la autorrealización, la compra por impulso está presente en todos estos niveles, y depende de cómo hacer llegar el producto al consumidor, en conclusión la compra hace parte de la vida de los seres humanos y actualmente la mejor manera de impulsarla es mediante un canal efectivo y el uso de las emociones como herramienta de mercadeo -- Este documento que se presenta contó con la colaboración de la empresa Crem Helado, el asesor del proyecto y las personas entrevistadas en el trabajo de campo -- La investigación contiene segmentos mercadológicos, técnicos y formales que aportan diferentes criterios importantes para la resolución de los objetivos del proyecto -- Durante el trabajo de campo se evaluó al consumidor en su entorno y principalmente en los momentos de compra del produ

Colombia es un país de vocación agrícola, en donde se hace necesario implementar desarrollos tecnológicos para mejorar cada una de las agrocadenas productivas de los cuales participa -- En este proyecto se presenta una solución tecnológica, el desarrollo de una herramienta manual que inyecta abonos solubles, entre otras sustancias, al interior de la planta de banano y plátano, dada la necesidad detectada por la investigación de mercados realizada por el autor, en la agrocadena del banano en Colombia -- Se presenta dicha solución tecnológica con el propósito de mejorar: la eficiencia del cultivo del banano y plátano y la salud ocupacional del campesino -- Se aplicó una metodología de diseño y desarrollo de productos según los conocimientos adquiridos por el autor en el pregrado de Ingeniería de Diseño productos, definiéndose en cinco etapas claves dentro de la metodología propuestas los cuales son: Planeación, Desarrollo de Concepto, Diseño a nivel sistema, Diseño de detalle, Pruebas y refinamiento (ULRICH, 2004)

El presente proyecto de grado busca diseñar y desarrollar un sistema protésico para personas con amputación transfemoral (encima de rodilla), de tal manera que se logre un sistema más económico y versátil en comparación a los sistemas protésicos con rodilla policéntrica importados

El desarrollo de dos productos para la línea hogar de Plásticos Truher S.A., está basado en los requerimientos, preferencias y necesidades del consumidor final, determinado por un análisis de mercado cualitativo y cuantitativo dirigido al segmento objetivo, donde los resultados son expresados a especificaciones de diseño para el proceso de conceptualización de los nuevos productos -- Los productos resultantes son presentados gráficamente a gerencia, en donde fueron evaluados y seleccionados, para seguir con el diseño de detalle, el cual define todos los parámetros necesarios para la manufactura de los nuevos productos -- Con esta información se comienza con la construcción de los modelos funcionales -- Para terminar se lleva a cabo las pruebas de usuario a nivel visual y dimensional, para validar la aceptación de los nuevos productos por parte del segmento objetivo -- Las características que el segmento objetivo considera más importantes para los productos de la línea hogar son la funcionalidad, los colores, la calidad, la forma y la hermeticidad -- De los productos propuestos en el desarrollo del proyecto se seleccionaron el Madurador de Carnes y el Organizador de Alimentos por la innovación, diseño y viabilidad -- En las pruebas finales con el usuario se pudo comprobar que las dimensiones, geometrías y colores fueron apropiados para cada producto -- La aceptación del consumidor fue inmediata y rotunda

Un péndulo invertido es un sistema en el cual hay una barra perpendicular hacia arriba conectada por un pivote a un carro, este pivote le permite oscilar sobre el carro. Este tipo de sistemas son usados comúnmente para evaluar las trayectorias que generan los movimientos parabólicos y por ende emular el funcionamiento de proyectiles, barcos y satélites. Este trabajo se enfoca en la implementación de un péndulo invertido simple, su interfaz gráfica y electrónica. Se hace uso de un software CAD para hacer el diseño mecánico y simular el comportamiento del sistema. Se usan diferentes sensores y actuadores para la implementación, así como un sistema de desarrollo (ARDUINO) que sirve como tarjeta de adquisición de datos. Para verificar el funcionamiento se implementan dos tipos de controladores en Simulink y se prueban en el sistema real y en simulación. Se comparan los tiempos de estabilización del sistema tanto en simulación como en la planta para los diferentes controladores. A partir de los resultados se observó que el sistema real y simulado alcanza la estabilidad en aproximadamente 2 segundos. Se implementó un péndulo invertido como estrategia de enseñanza para diferentes técnicas de control, realizando un diseño CAD para obtener un diagrama de la planta y con base en este se construyó el modelo físico además se diseñó una interfaz gráfica en la que se visualizan en tiempo real cada una de las variables relevantes del sistema con el fin de que dicha planta pueda ser usada para prueba de estrategias de control.

Es muy notable la gran importancia que tienen los dispositivos electrónicos como medio para facilitar la ejecución de tareas que se realizan diariamente. Estos dispositivos electrónicos cuentan con una parte fundamental llamada “tarjeta de circuito impreso”, una placa que interconecta y sostiene cada uno de los componentes electrónicos, que hacen parte de un circuito, y la cual, es uno de los objetos principales en el desarrollo de este proyecto, cuyo objetivo fue llevar a cabo el diseño y la implementación de una ruteadora CNC a mediana escala y de bajo costo para la elaboración de prototipos de circuitos impresos de una sola capa, que ofrezca soluciones menos contaminantes que los métodos de manufactura artesanales. Para ello se requirió el uso de un software de diseño PCB, capaz de generar archivos de extensión bmp, para luego convertirlos en código G, valiéndose del uso de software de código abierto que se encuentra disponible en el mercado. Una vez obtenido el código en el formato adecuado, se implementa un sistema de control capaz de interpretar coordenadas de posición, utilizando un sistema embebido que actúa como intérprete del código G. Posteriormente, se presenta el diseño mecánico de la ruteadora CNC, realizado desde un software de diseño y modelación CAD, de manera que permite el desplazamiento de una herramienta de corte en 3 ejes funcionales de movimiento (Longitudinal, Transversal y Tangencial, respectivamente) con respecto a unas coordenadas de origen previamente definidas. Por último, se consolidan todas las etapas del proyecto, y se realiza la validación del funcionamiento de la ruteadora CNC, verificando la precisión con la que se elaboran los prototipos de circuitos impresos de una capa

A pesar del desarrollo de diferentes modelos de gestión de proyectos, la gestión de proyectos de construcción inmobiliaria en Colombia no arroja resultados óptimos, pues es común en su ejecución la desviación de los diferentes objetivos propuestos por la variación del plazo, del costo, baja calidad entre otros -- El desconocimiento por parte de los profesionales y las empresas constructoras de dichos modelos y la pobre gestión ocasionan el bajo desempeño de los proyectos construidos -- Mediante el proyecto Modelo de Integración Diseño-Planeación y Construcción sostenible para proyectos inmobiliarios en Colombia, se identificaron los diferentes modelos empleados por las empresas constructoras colombianas y los modelos utilizados en el ámbito internacional, determinando los beneficios y dificultades de cada uno de ellos para proponer un modelo de integración en las fases de diseño, planeación y construcción que permitan la obtención de óptimos resultados, de acuerdo con las necesidades del sector y del país -- A lo largo de este trabajo se describen algunas de las diferentes metodologías para la gestión de proyectos más utilizadas a nivel internacional, estas están divididas en metodologías agiles, metodologías tradicionales y las denominadas nuevas metodologías aplicadas a la construcción donde se habla del Integrated Project Delivery, y el Lean Project Delivery System -- Las herramientas de planificación y herramientas tecnologías utilizadas en la gestión de proyectos, al igual que las estructuras organizacionales y los esquemas de contratación y su apropiada selección mejoran los resultados de los proyectos una vez son implementadas -- El objetivo de la propuesta del modelo de gestión que se presenta en este trabajo de grado busca analizar algunos de los diferentes modelos de gestión utilizados en un selecto grupo de empresas constructoras colombianas para luego contrastarse con los modelos utilizados en el ámbito internacional -- Esto apoyado en un análisis de la

Imitar los movimientos humanos en sistemas robóticos es cada vez más común, aunque inicialmente se utilizaban actuadores rígidos, en la actualidad se han implementado numerosos dispositivos que buscan tener flexibilidad inherente con el fin de acercase más al comportamiento de los músculos humanos. Esto ha permitido que los robots actuales cumplan tareas como caminar, saltar o correr con un mejor índice de desempeño y con eficiencia energética, pero al usar sistemas de este tipo se obtienen modelos matemáticos y de control más complejos. La implementación de un actuador que contenga las características ya mencionadas empieza con el diseño de las piezas en el software Nx Unigraphics©, donde se modelan piezas desde los eslabones, que son los elementos de mayor tamaño, hasta acoples para los mismos eslabones y otras piezas necesarias para realizar el ensamble del actuador de impedancia variable (VSA), dichas piezas se imprimieron en la impresora 3D Makerbot Replicator 2X utilizando ABS. Posteriormente se ensamblan las piezas y se logra dar forma al VSA, con resortes, servomotores digitales y también sensores para medir variables que luego nos va a ser útiles para la caracterización e identificación del sistema. Se crean bases de datos con la información adquirida por los sensores y provista también por el sistema embebido que controla los servomotores, información introducida en un perceptrón multicapa que es entrenado para identificar el sistema tomando como referencia la longitud del resorte. Se logra caracterizar la carga, la posición y la velocidad del VSA con la estrategia de control propuesta para manipular y adquirir datos de los servomotores, esto permitió que se realice la posterior identificación del sistema tomando como parámetro la longitud del resorte, ya que es una variable que incluye datos de la posición del servomotor principal, la posición de la polea y la posición de la articulación.

Smooth (C1-, C2-,...) curve reconstruction from noisy point samples is central to reverse engineering, medical imaging, etc -- Unresolved issues in this problem are (1) high computational expenses, (2) presence of artifacts and outlier curls, (3) erratic behavior at self-intersections and sharp corners -- Some of these issues are related to non-Nyquist (i.e. sparse) samples -- Our work reconstructs curves by minimizing the accumulative distance curve cs. point sample -- We address the open issues above by using (a) Principal Component Analysis (PCA) pre-processing to obtain a topologically correct approximation of the sampled curve -- (b) Numerical, instead of algebraic, calculation of roots in point-to-curve distances -- (c) Penalties for curve excursions by using point cloud to - curve and curve to point cloud -- (d) Objective functions which are economic to minimize -- The implemented algorithms successfully deal with self - intersecting and / or non-Nyquist samples -- Ongoing research includes self-tuning of the algorithms and decimation of the point cloud and the control polygon, INSTICC

In surface reconstruction from slice samples (typical in medical imaging, coordinate measurement machines, stereolithography, etc.) the available methods attack the geometrical and topological aspects or a combinationof these -- Topological methods classify the events occurred in the 2-manifold between two consecutive slices -- Geometrical methods synthesize the surface based on local proximity of contours in consecutive slices -- Many of these methods work with modifications of Voronoi - Delaunay (VD) techniques, applied on slices i and i+1 -- Superimposed 2D Voronoi Diagrams VDi and VDi+1 (used in surface reconstruction) present topological problems if, for example, a site of VDi lies on an site or an edge of VDi+1 -- The usual treatment of this problem in literature is to apply a geometrical disturbance to either VDi or VDi+1, thus eliminating the degeneracy -- Recent works seek to quantify the amount of the disturbance applied in relation to the probability distribution of the event “change in the topology of VD” -- In this article, in contrast, virtual disturbances are proposed and implemented, which allow for the application of subsequent steps of the algorithm at hand (in this case, tetrahedra construction for surface reconstruction) regardless of to the geometrical exception -- Tetrahedra (or any other downstream constructs) can then be instantiated as per non-degenerate conditions -- Although this method is applied for surface reconstruction, it gives insight as to how to circumvent degeneracies in procedures based on VD methods

Mechanical design and assembly planning inherently involve geometric constraint satisfaction or scene feasibility (GCS/SF) problems -- Such problems imply the satisfaction of proposed relations placed between undefined geometric entities in a given scenario -- If the degrees of freedom remaining in the scene are compatible with the proposed relations or constraints, a set of entities is produced that populate the scenario satisfying the relations -- Otherwise, a diagnostic of inconsistency of the problem is emitted -- This problem appears in various forms in assembly planning (assembly model generation), process planning, constraint driven design, computer vision, etc -- Previous attempts at solution using separate numerical, symbolic or procedural approaches suffer serious shortcomings in characterizing the solution space, in dealing simultaneously with geometric (dimensional) and topological (relational) inconsistencies, and in completely covering the possible physical variations of the problem -- This investigation starts by formulating the problem as one of characterizing the solution space of a set of polynomials -- By using theories developed in the area of algebraic geometry, properties of Grobner Bases are used to assess the consistency and ambiguity of the given problem and the dimension of its solution space -- This method allows for die integration of geometric and topological reasoning -- The high computational cost of Grobner Basis construction and the need for a compact and physically meaningful set of variables lead to the integration of known results on group theory -- These results allow the characterization of geometric constraints in terms of the subgroups of the Special Group of Euclidean displacements in E^3, SE(3) -- Several examples arc developed which were solved with computer algebra systems (MAPLE and Mathematica) -- They are presented to illustrate the use of the Euclidean group-based variables, and to demonstrate the theoretical completen

In Reverse Engineering, it is capital to find a parametric trimmed surface which approximates a triangular mesh (2-manifold with border) M in R3 -- This article proposes and implements a quasi isometry f: M -> R2 which allows a parameterization of M -- We consider quasi - developable 2- manifolds M in R3 -- f(p) = (u,w) with (u,w) being the coordinates of p in M under a grid of geodesic curves Ci(u) and Cj(w) on M -- We seek that the geodesic curves Ci(u) and Cj(w) be orthogonal to each other on M -- This means, that the Ci(u) should not cross each other, and each Ci(u) should intersect each Cj(w) in perpendicular manner

The objective of this research is the specification of an enabling platform for process planning system development -- This work was done under a contract issued by Computer Aided Manufacturing-International to the University of Illinois -- An analysis framework is developed that integrates inter-related process planning activities by transforming inputs and controls through mechanisms into outputs -- An object-oriented approach is used to define the object model and thereby facilitate the configuration of a process planning system by providing standardised data objects and fundamental library routines -- The proposed software structure is layered with specific modules designed to support integration and data exchange -- The development domain is machining and includes part understanding, process selection and ordering, equipment specification, setup and operation planning, manufacturability analysis, and plan evaluation and documentation

En Aerofotogrametría, el proceso de restitución (paso de imagen a formato electrónico vectorizado) es realizado por un operador humano, con asistencia de hardware y Software especializado -- Dicho proceso implica la traducción de accidentes geográficos, detalles topográficos, etc., la cual conlleva errores tanto geométricos (precisión) como topológicos (conectividad) de los datos digitales vectorizados -- Adicionalmente, aun si la vectorizacion es perfecta, los editores en etapas subsecuentes deben realizar tareas repetitivas: formateo, marcado, ajuste de convenciones, etc., que por el tamaño de los archivos de datos se hacen prolongadas y propensas al error -- Tanto los procesos de corrección como de formateo y marcado requieren además la ejecución de entradas / salidas con el usuario en el computador, proceso que es particularmente lento -- Esta investigación presenta el desarrollo de herramientas automáticas de (i) detección y corrección de errores comunes en los planos restituidos, (ii) partición y re-agrupación inteligentes de planos grandes, y (iii) formateo y marcado automático -- El desarrollo de software se hace usando el standard AIS (Application Interface Specification), lo que lo hace portable a los modeladores cuya interface AIS haya sido implementada -- El proyecto se desarrolla para la firma AeroEstudios LTDA de Colombia, la cual lo ha incorporado a sus herramientas de procesamiento de información digital

In Computer Aided Geometric Design ( CAGD ) the automated fitting of surfaces to massive series of data points presents several difficulties: (i) even the formal definition of the problem is ambiguous because the mathematical characteristics (continuity, for example) of the surface fit are dependent on non-geometric considerations, (ii) the data has an stochastic sampling component that cannot be taken as literal, and, (iii) digitization characteristics, such as sampling interval and directions are not constant, etc -- In response, this investigation presents a set of computational tools to reduce, organize and re-sample the data set to fit the surface -- The routines have been implemented to be portable across modeling or CAD servers -- A case study is presented from the footwear industry, successfully allowing the preparation of a foreign, neutral laser digitization of a last for fitting a B-spline surface to it -- Such a result was in the past attainable only by using proprietary software, produced by the same maker of the digitizing hardware

En CAD/CAGC/CG la organización topológica de datos de formas geométricas presenta dificultades: (i) las características matemáticas de la superficie dependen de la consideraciones no geométricas, (ii) los datos presentan una aleatoriedad por efectos del muestreo, y, (iii) una digitalización xyz incluye en general varias direcciones e intervalos de muestreo -- En consecuencia, esta investigación presenta herramientas (portables a diferentes servidores CAD) para la organización topológica de datos de digitalizaciones y un caso de recuperación de formas óseas -- En los dos casos los resultado obtenidos rompen la combinación cerrada hardware - software propietarios tradicionales, con la consecuente reducción en costos de tecnología

This article presents an edge-corner detector, implemented in the realm of the GEIST project (an Computer Aided Touristic Information System) to extract the information of straight edges and their intersections (image corners) from camera-captured (real world) and computer-generated images (from the database of Historical Monuments, using observer position and orientation data) -- Camera and computer-generated images are processed for reduction of detail, skeletonization and corner-edge detection -- The corners surviving the detection and skeletonization process from both images are treated as landmarks and fed to a matching algorithm, which estimates the sampling errors which usually contaminate GPS and pose tracking data (fed to the computer-image generatator) -- In this manner, a closed loop control is implemented, by which the system converges to exact determination of position and orientation of an observer traversing a historical scenario (in this case the city of Heidelberg) -- With this exact position and orientation, in the GEIST project other modules are able to project history tales on the view field of the observer, which have the exact intended scenario (the real image seen by the observer) -- In this way, the tourist “sees” tales developing in actual, material historical sites of the city -- To achieve these goals this article presents the modification and articulation of algorithms such as the Canny Edge Detector, SUSAN Corner Detector, 1-D and 2-D filters, etcetera

Boundary Representations (B-Reps) of actual solid parts are correct from the geometrical and topological points of view -- However, when the solid to model has extreme slender ratios, the rigid rules of the B-Rep force a large number of finite elements required to model the solid interior of a closed shell (also called a 2-manifold without border) -- In the practice, modelling is then pursued by using only a partial shell (2-manifold with border), excluding the “interior” of it -- For the same reasons, other slender elements (trusses or beams) must be modelled as 1-dimensional wires (1-manifolds with border) -- Assumptions are made in both cases to replace the solid model information left aside -- The scenarios in which both 2-manifolds and 1-manifolds must coexist are undesirable from the mathematical point of view, since they render flawed topologies and geometries -- However, in the engineering domain, they are required, and enabled, by replacing the information lost in the modelling with additional kinematic and structural constraints -- These constraints force the 1-manifolds and 2-manifolds to intervene together in the numerical solution, therefore rendering realistic results, without actually coexisting in the geometric model -- These techniques are discussed here and applied to examples of shipbuilding industry, where slender forms and extremely large models are ubiquitous

In the context of computer numerical control (CNC) and computer aided manufacturing (CAM), the capabilities of programming languages such as symbolic and intuitive programming, program portability and geometrical portfolio have special importance -- They allow to save time and to avoid errors during part programming and permit code re-usage -- Our updated literature review indicates that the current state of art presents voids in parametric programming, program portability and programming flexibility -- In response to this situation, this article presents a compiler implementation for EGCL (Extended G-code Language), a new, enriched CNC programming language which allows the use of descriptive variable names, geometrical functions and flow-control statements (if-then-else, while) -- Our compiler produces low-level generic, elementary ISO-compliant Gcode, thus allowing for flexibility in the choice of the executing CNC machine and in portability -- Our results show that readable variable names and flow control statements allow a simplified and intuitive part programming and permit re-usage of the programs -- Future work includes allowing the programmer to define own functions in terms of EGCL, in contrast to the current status of having them as library built-in functions

Assessment of cylindricity has been traditionally performed on the basis of cylindrical crowns containing a set of points that are supposed to belong to a controlled cylinder – As such, all sampled points must lie within a crown. In contrast, the present paper analyzes the cylindricity for wear applications, in which a statistical trend is assessed, rather than to assure that all points fall within a given tolerance -- Principal Component Analysis is used to identify the central axis of the sampled cylinder, allowing to find the actual (expected value of the) radius and axis of the cylinder -- Application of k-cluster and transitive closure algorithms allow to identify particular areas of the cylinder which are specially deformed -- For both, the local areas and the global cylinder, a quantile analysis allows to numerically grade the degree of deformation of the cylinder -- The algorithms implemented are part of the CYLWEAR system and used to assess local and global wear cylinders

In Simulationen für Bestrahlungstherapieplanung und andere medizinischen und bioingenieur wissenschaftlichen Anwendungen hat man traditionellerweise die anatomischen Eigenschaften mittels volumenbasierten Techniken angezeigt -- Trotzdem, während der Bedarf an Behandlung, Organsimulation und Erzeugung von Prothese präziser wird, reicht es nicht die Menge und die Position von solchen Features zu wissen, sondern auch Detailstufen, die vergleichbar sind zu denjenigen, die man für ingenieurwissenschaftliche Techniken verwendet (finite element analysis, rapid prototyping, Herstellung, usw.) -- Dieser Artikel präsentiert Bemühungen und Ergebnisse in der Anwendung von computerunterstützten geometrischen Algorithmen auf biomedizinischen Applikationen, wobei diese Algorithmen sich ursprünglich auf die Begrenzung von Formen gerichtet haben, die auf Planarmustern von anatomischen Zielregionen basierten

This article discusses the use of design of computer experiments (DOCE) (i.e., experiments run with a computer model to find how a set of inputs affects a set of outputs) to obtain a force–displacement meta-model (i.e., a mathematical equation that summarizes and aids in analyz-ing the input–output data of a DOCE) of compliant mechanisms (CMs) -- The procedure discussed produces a force–displacement meta-model, or closed analytic vector function, that aims to control CMs in real-time -- In our work, the factorial and space-filling DOCE meta-model of CMs is supported by finite element analysis (FEA) -- The protocol discussed is used to model the HexFlex mechanism functioning under quasi-static conditions -- The HexFlex is a parallel CM for nano-manipulation that allows six degrees of freedom (x, y, z, hx, hy, hz) of its moving platform -- In the multi-linear model fit of the HexFlex, the products or inter-actions proved to be negligible, yielding a linear model (i.e.,linear in the inputs) for the operating range -- The accuracy of the meta-model was calculated by conducting a set of computer experiments with random uniform distribution of the input forces -- Three error criteria were recorded comparing the meta-model prediction with respect to the results of the FEA experiments by determining: (1) maximum of the absolute value of the error, (2) relative error, and (3) root mean square error -- The maximum errors of our model are lower than high-precision manufacturing tolerances and are also lower than those reported by other researchers who have tried to fit meta-models to the HexFlex mechanism

Durante décadas las prácticas de CAD [computer-aided design: diseño asistido por compu-tador] han estado presentes en los proyectos de AEC/FM [architecture, engineering, construction and facilities management: arquitectura, ingeniería, construcción y administración de inmuebles]; sin embargo, los últimos años las prácticas de BIM [building information modeling: modelado de información en construcción] están seduciendo a los profesionales en Colombia y en el mundo, por sus grandes ventajas, como la capacidad de procesar de manera integrada la información geo-métrica y no geométrica de los proyectos -- Para muchas empresas y profesionales colombianos el BIM es un nuevo software que permite la representación de modelos en tres dimensiones; sin embargo desconocen el alcance actual de esta nueva metodología para la gestión de proyectos de AEC/FM, que permite aprovechar el co-nocimiento y la experiencia de los profesionales que participan, mejorar la dirección y control de procesos tradicionalmente críticos, relacionados con la constructabilidad, el tiempo, los costos, la operación, la sostenibilidad, la seguridad, etc., y pensar en el mediano y largo plazo en el uso de tecnologías innovadoras, como la realidad virtual, la realidad aumentada, la identificación de ob-jetos, el escaneo en 3D, la construcción automatizada, la fabricación asistida por computador, la impresión en 3D y los robots constructores -- Considerando lo anterior, Autodesk, Bentley Systems, Nemetschek Group, Trimble y otros des-tacados fabricantes de software ofrecen decenas de alternativas; sin embargo, la falta de investiga-ción lleva a las empresas y profesionales de AEC/FM a dudar y a esperar en la implementación del BIM, por sus costos y especialmente porque desconocen las mejores alternativas de modelado y visualización para la construcción, que les permita pasar de las prácticas tradicionales a las prac-ticas del BIM de manera exitosa -- Al respecto, la presente investigación permite conocer el p

El presente trabajo, tiene como objetivo ilustrar la implementación de diferentes software con tecnología BIM en la realización de un modelo virtual de la central hidroeléctrica Mulatos II, propiedad de Energía del Suroeste y diseñada por Pi-épsilon S.A.S, mediante el cual se busca facilitar la obtención de cantidades de obra, simular el proceso constructivo del proyecto e identificar posibles interferencias entre las diferentes áreas que participan en el diseño -- En el trabajo se describen las herramientas que se emplean en la actualidad para generar modelos 2D, 3D y 4D, haciendo énfasis en los software AutoCAD Civil 3D, Revit e infraworks, como aquellos se utilizarán para la realización del modelo de la central hidroeléctrica -- Se describen en detalle las obras que la componen, especificando cotas, dimensiones, caudales, pendientes, materiales y toda la información que será de utilidad para la construcción del modelo AutoCAD Civil 3D se emplea para la simulación de las obras de infraestructura lineales y aquellas que involucran movimiento de tierras, es decir, las vías, la conducción, las excavaciones y los depósitos de material -- Revit se utiliza para realizar el modelo paramétrico de las obras civiles, mediante el almacenando de la información correspondiente a materiales de construcción y la obtención de sus respectivas cantidades de obra -- A partir de esta herramienta se simularon las captaciones (principal y auxiliar) y la casa de máquinas -- Infraworks se emplea como una herramienta de visualización, donde se integra al modelo digital del terreno (MDT), los resultados obtenidos a partir de AutoCAD Civil 3D y Revit, brindándole al diseñador, cliente o usuario, una perspectiva real del proyecto, debido a que le permite ubicarse en el espacio, observar las obras que lo conforman o sus propuestas de diseño y el proceso constructivo que requiere cada una de ellas -- Como resultado, se obtiene que la aplicación de modelos BIM en el diseño de centrales hidroelé

En este proyecto se estudian algunos de los problemas numéricos que surgen al usar la ecuación de Freudenstein en el análisis de mecanismos y estudiar experimentalmente el sistema de ecuaciones que se plantean al construir una falange proximal de un dedo antropomórfico, cuyo funcionamiento sea similar al de un homólogo humano desarrollado previamente por la referencia [1] (Édgar Alfredo Portilla Flores, Junio de 2010), esto conllevo a identificar si el sistema obtenido que modela la falange proximal, pueda ser inconsistente o mal condicionado usando el algoritmo de SOR -- Con lo anterior, estudiamos de una manera Heurística el sistema para ver si es posible mejorarlo en convergencia y precisión -- En la primera parte se describe el planteamiento del problema para mostrar el uso de la ecuación de Freudenstein, posteriormente el sistema de ecuaciones obtenidas se usará con el propósito de implementar un algoritmo de aproximación a la solución numérica basadas en el método de SOR -- El trabajo se llevó a cabo utilizando la herramienta de simulación Simulink de Matlab, la cual permite investigar el comportamiento del sistema en aspectos de condicionamiento, convergencia y precisión -- Esto abre múltiples posibilidades de simular, sin incurrir en costos elevados y en problemas asociados en la construcción de un modelo físico en laboratorio -- En el trabajo no se realiza un nuevo modelo físico del dedo falange proximal, pero si debía darse como referente los resultados numéricos ya establecidos por otros autores [1] (Édgar Alfredo Portilla Flores, Junio de 2010) para verificar los valores numéricos obtenidos que implementasen el algoritmo de SOR

Form has always been a central concern for design -- Several tools and strategies have been developed aiming to support form generation from different perspectives -- And these issues are also a matter of study for design education -- Under this view, it is relevant to explore how technology and new interactions can aid design students to better understand form generation -- The present study, therefore, is centered on the 3D-modeling courses (ID0245-Modelación 3D1 and ID0267- Modelación 3D2) and tools (PTC® Creo 3.0™) provided inside the Product Design Engineering syllabus at EAFIT University -- In the ever changing academic world, new generations of students will be always in need of new methodological approaches from educators, in order to better understand the knowledge they are being given -- Curriculum adaptations will be always necessary to achieve this goal -- Therefore, the scope of the present study aims to set the ground for new teaching strategies around the 3D-modeling courses, based on the most commonly identified errors and difficulties found in 3D-modeling students -- These errors or difficulties might not be isolated factors, only present in the named courses -- They can be intrinsically connected with the acquired skills from other form generation-related courses, such as Drawing and Projects (where physical model are built and techniques are introduced by guidance) -- However, since the project is framed by the mentioned 3D-modeling tools and courses, it is necessary to understand how form is being generated inside 3D digital environments as a starting point for future work -- Nowadays, individual software provide increasing capabilities to help achieving specific modeling tasks -- This segmentation and specialization demands high expertize from users to become accustomed and keep up with the ever demanding industry standards -- Nonetheless, speed and quality cannot be compromised -- Hence, the main target around the study will be design students

El proyecto Identificación de las características biométricas de la mano humana mediante visión por computador para el diseño de un prototipo, se realizó con el fin de proponer unos descriptores válidos y un método adecuado de clasificación para optimizar la identificación biométrica de la mano y así designar los elementos adecuados para la realización de la propuesta de un prototipo. De acuerdo con esto, se diseñó un prototipo para obtener una base de datos con diferentes personas, para así sacar las características más relevantes que diferenciara las manos unas de otras, y de esta manera lograr identificarlas. La mayoría de dispositivos de adquisición de la geometría de la mano humana están basados en diseños por contacto lo cual es poco aceptado por los usuarios, ya que cuenta con problemas higiénicos (transmisión de gérmenes), sociales (en algunas naciones conservativas) y de seguridad (uso ilegal de huellas latentes en la superficie del sistema). Por esta razón el sistema que se diseñó, se enfocó en la adquisición de datos sin contacto mejorando las medidas de higiene, seguridad y el nivel de aceptación de los usuarios. Este sistema aparte de ser sin contacto contó con un sensor el cual ayudó a la adquisición de las características biométricas; este fue un sensor ultrasónico el cual le informaba al usuario si la mano estaba ubicada en una distancia deseada para la toma de la imagen, dándole a este sistema biométrico la confiabilidad adecuada para la realización del proyecto.