This dissertation dicusses the main concepts involved in the non-photorealistic rendering techniques and proposes a general scheme to implement such techniques. The work discusses also a non-photorealistic rendering style from line drawing to 3D models presented by Stéphane Grabli et al, in such a way that the line styles are programmable. We also present an implementation from portion of the work of Grabli. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação são discutidos os principais conceitos envolvidos nas técnicas de renderização não-fotorrelística e propõe um esquema geral para implementação de tais técnicas. É discutido também um estilo de renderização não-fotorrealística de desenhos de linha para modelos 3D apresentado por Stéphane Grabli e colaboradores, cujos estilos de linha sejam programáveis. Também apresentamos uma implementação de parte do trabalho de Grabli.

Ce travail de thèse Cifre, réalisé dans le cadre de la collaboration avec la société Elbi, porte sur la modélisation de la géométrie et de la cinématique du système vis à rouleaux. Ce travail analyse la cinématique et la géométrie du mécanisme de vis à rouleaux satellites (RSM) pour fournir une base fondamentale pour soutenir ses diverses applications. Un modèle 3D du système vis à rouleaux est développé. Un code numérique a été développé en fonction de la géométrie et la cinématique du système de vis à rouleaux. Le champ d’effort et le champ de pression en fonction des défauts de forme et de la géométrie sont obtenus dans ce travail. Ensuite, un modèle 3D du moment de frottement dans le contact entre les surfaces de la vis à rouleaux est développé. La vitesse de glissement et la force de frottement se produisant entre vis/rouleau et entre rouleau/écrou a été calculé conformément à la cinématique, la géométrie et les erreurs de forme. L’efficacité, les pertes par frottement et la durée de vie du mécanisme de la vis à rouleaux en fonction des défauts de forme, de la cinématique et de la géométrie sont obtenues. Ces résultats numériques montrent le rendement important du système de vis à rouleaux en fonction des défauts de forme (autour de 97%). Par ailleurs, une partie expérimentale a été faite sur un banc d’essais électromécanique en collaboration avec le laboratoire Ampère d’Insa de Lyon afin de comparer les résultats expérimentaux avec les résultats théoriques. Ces expériences nous permettent de découvrir plusieurs sources de pertes de frottement dans l’ensemble du banc d’essais, ce qui confirme le faible rendement obtenu expérimentalement (autour de 50 %) pour tout l’ensemble (vérin électromécanique, réducteur). Quelques optimisations ont été effectuées pour améliorer l’efficacité de l’ensemble. Mais il reste difficile de quantifier l’efficacité de système (vis-rouleaux-écrou) expérimentalement. Pour cela, des essais manuels effectués en utilisant le système vis à rouleaux seul confirme les résultats numériques. Une autre partie expérimentale (en utilisant les machines MTM et HFRR) a été faite afin d’obtenir l’influence du lubrifiant sur le coefficient de frottement. Quatre huiles de différentes caractéristiques ont été utilisées. Ces huiles ont été utilisées sur le banc d’essais, mais l’influence du lubrifiant sur le rendement de l’assemblage n’est pas obtenue à cause de la rugosité importante des surfaces de contact du système vis à rouleaux. / This PhD work, carried out in collaboration with the Elbi company concerns the modeling of the geometry and the kinematics of the roller screw system. This work analyzes the ki- VII Résumé nematics and the geometry of the planetary roller screw mechanism (RSM) to provide a fundamental basis to support its various applications. A 3D model of the roller screw system is developed. A numerical code has been developed as a function of the geometry and the kinematics of the roller screw system. The force and the contact pressure distribution as a function of form errors and geometry are obtained in this work. Then, a 3D model of the frictional moment was developed. The sliding speed and the frictional force (between screw/roller and roller/nut) was calculated as a function of the kinematics, the geometry and the form error. Efficiency, frictional losses and the lifetime of the roller screw mechanism as a function of the form errors, the kinematics and geometry are obtained. These numerical results show the high efficiency of the roller screw system (around 97 %). Furthermore, experiments were performed on an electromechanical bench in collaboration with the laboratory Ampére of INSA Lyon, to compare these results with theoretical predictions. These experiments reveal several sources of friction losses, which confirms the low efficiency obtained experimentally (around 50 %) for the complete system (electromechanical actuator and gearbox). Some optimizations have been made to improve the efficiency of the assembly. But it remains difficult to quantify the efficiency of the set (screw-roller-nut) experimentally because of the presence of many sources of friction. To attain this goal, manual tests using the single roller screw system confirm the numerical results. Furthermore, another experimental part (using the HFRR and MTM Machines) was carried out to obtain the influence of the lubricant on the friction coefficient. Four oils of different characteristics were used. These four oils were used on the test bench, but the influence of the lubricant on the performance of the system was not obtained due to the high roughness of the contact surfaces of the roller screw system.

Submitted by Natalia de Souza Gonçalves (natalia.goncalves@ufpe.br) on 2016-09-28T12:05:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Givanio José de Melo - Rastreamento de objetos de grandes proporções - 2016.pdf: 16669202 bytes, checksum: cdbc131dfb4c4a78c9a942e89fbd9b80 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T12:05:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Givanio José de Melo - Rastreamento de objetos de grandes proporções - 2016.pdf: 16669202 bytes, checksum: cdbc131dfb4c4a78c9a942e89fbd9b80 (MD5) Previous issue date: 2016-03-03 / FACEPE / Muitas aplicações necessitam ou se beneficiam de rastreamento de objetos 3D complexos, dentre elas: interfaces de interação, controle robótico e realidade aumentada são exemplos de sistemas que dependem desse tipo de implementação. A construção de um grande estádio de futebol por exemplo, incorpora várias etapas de inspeção visual, medições e controle, que hoje são realizadas de forma artesanal. Processos de produção de maquinários de grande porte como aqueles aplicados à produção de energia eólica, também comuns em estaleiros e indústrias do setor automobilístico e aeroespacial, são exemplos de onde os meios de produção atuais podem se beneficiar significativamente desse tipo de tecnologia. A área de pesquisa em visão computacional visa desenvolver soluções para problemas inerentes a esses processos de forma prática e pouco invasiva, embora o desenvolvimento de técnicas e práticas robustas para estruturas de grandes proporções ainda figure como um ramo inexplorado dessa área de pesquisa. O objetivo dessa dissertação é descrever a pesquisa realizada acerca da área de visão computacional com foco em rastreamento de objetos 3D e propor uma abordagem específica para aplicação em grandes estruturas. A mesma foi, portanto, concebida pela investigação, experimentação e análise de aplicação das técnicas de rastreamento 3D baseado em modelos, com ênfase na comparação dessas técnicas de acordo com o cenário de aplicação, focando no desenvolvimento do rastreamento dedicado a grandes estruturas. Conceitos de visão computacional, processamento digital de imagem e especificamente técnicas de rastreamento baseadas em imagens digitais e modelos tridimensionais são contextualizados nessa dissertação, além de propor uma nova abordagem de rastreamento baseado em modelo utilizando descritores de caracteristicas visuais, e rastreamento baseado em detecção. Os experimentos realizados e relatados nessa dissertação incluem múltiplos níveis de escala e complexidade de objetos, com o objetivo de avaliar tanto a eficiência das técnicas pré-existentes na literatura, como das técnicas implementadas utilizando a abordagem proposta. Os resultados obtidos evidenciam as diferenças existentes entre as abordagens de rastreamento baseado em modelo, de acordo com o tipo, quantidade e qualidade da informação utilizada, como também da técnica de rastreamento selecionada, por fluxo óptico ou por detecção. / Many applications can take benefit of 3D object tracking to be performed. Interaction interfaces, robotic control and augmented reality figure in this conjecture and depend on this kind of implementation. The building process of a big soccer stadium, for instance, includes various steps in visual inspection, measures and quality control, which one currently makes without assistance. Some means of production that can achieve gains using this technology are wind power generation, shipbuilding, car manufacturing, aircraft and aeroespacial building. Computer vision research aims to create new solutions for typical problems of these processes, in practical and non-invasive ways. Anyway, the tracking of big structures still figures as a non-explored branch of computer vision. The main objective for this master thesis is to report the research in computer vision, focusing in 3D object tracking, and propose a new specific approach for big object tracking applications. This master thesis was conceived by examination, experimentation and application analysis over 3D model based tracking applications, in order to compare the implementations in different scenarios and contribute to big structure tracking branch’s development. Inside this text is presented and discussed the basis of digital image processing and computer vision, specifically, this work focuses in 3D model based techniques to track real world objects in camera images. As the main contribution, a new approach is proposed for model based tracking using feature descriptors and tracking by detection. The tests presented, include multi-scale and multi-complexity objects in order to evaluate both, literature and proposed approaches, under the effectiveness aspect. The results obtained show clear differences between approaches in model based tracking, according to information (type, quantity, quality) and tracking basis (optical flow or tracking by detection).

Cette thèse étudie le comportement de remblais en sol renforcé lors du passage de trains par simulation numérique. Il s'agit de déterminer si les trains à grande vitesse ont un impact particulier sur ce type d'ouvrage. Après un état de l'art des remblais en sol renforcé et de la modélisation numérique de problèmes ferroviaires, les résultats du chargement harmonique d'un remblai expérimental en Terre Armée sont analysés. Ils montrent que les valeurs des tractions dans les armatures, des contraintes et déplacements dans le massif dépendent de la fréquence de la sollicitation, c'est-à-dire de la vitesse de passage du train. On construit un modèle 3D aux éléments finis pour reproduire cette expérience. Il permet de retrouver les valeurs expérimentales avec une bonne précision, en mettant en avant l'importance du choix des lois de comportement du sol, du parement et des armatures. Ce modèle avec ses paramètres est alors utilisé pour discuter du comportement local de l'interface armature/remblai au cours d'un chargement harmonique en régime établi. Le confinement varie beaucoup le long des armatures supérieures au cours du chargement dynamique, tandis que les tractions sont peu affectées par le chargement dynamique. Cependant, malgré ces variations au cours du temps, la stabilité de l'interface reste peu affectée par rapport au cas d'un chargement statique. Un second modèle a été développé pour représenter un remblai de taille plus importante, en utilisant la modélisation multiphasique et en utilisant un repère mobile pour prendre en compte le déplacement du train. Les aspects théoriques et l'implémentation de ce modèle dans le code CESAR-LCPC sont détaillés. On l'utilise pour effectuer une étude tri-dimensionnelle d'un remblai renforcé. Elle met en évidence la faible influence de la vitesse de la charge sur la réponse de l'ouvrage, dans le cas d'un remblai rigide ayant des caractéristiques tirées du remblai expérimental. Dans le cas d'un remblai moins rigide, la vitesse d'un TGV peut s'approcher de la vitesse des ondes de cisaillement dans le massif avec des conséquences significatives au sein de la structure. Finalement, les valeurs expérimentales et les deux modèles numériques développés présentent les mêmes tendances : l'effet dynamique du passage du train a pour conséquence une augmentation des déplacements et une variation du confinement des armatures, tandis que les niveaux de traction sont peu affectés par la charge, ce qui nous incite à conclure que la vitesse du train n'est pas significativement pénalisante sur la stabilité des remblais pour les paramètres issus de l'analyse du remblai expérimental. Toutefois, ces résultats dépendent fortement de la géométrie de la structure, de la façon de modéliser le train, des lois de comportement et des valeurs des paramètres retenus pour le sol, le parement et l'interface sol/armature / This study focuses on the numerical modeling of the Mechanically Stabilized Earth (MSE) walls behavior under High Speed Train (HST) loading. First, the state of the art in reinforced earth as well as in railway dynamics modeling is analyzed. Then we present results coming from the testing of a one-scale reinforced embankment submitted to harmonic loading. They indicate that tensile forces in reinforcements, stresses and displacements depend on loading frequency which is related to train speed. One proposes a 3D Finite Element Model (FEM) in order to numerically reproduce this experimentation. The numerical results fit reasonably well with the experimental ones, highlighting the great importance of the choice of the constitutive law for the soil, reinforcement and facing. The same model is used to locally investigate the soil/reinforcement interface behaviour during a harmonic loading in steady-state. The confining pressure presents significant variations along the reinforcement strip during the dynamic loading while tensile forces are less affected by the load. Nevertheless, the global interface stability remains acceptable compared to a static load. A second numerical model is proposed, which represents a bigger embankment. The multiphase model is used to represent the reinforced soil and moving coordinates are used to take into account the moving train. Theoretical developments of this model and its implementation into CESAR-LCPC FEM code are detailed. The results indicate that the train speed does not play a big role in the overall response of the structure, in the case of a stiff reinforcement comparable to the experimental one. If the embankment is weaker, the HST speed may be close to shear waves speed within the soil, which has significant consequences into the structure, particularly on the stability of the soil/reinforcement interface. Globally the experimental results and those coming from both numerical models present the same trends: the dynamic effect coming from the train passing leads to the in-crease of displacements and confining pressure close to the highest strips, while tensile forces are less affected by the load. This leads us to the conclusion that the train speed does not have a significant effect on the stability of MSE walls, at least for embankments having similar parameters than the experimental one. However these results strongly depend on the embankment geometry, the way to model the train and the parameters and constitutive laws chosen for the soil, the soil/reinforcement interface and the facing

Innerhalb der Initiative zur vierten industriellen Revolution, bei der Menschen, Produkt und Maschine in Echtzeit vernetzt sind, geht der Trend weg von der Serienfertigung und hin zur „Losgröße 1“. Die ansteigende Anzahl an Varianten bringt jedoch auch höhere Verwaltungsaufwände mit sich. Um dem entgegenzuwirken wird die Methode der funktional substituierbaren Bauteile eingeführt. Diese ermöglicht die Verwaltung von technisch substituierbaren Komponenten innerhalb der Stücklisten einer konkreten Variante. Durch die Integration der Methoden FIM (Functional-Information-Model) und FIA (Functional-Information-Assembly) wird ein weiterer Schritt zur 3D-Modell-basierten Stückliste gemacht. Unter Zuhilfenahme dieser Methoden wird die notwendige Veränderung Darstellung der Struktur der im Produkt enthaltenen Bauteile während des Produktentstehungsprozesses beschrieben. Dabei werden die verwendeten Begriffe klar definiert und voneinander abgegrenzt.

Die Idealvorstellung eines vollständig digitalisierten Behandlungsalltags rückt mit fortschreitender technologischer und informationeller Entwicklung stetig näher an die Realität. Zu Beginn bestand lediglich die Möglichkeit einer elektronischen Patientenakte, hinzu kamen vielfältige Möglichkeiten der digitalen Bildgebung und wurden schließlich um das Ziel eines vollständigen digitalen Workflows ergänzt. Die Planung der interdisziplinären kieferorthopädischen / kieferchirurgischen Versorgung von Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten (LKGS) wurde bis vor kurzem am Universitätsklinikum Dresden noch hauptsächlich analog durchgeführt. Eine volldigitalisierte Behandlungsplanung unter Einbeziehung aller beteiligten Behandler fand nicht statt. Ziel des Projektes war es deshalb, eine digitale Plattform zur interdisziplinären zahnmedizinischen Versorgung von LKGS-Patienten zu schaffen. Dazu wurde zuerst die bisher erforderliche Abdrucknahme mittels Alginat und die anschließende Herstellung eines Gipsmodells durch einen intraoralen 3D-Scan der Zahnbögen des Patienten abgelöst. Anhand des intraoralen 3D-Scans können nun die erforderlichen Trinkplatten mittels 3D-Druck erstellt werden. Zweiter Schritt war die Anfertigung von 3D-Aufnahmen der Weichteile des Gesichtes mittels eines extraoralen 3D-Scanners. Als dritter Schritt erfolgte die Anfertigung von Digitalen Volumentomografie (DVT)-Aufnahmen zur 3D-Darstellung des Schädelknochens und Kieferskeletts. Nach der Anfertigung wurden diese bildbasierten Datensätze zu einem „digitalen Zwilling“ (virtuelles 3D-Modell aus DVT, intra- und extraoralen 3D-Scan) zusammengefasst, wodurch erstmalig ein umfassendes 3D-Modell des Mund-Kiefer-Raumes einschließlich wichtiger Informationen zum Kiefergelenk und der anliegenden Weichteile entstand. Dieses virtuelle Modell bildet jetzt die Grundlage für die Behandlungsplanung und die Planung der weiteren zahnmedizinischen und medizinischen Versorgung. Es konnte also im Projekt die komplette Digitalisierung der Diagnostik, die Etablierung einer Fusionsplattform und der Datenaustausch zwischen Uniklinik und privater Praxis umgesetzt werden.

This diploma thesis describes the problems of the engine block and crankcase. As a one of the most imprortant and first part of this task is creating a 3D simulation model of a engine block and calculating load forces of engine block. The simulation and evaluation of the solution are calculated by using method finite element, software Ansys. The conclusion and ending point of the od the diploma thesis construction desing of stiffness increase.

This diploma thesis deals with numerical modeling of water flow. The numerical model was created to simulate the flow of water through the spillway of the Letovice dam. The spillway is constructed as a side channel and is located on the right bank. Autocad 2015 was used to create a 3D model, and FLOW-3D version 11.0.4 was used to create a numerical model.

The objective of this diploma thesis is creating digital 3D model of Dolní morový hřbitov in Žďár nad Sázavou. The building is measured primarily by classical geodetic methods. The final appearance of the model is created in AutoCAD 2015. Complementary are presented additional possibilities for creating digital models of building objects and their associated advantages and disadvantages. Much attention is paid to the photogrammetric method based on correlation of images, and work with the program 123D Catch and Cinema 4D.

Water structure Ivanské jezero was built on the Javorník Creek back between 1905-1907. The main purpose of the dam was accumulation of high volumes of water and protection of the territory downstream. After the adjustment for higher flows on the river Kněžna in Rychnov nad Kněžnou, which was completed in 1937, the water structure lost the protective function. On the basis of an assessment made by Povodí Labe in 1993 - due to the low volume of the reservoir there is no flood wave transformation and already while flow rates greater than Q50 pass through dam, it results in overflowing the dam. To this date water structure Ivanské jezero is in very poor condition due to degradation of the binding material in the dam. The goal of the thesis is to propose a procedure for removal of the existing structure and the subsequent construction of the design and construction of a new – gravity, concrete dam. This work will contain technological removal process of current dam and possible usage options for the dam material. In the next step a new structure will be designed in the place of existing dam. After new design is completed there will be hydraulic assessment of the functional objects, hydrology and stability on the dam.