Desarrollo de geotecnologías aplicadas a la inspección y monitorización de entornos industriales

Tesis por compendio de publicaciones[ES]El desarrollo tecnológico de las últimas dos décadas ha supuesto un cambio radical que está llevando a un nuevo paradigma en el que se entremezclan el mundo físico y el digital. Estos cambios han influido enormemente en la sociedad, modificando las formas de comunicación, acceso a información, ocio, trabajo, etc. Asimismo, la industria ha adoptado estas tecnologías disruptivas, las cuales están contribuyendo a lograr un mayor control y automatización del proceso productivo. En el ámbito industrial, las tareas de mantenimiento son críticas para garantizar el correcto funcionamiento de una planta o instalación, ya que influyen directamente en la productividad y pueden suponer un elevado costo adicional. Las nuevas tecnologías están posibilitando la monitorización continua y a la inspección automatizada, proporcionando herramientas auxiliares a los inspectores que mejoran la detección de fallos y permiten anticipar y optimizar la planificación de las tareas de mantenimiento. Con el objetivo de desarrollar herramientas que aporten mejoras en las tareas de mantenimiento en industria, la presente tesis doctoral se basa en el estudio de como las geotecnologías pueden aportar soluciones óptimas en la monitorización e inspección. Debido a la gran variedad de entornos industriales, las herramientas de apoyo al mantenimiento deben adaptarse a cada caso en concreto. En este aspecto, y con el fin de demostrar la adaptabilidad de la geomática y las geotecnologías, se han estudiado instalaciones industriales de ámbitos muy diversos, como una sala de máquinas (escenario interior), plantas fotovoltaicas (escenario exterior) y soldaduras (interior y exterior). La escala de los escenarios objeto de estudio ha sido muy variada, desde las escalas más pequeñas, para el estudio de las soldaduras y la sala de máquinas, a las escalas más grandes, en los estudios de evolución de la vegetación y presencia de masas de agua en plantas fotovoltaicas. Las geotecnologías demuestran su versatilidad para trabajar a distintas escalas, con soluciones que permiten un gran detalle y precisión, como la fotogrametría de rango cercano y el sistema de escaneado portátil (Portable Mobile Mapping System - PMMS), y otras que pueden abarcar zonas más amplias del territorio, como es el caso de la teledetección o la fotogrametría con drones. Según lo expuesto anteriormente, el enfoque de la tesis ha sido el estudio de elementos o instalaciones industriales a diferentes escalas. En el primer caso se desarrolló una herramienta para el control de calidad externo de soldaduras utilizando fotogrametría de rango cercano y algoritmos para la detección automática de defectos. En el segundo caso se propuso el uso de un PMMS para optimizar la toma de datos en las tareas de inspección en instalaciones fluidomecánicas. En el tercer caso se utilizó la fotogrametría con drones y la combinación de imágenes RGB y térmicas con algoritmos de visión computacional para la detección de patologías en paneles fotovoltaicos. Finalmente, para la monitorización de la vegetación y la detección de masas de agua en el entorno de plantas fotovoltaicas, se empleó la teledetección mediante el cálculo de índices espectrales. [EN]The technological development of the last two decades has brought about a radical change that is leading to a new paradigm in which the physical and digital worlds are intertwined. These changes have had a great impact on society, modifying communication methods, access to information, leisure, work, etc. In addition, the industry has adopted these disruptive technologies, which are contributing to achieving greater control and automation of the production process. In the industrial sector, maintenance tasks are critical to ensuring the proper operation of a plant or facility, as they directly influence productivity and can involve high additional costs. New technologies are making continuous monitoring and automated inspection possible, providing auxiliary tools to inspectors that improve fault detection and allow for the anticipation and optimization of maintenance task planning. With the aim of developing tools that provide improvements in maintenance tasks in industry, this doctoral thesis is based on the study of how geotechnologies can provide optimal solutions in monitoring and inspection. Due to the great variety of industrial environments, maintenance support tools must adapt to each specific case. In this regard, and in order to demonstrate the adaptability of geomatics and geotechnologies, industrial installations from very diverse areas have been studied, such as a machine room (indoor scenario), photovoltaic plants (outdoor scenario), and welding (indoor and outdoor scenarios). The scale of the studied scenarios has been very varied, ranging from smaller scales for the study of welds and machine rooms, to larger scales in the studies of vegetation evolution and the presence of bodies of water in photovoltaic plants. Geotechnologies demonstrate their versatility to work at different scales, with solutions that allow for great detail and precision, such as close-range photogrammetry and the Portable Mobile Mapping System (PMMS), as well as others that can cover larger areas of the territory, such as remote sensing or photogrammetry with drones. The focus of the thesis has been the study of industrial elements or installations at different scales. In the first case, a tool was developed for external quality control of welding, using close-range photogrammetry and algorithms for automatic defect detection. In the second case, the use of a PMMS is proposed to optimize data collection in fluid-mechanical installation inspection tasks. In the third case, drone photogrammetry and the combination of RGB and thermal images with computer vision algorithms were used for the detection of pathologies in photovoltaic panels. Finally, for the monitoring of vegetation and the detection of water masses in the environment of photovoltaic plants, remote sensing was employed through the calculation of spectral indices

Validation of Portable Mobile Mapping System for inspection tasks in thermal and fluid-mechanical facilities

20 p.The three-dimensional registration of industrial facilities has a great importance for maintenance, inspection, and safety tasks and it is a starting point for new improvements and expansions in the industrial facilities context. In this paper, a comparison between the results obtained using a novel portable mobile mapping system (PMMS) and a static terrestrial laser scanner (TLS), widely used for 3D reconstruction in civil and industrial scenarios, is carried out. This comparison is performed in the context of industrial inspection tasks, specifically in the thermal and fluid-mechanics facilities in a hospital. The comparison addresses the general reconstruction of a machine room, focusing on the quantitative and qualitative analysis of different elements (e.g., valves, regulation systems, burner systems and tanks, etc.). The validation of the PMMS is provided considering the TLS as ground truth and applying a robust statistical analysis. Results come to confirm the suitability of the PMMS to perform inspection tasks in industrial facilities.S