En este proyecto vamos a estudiar, analizar y aplicar diversas técnicas y algoritmos relacionadas al tema del modelado y reconstrucción 3D de superficies reales, ello con intenciones de dar solución a problemas de manutención optimizada especializada de maquinaria pesada usada en procesos de manufactura y explotación en el sector de minería. El principal objetivo es poder alcanzar una alta precisión en el proceso de reconstrucción y modelado 3D de la superficie de diferentes componentes o piezas de un equipo de maquinaria pesada. En este tipo de procedimiento de análisis de componentes se necesita alcanzar niveles de precisión próximos a milímetros, para lo cual, usando las técnicas de las áreas propuestas, buscamos realizar un nuevo procedimiento optimizado en la manutención especializada de este tipo de equipamientos.

La iniciativa de investigar esta área es poder producir tecnología suficientemente precisa que pueda competir con otras, como el escáner 3D (basado en tecnología láser de alto costo y de difícil acceso y manipulación), para tareas semejantes al tema de manutención de maquinaria pesada propuesto en este proyecto.  https://t.ly/MVyx

En el área de manufactura minera tenemos el servicio de manutención de maquinaria pesada, el cual es un componente primordial en el funcionamiento de un emprendimiento minero. Las empresas mineras que realizan la explotación y extracción de mineral desde los yacimientos gastan muchos recursos para mantener su sistema de producción en funcionamiento constante, en el cual se busca evitar cualquier tipo de interrupción en su proceso productivo que indirectamente genere gastos o pérdidas a la empresa. Dentro de estos gastos se encuentran los referentes a la planificación y previsión de la manutención de maquinarias pesadas, las que son una pieza fundamental en este proceso de extracción de mineral. De esta forma, el uso de tecnologías que permitan un análisis rápido y preciso de los defectos y desgastes de estos equipos de maquinaria pesada es ampliamente requerido. Una previsión adecuada del tiempo y recursos requeridos para su manutención y corrección de defectos en estos equipos son de mucha utilidad para estas empresas. Algunos de estos procedimientos pueden generar riesgo para la vida de los operarios que hacen estas evaluaciones, por el tipo de procedimiento manual que es realizado para hacer la estimación de la manutención de estos los de maquinaria pesada y sus piezas. Así, nuestra propuesta busca crear herramientas tecnológicas, basadas en el análisis de informaciones capturadas en imágenes y videos, para realizar la estimativa de daños y desgaste de los componentes de un equipamiento de maquinaria pesada. Esta estrategia es menos riesgosa porque puede ser realizada de forma distante al equipamiento y, al mismo tiempo, llega a tener mayor precisión que la evaluación manual realizada actualmente. Por este motivo, esta propuesta de proyecto busca crear soluciones tecnológicas que mejoren la estimación de la manutención de estos equipos asociados al grado de precisión que podemos alcanzar con nuestra propuesta.

El área de reconstrucción 3D es un área compuesta que tiene un conjunto de sub áreas internas de investigación con un alto valor académico de innovación. Actualmente, esta es un área en desarrollo que tiene como base su aplicabilidad en tecnologías emergentes como calibración de cámara con alta precisión [1,4]; conducción autónoma de vehículos motorizados [6,7,8,10]; inspección y manutención de ambientes de alto riesgo industrial de forma remota y segura [2,3]; reconstrucción 3D de imágenes médicas para procesos pre-operatorios; recuperación de la topografía y cálculo de mapas de alturas de terrenos usando escaneamiento por imágenes por satélite y/o capturada por drones[5,7,8]; y escaneamiento tridimensional usando dispositivos móviles para realidad aumentada [5,6]. Estas tecnologías emergentes impulsan su aplicabilidad y su investigación y, como podemos analizar en todos los casos mencionados, un componente común y clave es el proceso de reconstrucción 3D [2,6] del escenario u objeto analizado para la realización de las actividades en cada caso de aplicabilidad. En este proyecto queremos emplear esta tecnología para su aplicabilidad en el proceso de análisis y manutención de componentes y piezas de maquinaria pesada, la cual es usada en el trabajo diario de las empresas de explotación minera.

Por lo cual, nuestra propuesta busca crear versiones mejoradas y más eficientes de algoritmos en la línea de reconstrucción 3D, que nos permitirá posicionar una línea de investigación y área tecnológica diferenciada tanto a nivel académico como comercial en el proceso de manufactura y manutención especializado de maquinaria pesada.  La creación de software aplicado, que implícitamente tenga como valor agregado la calidad y validación de un algoritmo de reconstrucción 3D eficiente, puede significar una vitrina que atraiga e impulse el desarrollo tecnológico en nuestro país.

En este proyecto, contamos con la colaboración de una entidad extranjera que tiene 30 años de experiencia en el desarrollo de tecnologías aplicadas a la industria y que ve en la investigación básica un factor diferencial y estratégico para aumentar el polo de desarrollo en la región de América del Sur, específicamente Brasil. El Instituto Tecgraf de la Pontificia Universidad Católica de Rio de Janeiro (PUC-Rio) comparte esta visión de investigación, innovación y desarrollo de tecnologías base para su aplicación como factor diferenciador en el mercado local y su exportación como tecnología propia para mercados internacionales. A su vez, el departamento y centro de investigación en Ciencia de la Computación de la Universidad Católica San Pablo (UCSP), busca expandir la línea de conocimiento en el área de reconstrucción 3D y busca, con el apoyo de este socio estratégico, equilibrar y mejorar el nivel académico local analizando en conjunto los casos de uso reales que ambas entidades pueden resolver a partir de la participación en este proyecto. Esperamos, de este modo, impulsar el desarrollo tecnológico local en esta área y, como ocurre en el extranjero, crear una línea de investigación pura enfocada en el área de reconstrucción 3D que sea referente a nivel nacional e internacional, así como tener una aplicabilidad directa en la industria nacional.

Modalidad de Proyecto: Proyecto de investigación avanzado

Los proyectos deben ser presentados de manera asociativa (con una o más entidades asociadas).

La conformación mínima es la siguiente:

• Un investigador principal
• Un coinvestigador
• Un tesista de posgrado
• Un gestor tecnológico
• Un coordinador administrativo

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Subsector: Minería y manufactura

Sector: Estratégico

Lugar de ejecución del proyecto: Arequipa

Fecha de inicio: 01/01/2019

Fecha de cierre: 01/01/2021

Plazo de ejecución (meses): 24

Objetivo principal

En esta propuesta vamos a investigar y aplicar un conjunto de algoritmos, del área de visión por computador y procesamiento de imágenes, para crear un software especializado en el desarrollo de tecnología para el análisis, reconstrucción y modelado tridimensional de las superficies de piezas y equipamientos de maquinaria pesada. Nuestra propuesta busca crear un nuevo tipo de manufactura especializada para el proceso de evaluación en desgaste y daños de estas piezas y equipos de maquinaria pesada usados en el trabajo de explotación en minería a cielo abierto. El costo de manutención está definido por la precisión alcanzada en la evaluación del desgaste y el nivel de daño de estas piezas que componen un equipamiento específico. El adecuado análisis y cálculo de la materia prima que será usada para su manutención, y una estimativa del tiempo que este proceso puede demorar, tanto en la etapa de análisis como en la de manutención real, son factores estratégicos en esta área de aplicación. Nuestra propuesta busca mejorar estos procesos de manutención a partir del desarrollo de tecnología de análisis 3D que será implementado como parte de un proceso de manufactura tecnológicamente optimizada.

Objetivo específico 1

Analizar y desarrollar algoritmos de preprocesamiento de imágenes y visión por computador, que permitan el mapeo computacional de las características físicas de dispositivos de captura de imágenes y vídeo con información adicional de profundidad.

Objetivo específico 2

Analizar y desarrollar algoritmos de calibración de cámara, segmentación y correspondencia en imágenes 2D y reconstrucción 3D para la identificación y modelado 3D de superficies de objetos simples y compuestos.

Objetivo específico 3

Desarrollar un modelo computacional de análisis de los factores que influencian la precisión de la reconstrucción 3D y optimización, mediante algoritmos de aprendizaje máquina que mejoren los resultados iniciales de un algoritmo de reconstrucción 3D

Objetivo específico 4

Refinamiento y cálculo de la diferencia de volumen tridimensional de superficies a partir del modelado 3D de objetos, extracción de métricas y calcular predicción de manutención.

Institución responsable del proyecto

Universidad Católica San Pablo

RUC: 20327998413

Tipo de entidad: Universidades que se encuentren licenciadas o en proceso de licenciamiento por la SUNEDU

Régimen: Privado

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Arequipa

Dependencia:s Línea de investigación de Imágenes – Departamento de Ciencia de la Computación

Instituciones asociadas

Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

Tipo de entidad: Universidades extranjeras

Régimen: Privado

País: Brasil

Ciudad: Río de Janeiro

FIDEMA asociados S.A.C.

RUC: 20455393265

Tipo de entidad: Empresas

Régimen: Privado

País: Perú

Departamento: Arequipa

Provincia: Arequipa

Distrito: Mariano Melgar

Investigador Principal

Nombres: Manuel Eduardo

Apellido paterno: Loaiza

Apellido materno: Fernández

Grado académico: Doctorado

Nombre del grado académico: Ciencias-Informática

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Línea de investigación de Imágenes – Departamento de Ciencia de la Computación

Coinvestigadores

Nombres: Graciela Lecireth

Apellido paterno: Meza

Apellido materno: Lovón

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Línea de investigación de Imágenes – Departamento de Ciencia de la Computación

Nombres: Yvan Jesús

Apellido paterno: Túpac

Apellido materno: Valdivia

Grado académico: Doctorado

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Dependencia: Línea de investigación de Imágenes – Departamento de Ciencia de la Computación

Nombres: Alberto

Apellido paterno: Raposo

Apellido materno: Barbosa

Grado académico: Doctorado

Entidad: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

Dependencia: Instituto Tecgraf / PUC-Rio

Tesistas

Nombres: Tesista no identificado 1

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Tesista no identificado 2

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Licenciatura

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Tesista no identificado 3

Apellido paterno: –

Apellido materno: –

Tipo de tesis: Maestría

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Gestor tecnológico

Nombres: Ángel Manuel

Apellido paterno: Álvarez

Apellido materno: –

Entidad: FIDEMA asociados S.A.C.

Coordinador administrativo

Nombres: Carlos Alberto

Apellido paterno Bagazo

Apellido materno Rosan

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Técnicos

Nombres: Técnico no identificado 3

Apellidos: –

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Nombres: Técnico no identificado 3

Apellidos: –

Entidad: Universidad Católica San Pablo

Rubros financiables

• Recursos humanos (hasta 50% del monto financiado)

1. Incentivo monetario para el investigador principal y coinvestigadores: no debe sobrepasar el máximo de S/ 2,000 mensuales por investigador.
2. Pago a los tesistas: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,500 mensuales por tesista.
3. Pago al personal técnico o asistente de investigación: no debe sobrepasar el máximo de S/ 1,000 mensuales por técnico.
4. Honorarios o incentivos para un gestor tecnológico: no debe de sobrepasar el máximo de S/. 1,500 mensuales.

• Equipos y bienes duraderos (hasta 20% del monto financiado)

Corresponde a la adquisición de equipos menores para el proyecto de investigación.

• Materiales e insumos

1. Materiales, insumos, reactivos, accesorios, componentes electrónicos o mecánicos, bienes no inventariables.
2. Material bibliográfico, tales como manuales, bases de datos, libros especializados, otros, y/o suscripciones a redes de información (en físico o electrónico).
3. Software especializado para el desarrollo de los proyectos de investigación.

• Viajes

Corresponde a los gastos de viajes relacionados a actividades propias del proyecto de investigación.

Los gastos que aplican para este rubro son los siguientes:

1. Pasajes: terrestres, aéreos, nacionales e internacionales, en clase económica.
2. Viáticos: comprenden los gastos por concepto de alimentación, hospedaje y movilidad (hacia y desde el lugar de embarque), así como el desplazamiento en el lugar donde se realizan las actividades. El concepto de viáticos es aplicable para estancias cuya duración sea menor a los quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en el Anexo 2.
3. Manutención: comprenden los gastos de alojamiento, alimentación y movilidad local durante su permanencia en el lugar sede del objeto del beneficio otorgado, o desplazamientos relacionados con el mismo. El concepto de manutención es aplicable siempre que se trate de una estancia cuya duración sea mayor o igual a quince (15) días calendario, considerando los topes máximos diarios detallados en la convocatoria.
4. Seguro de viaje: el seguro es de carácter obligatorio y su valor debe estar de acuerdo al precio de mercado. La cobertura típicamente incluye gastos médicos de emergencia, muerte accidental, invalidez e imprevistos logísticos durante el viaje (retraso de vuelos, demora o pérdida de equipaje, robos, etc.). El precio del seguro puede variar en función a la edad, duración del viaje y el destino. Se puede financiar hasta un máximo de S/ 2,000.

• Servicios de no consultoría.

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades de índole técnica especializada, consideradas como críticas para lograr el buen resultado del proyecto de investigación: servicios de laboratorio, colección de datos, procesamiento de muestras, análisis y diseño.

• Otros servicios

Corresponde a los gastos de contratación de personas naturales o jurídicas para la ejecución de actividades complementarias del proyecto de investigación, tales como:

1. Actividades de difusión:

1. Gastos de organización de taller de cierre del proyecto.
2. Costo de publicación de artículos en revistas indizadas.

• Costo de inscripción para participar en eventos o para discutir los resultados con personal interesado o calificado.

1. Actividades complementarias de la investigación:

1. Gastos de importación y desaduanaje de materiales, insumos o equipos relacionados al proyecto de investigación que se adquieran en el extranjero.
2. Gastos relacionados a la obtención del título o grado.

• Gastos relacionados a la solicitud de patentes.

1. Gastos de mantenimiento correctivo para los equipos adquiridos u otro equipo de laboratorio que deba usarse en el proyecto.

• Gastos de gestión (hasta 10% del monto financiado)

Corresponde al incentivo monetario para el coordinador administrativo, útiles de oficina y servicios de imprenta.