Orientador : Prof. Dr. Leandro dos Santos Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. Defesa: Curitiba, 08/12/2014 / Inclui referências : f. 224-228 / Área de concentração: Sistemas eletrônicos / Resumo: A criação de normas de emissões de gases veiculares cada vez mais restritivas, a necessidade de redução de consumo de combustíveis, requisitos rigorosos de segurança e a busca para atender as demandas de clientes cada vez mais exigentes, fizeram com que a complexidade dos softwares automotivos crescesse exponencialmente ao longo dos últimos anos, o que acarretou em um aumento significante no número de parâmetros a serem calibrados. Consequentemente, o processo de calibração demandará mais esforço e tempo para que os motores automotivos possam atender aos requisitos do projeto. Neste sentido, algoritmos de otimização baseados na evolução diferencial são uma ferramenta útil na realização de calibração automática dos parâmetros dos softwares de motores automotivos devido a sua eficiência na busca de soluções adequadas para problemas complexos de otimização. Portanto, o objetivo principal desta dissertação é o desenvolvimento de uma nova versão de um algoritmo baseado na evolução diferencial para solução de problemas mono-objetivo sujeito apenas a restrições laterais e a aplicação deste algoritmo na realização de calibração automática de algumas funções de softwares utilizados para o controle e funcionamento de motores automotivos. Nesta dissertação são apresentadas duas versões de um algoritmo desenvolvido baseando-se nas idéias da evolução diferencial, o qual foi denominado de Evolução Diferencial Híbrida Auto Adaptativa, ou em inglês, Hybrid Self Adaptive Differential Evolution. O desenvolvimento das duas abordagens apresentadas neste trabalho teve como objetivo a implementação de um algoritmo capaz de ter um bom equilíbrio entre o exploration e exploitation, o que é importante para aumentar a precisão de um algoritmo meta-heurístico populacional, e que também fosse capaz de adaptar os seus valores de parâmetros de controle durante o processo de otimização, o que é crucial para aumentar a velocidade de convergência e reduzir o risco de estagnação da população durante o processo de otimização. Para avaliar o desempenho e eficiência dos algoritmos propostos, as duas versões, juntamente com alguns algoritmos estado da arte referentes a variantes do algoritmo de evolução diferencial, foram aplicados a três estudos de casos formado por conjuntos de funções propostos para o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Congress on Evolutionary Computation de 2005, 2011 e 2013 e seus resultados foram comparados. Para analisar os resultados obtidos em cada um dos estudos de caso, e, assim, analisar o desempenho dos algoritmos propostos, foram utilizados os testes não paramétricos de Mann-Whitney e o teste post hoc de Friedman. Os resultados experimentais obtidos mostram que, analisando-se de uma maneira global, as duas versões do algoritmo de Evolução Diferencial Híbrida Auto Adaptativa apresentam um excelente desempenho, demonstrando, deste modo, sua eficácia e eficiência. Uma vez avaliados seus desempenhos, as duas abordagens foram aplicadas na realização da calibração automática de um modelo responsável por calcular a pressão de combustível no rail em motores diesel com sistema common rail e na realização da calibração automática de um modelo responsável por calcular a pressão do ar no coletor de admissão em motores a gasolina. Os resultados obtidos demonstram a factibilidade e a eficiência da utilização dos algoritmos de otimização propostos nesta dissertação na realização de calibração automática. Palavras-chave: Evolução diferencial. Otimização mono-objetivo. Metaheurísticas. Calibração de motores automotivos. Calibração automática. / Abstract: The growing demand for improving fuel economy and performance, tighter emissions standards, strict vehicle safety regulations and higher requests for driving comfort have led to an exponential increase of the automotive software complexity over the past few years, which resulted in an increase in the number of control parameters to be calibrated. As a consequence, the calibration process will require a higher effort and a significant amount of time will be spent to achieve an optimized calibration to meet all the project requirements. In this sense, optimization algorithms based on differential evolution are an useful tool to perform automatic calibration of the control parameters due to its ability to find appropriate solutions to complex optimization problems. Therefore, the main objective of this thesis is the development of a new version of an algorithm based on differential evolution for solving bound-constrained single-objective optimization problems and the application of this algorithm to perform automatic calibration of some software functions used by the automotive engine management systems. In this thesis it is presented two version of an algorithm, so-called Hybrid Self Adaptive Differential Evolution, which was developed based on the differential evolution ideas. The aim of the development of these two approaches presented on this thesis was to create an algorithm with a good balance between exploration and exploitation, which is important to increase the accuracy and efficiency of a population-based stochastic algorithm, and which is able to adapt its control parameters values over the optimization process, which is also crucial to increase the speed convergence and reduce the risk of search stagnation. To verify the performance of the proposed approaches, the two versions, along with some state-of-arts differential evolution algorithms, were tested over three case studies, composed of sets of benchmark functions proposed for the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Congress on Evolutionary Computation of 2005, 2011 and 2013, and their results were compared. To evaluate the results obtained in each of the case study, and thus analyze the performance of the proposed algorithms, the non-parametric tests of Mann-Whitney and Friedman were used. An overall analysis of experimental results shows that the two versions of the Hybrid Self Adaptive Differential Evolution algorithm have an exceptional performance, which demonstrates the effectiveness and efficiency of the proposed algorithms. After evaluating their performance, both approaches have been employed to perform, firstly, an automatic calibration of a model responsible for estimation of the fuel rail pressure on a common rail diesel engine and then to perform an automatic calibration of a model responsible for estimation of the air pressure in the intake manifold on a gasoline engine. The results demonstrate the feasibility and efficiency of the proposed algorithms to perform automatic calibration. Key words: Differential evolution. Single-objective optimization. Metaheuristics. Automotive engine calibration. Automatic calibration

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:22:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-08-25Bitstream added on 2014-06-13T20:48:54Z : No. of bitstreams: 1 espinhosa_drs_me_prud.pdf: 812310 bytes, checksum: 523e8c58d62ab6b4c0194742e34aa362 (MD5) / Em geral, um sistema móvel de mapeamento é caracterizado por um veículo automotor com um par de vídeo-câmaras montado sobre seu teto e sensores de posicionamento e navegação, tais como receptores GPS e sensores inerciais (acelerômetros, giroscópios, hodômetros etc), embarcados no interior do veículo. O processo de mapeamento topográfico e/ou cadastral com base nestes sistemas móveis consiste em capturar imagens das vias de transporte, fazer a determinação da orientação das imagens por meio da combinação de técnicas de posicionamento geodésico e técnicas fotogramétricas, armazenar as imagens georreferenciadas em um banco de imagens e daí extrair feições de interesse e representá-las cartograficamente. Os resultados mostraram que a utilização da injunção da estéreo-base tem influência em aumentar a convergência das câmaras em aproximadamente 0,1º sexagesimal e não melhorou as estimativas das coordenadas dos pontos no espaço objeto em nível de significância de 5%, nem influenciou o cálculo dos parâmetros de orientação interior. Os testes realizados com observações de qualidade pixel e subpixel indicaram que o uso de medidas subpixel é recomendado. Por meio da determinação das diferenças dos ângulos de orientação das imagens, verifica-se que os eixos ópticos não estão realmente paralelos e ortogonais à estéreo-base, há uma pequena convergência (aproximadamente 0,5º sexagesimal) e não estão no mesmo plano (desvio de aproximadamente 0,8º sexagesimal). / In general, a land-based mobile mapping system is featured by a vehicle with a pair of video cameras mounted on its roof and positioning and navigation sensors such as GPS receivers and inertial sensors (accelerometers, gyros, odometers etc) loaded in the vehicle. The topographic and/or cadastral mapping process based on these mobile systems consists on capturing road images, determining the image orientation by geodetic and photogrammetric techniques, saving the georeferenced images in an image database and then extracting and mapping interest features. The results show that the stereo base constraint has influence on to increase camera convergence on 0.1 sexagesimal degree and improves but not significantly, in 5% level, the object point X coordinate estimation, and has minor influence on the interior orientation parameters. The experiments with pixel and subpixel observation indicated that subpixel quality is recommended. Finally, considering the differences of the image orientation angles, it is verified that the optical axes are not truly parallel and orthogonal to the stereo base. In other words, there is a little convergence (0.5 sexagesimal degree) between the optical axes and they are not in the same plain (0.8 sexagesimal degree deviation).

Orientador: João Fernando Custódio da Silva / Banca: Jorge Luís Nunes e Silva Brito / Banca: Aluir Porfírio Dal Poz / Resumo: Em geral, um sistema móvel de mapeamento é caracterizado por um veículo automotor com um par de vídeo-câmaras montado sobre seu teto e sensores de posicionamento e navegação, tais como receptores GPS e sensores inerciais (acelerômetros, giroscópios, hodômetros etc), embarcados no interior do veículo. O processo de mapeamento topográfico e/ou cadastral com base nestes sistemas móveis consiste em capturar imagens das vias de transporte, fazer a determinação da orientação das imagens por meio da combinação de técnicas de posicionamento geodésico e técnicas fotogramétricas, armazenar as imagens georreferenciadas em um banco de imagens e daí extrair feições de interesse e representá-las cartograficamente. Os resultados mostraram que a utilização da injunção da estéreo-base tem influência em aumentar a convergência das câmaras em aproximadamente 0,1º sexagesimal e não melhorou as estimativas das coordenadas dos pontos no espaço objeto em nível de significância de 5%, nem influenciou o cálculo dos parâmetros de orientação interior. Os testes realizados com observações de qualidade pixel e subpixel indicaram que o uso de medidas subpixel é recomendado. Por meio da determinação das diferenças dos ângulos de orientação das imagens, verifica-se que os eixos ópticos não estão realmente paralelos e ortogonais à estéreo-base, há uma pequena convergência (aproximadamente 0,5º sexagesimal) e não estão no mesmo plano (desvio de aproximadamente 0,8º sexagesimal). / Abstract: In general, a land-based mobile mapping system is featured by a vehicle with a pair of video cameras mounted on its roof and positioning and navigation sensors such as GPS receivers and inertial sensors (accelerometers, gyros, odometers etc) loaded in the vehicle. The topographic and/or cadastral mapping process based on these mobile systems consists on capturing road images, determining the image orientation by geodetic and photogrammetric techniques, saving the georeferenced images in an image database and then extracting and mapping interest features. The results show that the stereo base constraint has influence on to increase camera convergence on 0.1 sexagesimal degree and improves but not significantly, in 5% level, the object point X coordinate estimation, and has minor influence on the interior orientation parameters. The experiments with pixel and subpixel observation indicated that subpixel quality is recommended. Finally, considering the differences of the image orientation angles, it is verified that the optical axes are not truly parallel and orthogonal to the stereo base. In other words, there is a little convergence (0.5 sexagesimal degree) between the optical axes and they are not in the same plain (0.8 sexagesimal degree deviation). / Mestre

Orientador: Roberto Lyra Villas Bôas / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Antonio de Pádua Sousa / Banca: Eduardo Henrique Mendes dos Santos / Banca: Thais Regina de Souza / Resumo: Aplicar a lâmina de água no momento adequado e na quantidade necessária é de fundamental importância para o êxito do empreendimento agrícola irrigado. Para isso, faz-se necessário adotar técnicas de manejo de irrigação que auxiliem na melhor tomada de decisão. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de calibrar tanques evaporímetros de diferentes diâmetros e de baixo custo, com o intuito de avaliar a possibilidade de seu uso para o monitoramento da irrigação em ambiente protegido. O experimento foi conduzido em ambiente protegido na área experimental da Unidade Educacional de Produção de Olericultura do Instituto Federal Goiano, Campus Urutaí, estado de Goiás. Adotou-se o delineamento experimental em blocos casualizados com quatro tratamentos (diferentes diâmetros de tanque evaporímetro) e quatro repetições, totalizando 16 parcelas experimentais, representadas por canteiros de dimensões de 4 m de comprimento por 1 m de largura. Os tanques evaporímetros foram confeccionados com altura padrão de 24 cm, entretanto com diâmetros distintos 52, 43, 35 e 28 cm de diâmetros internos, sendo T1, T2 T3 e T4, respectivamente. Para confecção foram aproveitados tambores metálicos reutilizáveis. As pinturas interna e externa foram feitas com tinta látex prata. Os tratamentos foram constituídos de tanques de diferentes diâmetros internos resultando em níveis de reposição de água no solo, após leitura da evaporação obtida pelos tanques evaporímetros. As leituras foram realizadas com auxilio de uma régua milimétrica fixada na parede interna em todos os tanques... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Apply a irrigation depths layer at the right time and in the needed amount is fundamental to the success of irrigated agricultural enterprise. For this, it is necessary to adopt techniques of irrigation management that assist in making better decision. This work was developed with the aim of gauging evaporimeters tanks of different diameters and low cost, in order to evaluate the possibility of their use for monitoring irrigation in greenhouses. The experiment was conducted in a greenhouse at the experimental area of the Educational Unit of Production of Vegetable Crops of the Federal Institute Goiano, Campus Urutaí, state of Goiás. The experiment was set up as a randomized block design with four treatments (different diameters of evaporimeter tanks) and four replications, being a total of 16 experimental plots represented by beds of dimensions of 4 m long and 1 m wide. Evaporimeter tanks were manufactured with standard height of 24 cm, however with different diameters 52, 43, 35 and 28 cm internal diameter, being T1, T2, T3 and T4, respectively. To make it, it was utilized reusable metal drums. The internal and external paintings were made with latex paint silver. The treatments consisted of tanks of different internal diameters resulting in replacement levels of water in the soil, after reading obtained by evaporation in the evaporimeter tanks. Readings were taken with the help of a millimeter ruler attached to the inside wall in all evaporimeter tanks. It was used as test plant lettuce cv. Veronica. The variables analyzed were: plant height, number of leaves, fresh weight, dry weight, productivity and efficiency of water use. The results showed that it is possible to recommend the use of evaporimeter tanks developed in this work to assist the irrigation management in a protected environment. The calibration methodology... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Antonio Maria Tommaselli / Resumo: Com o aumento do uso das câmaras digitais não métricas em aplicações fotogramétricas, tem crescido a necessidade pela calibração destas câmaras e pela freqüência de realização desta. Com o objetivo de tornar mais simples a utilização e a automação desta etapa, foi desenvolvido um modelo matemático para calibração que usa feições retas, baseado no modelo dos planos equivalentes, com estimação dos parâmetros pelo método combinado. O modelo foi implementado em linguagem C++ em conjunto com o método convencional que usa as equações de colinearidade, de modo a permitir tanto a calibração com pontos quanto com retas. O método foi testado com dados simulados e dados reais e apresentou resultados satisfatórios, compatíveis com o modelo convencional. Para os experimentos com dados reais, foi ainda implementado um programa de extração de bordas com precisão subpixel. / Abstract: Nowadays, digital cameras have been more and more employed in photogrammetric applications. However, the geometric of common camera is not rigid as metric cameras. Therefore, the need for camera calibration has been increasing; moreover it is important to be frequent. The use of straight lines can lead to an easy and fast camera calibration process due to the promising possibility of automation in the line extraction process. Following this thought, a mathematical model, based on the model of equivalent planes, was developed to include inner orientation parameters, using straight lines. This model was implemented using the unified method of adjustment with weight constraint to the parameters. The implemented program was tested using simulate and real data. The results have shown the developed model is comparable to the conventional one using control points. A feature extraction method aiming sub-pixel precision was implemented as well. / Mestre

Utilizando observações de 327 estrelas, na sua maioria gigantes de tipos espectrais G e K, tenta-se obter uma calibração empírica para o sistema fotométrico CBVRIj. Este é um sistema de banda larga, que permite observações de estrelas mesmo fora da Galáxia. / Observations of 327 stars, mostly giants of spectral types G and K, are used in the search of an empirical calibration to the CBVRIj photometric system. This is a wide band system, which allows observations of stars even out of the galaxy.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Larissa Stefane Vieira Rodrigues (larissarodrigues@bce.unb.br) on 2014-11-20T15:56:21Z No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-26T17:43:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T17:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JorgeDeLaRosaGonzález.pdf: 3823423 bytes, checksum: 531f609fbe108e4ed9d166a622d85bca (MD5) / Neste trabalho estuda-se o problema da interação solo-estrutura, vinculado ao comportamento de fundações profundas tipo estaca isolada, carregadas lateralmente de forma monotônica, empregando a Modelagem Numérica e Constitutiva, a Teoria da Plasticidade e o Método dos Elementos Finitos (M.E.F). Consideram-se as principais deficiências que os métodos analíticos não têm conseguido resolver e empregam-se adequados modelos constitutivos tanto para o solo (Modelagem Geotécnica) como para as estacas (Modelagem Estrutural). Abordam-se os aspectos correspondentes ao processo de Modelagem, Calibração e Validação dos modelos propostos e tratam-se vários temas de interesse referentes às fundações profundas com o objetivo de estudar o seu comportamento. Primeiro trata-se o tema da determinação da capacidade de carga comparando o método analítico de Broms (1964) com os resultados obtidos da modelagem numérica via (M.E.F). Posteriormente realiza-se um estudo de sensibilidade aplicando o método probabilístico (FOSM), considerando os principais parâmetros geotécnicos relacionados com o comportamento tenso-deformacional de estacas carregadas lateralmente. Por último aborda-se o fenômeno da interação solo-estaca considerando o Modelo de Dano Plástico para o concreto (Concrete Damage Plasticity), conseguindo reproduzir o verdadeiro comportamento das estacas para toda a faixa de cargas ao compará-lo com provas de cargas reais. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work studies the problem of soil-structure interaction linked to the behavior of deep foundations, monotonic and laterally loaded pile, using Numerical and Constitutive Models, Theory of Plasticity and the Finite Element Method. The present research considered the major deficiencies that the analytical methods have not been able to resolve and used appropriate constitutive models for both, the soil (Geotechnical Modeling) and the pile (Structural Modeling). Aspects for the Modeling Process, Calibration and Validation of the proposed models are discussed and several issues of interest relating to deep foundations in order to improve the understanding of their behavior are studied. Firstly the load capacity is determined comparing the analytical Broms (1964) method with results of the numerical models (M.E.F). Subsequently a sensitivity study using the (FOSM) probabilistic method is performed, considering the main geotechnical parameters involved in the behavior of laterally loaded piles. Finally interaction soil-pile phenomenon is discussed considering the Damage Plasticity Model for concrete, achieving reproduce the true behavior of the piles for the entire load range when compared with lateral load test results.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-08T10:59:20Z No. of bitstreams: 1 2014_AlexandreMorenoRichwinFerreira.pdf: 2706758 bytes, checksum: d813aed32b893e949ae58cb872d8bd5b (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-10T13:12:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlexandreMorenoRichwinFerreira.pdf: 2706758 bytes, checksum: d813aed32b893e949ae58cb872d8bd5b (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-10T13:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AlexandreMorenoRichwinFerreira.pdf: 2706758 bytes, checksum: d813aed32b893e949ae58cb872d8bd5b (MD5) / Este trabalho analisa a qualidade de produtos cartográficos obtidos a partir câmeras de pequeno formato (não métricas) transportadas por um micro veículo aéreo não tripulado (VANT), em comparação com resultados obtidos com câmara fotogramétrica de grande formato e levantamento com uso de LIDAR (Light Detection And Ranging) aerotransportado. Para isso, foram realizados três aerolevantamentos com um micro VANT, em áreas com condições distintas. A primeira etapa da pesquisa consistiu na calibração de uma câmera de pequeno formato, inicialmente em laboratório e em seguida em campo. Os resultados das calibrações foram comparados e refinados para teste em aerolevantamento. Na análise foi realizado um levantamento em zona rural de Minas Gerais, e os dados foram processados utilizando os parâmetros de orientação interior obtidos previamente durante a calibração. Foram obtidos 26 pontos de apoio em campo por meio do uso de receptor GNSS. Estes pontos foram distribuídos na área para a orientação exterior das imagens e controle planimétrico e altimétrico dos produtos obtidos. Verificou-se que os dados processados possuíam variação de acordo com a metodologia usada, porém com precisão suficiente para realizar mapeamentos planimétricos na escala de até 1:250 e geração de curvas de nível com equidistância de até 50cm, mantendo-se no padrão A segundo classificação do PEC. Após as análises da calibração da câmera, avaliou-se a precisão de um MDE, obtido com a mesma câmera da etapa anterior, comparando-o com modelos obtidos a partir de câmera de grande formato e LIDAR. Além da precisão, estudaram-se as características e diferenças nas nuvens de pontos obtidas pelos diferentes métodos. Por fim, foi investigada a relação entre o número de pontos de apoio em campo e a precisão do MDE, para entender e estimar um número de pontos de apoio necessários em aplicações futuras. As análises realizadas sugerem que a utilização de micro VANT e câmara de pequeno formato para a realização de aerolevantamentos é viável do ponto de vista posicional. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper analyzes the quality of cartographic products obtained from an Unmanned Air Vehicle (UAV), compared to results obtained from methods already established. Four aerial surveys were conducted with micro UAV in areas with different conditions. The first stage of the research consisted of calibrating a small-format camera with the co-linearity method, initially in the laboratory and then in the field. The results of the calibration were compared and refined to be tested in aerial survey. In the next step an aerial survey was conducted in a rural area of Minas Gerais state, and the data were processed using the interior orientation parameters previously obtained during calibration. Ground control points obtained with GNSS receiver were distributed in the area for exterior orientation of the images and planimetric and altimetric control of the products obtained. Some variations in the results were found accordingly to the methodology used, but with enough precision to perform planimetric mappings with scale of 1:250 and generate a contour interval of 50 cm, which is enough to remain in class A of PEC classification. After analysis of camera calibration, in the second stage, the precision of a DEM obtained with the small-format camera was evaluated, in comparison with models derived from large-format camera and LIDAR. Besides the precision, the characteristics and differences in the point clouds obtained by different methods were analyzed. Finally, we investigated the relationship between the number of ground control points in the field and the accuracy of the DEM, to understand and estimate the correct GCP number in future applications. The results suggest that the use of micro UAV and small-format camera for conducting aerial surveys is feasible from a positional point of view.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de pós-graduação em Ciências Mecâncias, 2008. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-13T23:30:04Z No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-05-13T23:30:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-05-13T23:30:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / A grande maioria dos sistemas atuais de digitalização tridimensional de superfícies baseia-se no uso de sensores de posicionamento para a medição da rotação de uma fonte emissora de luz. Esses sensores impõem restrições sobre o volume e a distância de trabalho do digitalizador e, como a reconstrução é normalmente baseada em equações de triangulação, eles também geram incertezas de medição devido à relação não-linear entre a posição angular e a distância. Para superar essas dificuldades, removendo a necessidade do uso de sensores angulares de posição de alto custo e aumentando a distância de medição, apresenta-se nesse trabalho o desenvolvimento de um sistema de digitalização tridimensional de superfícies compacto, de fácil transporte e auto-calibrável. Com o uso de técnicas de visão computacional elimina-se a necessidade de qualquer tipo de sensor de posicionamento e com o sistema de auto-calibração desenvolvido dispensa-se a necessidade de outros sistemas de medição para a calibração. Todas as técnicas de calibração de câmeras, processamento de imagens e a arquitetura completa do sistema são discutidas e apresentadas junto com um comparativo do sistema desenvolvido e sistema comerciais e em desenvolvimento em diferentes instituições de pesquisa e desenvolvimento. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Most of today’s 3D laser scanning systems for object model digitalization rely on angular position sensors to measure rotation of a laser diode and to reconstruct the object. However, those types of sensors restrict the object size in target and its distance from the image sensor, since reconstruction is usually based on equations for geometric triangulation, leading to high measurement errors due to the non-linear relation between angular positions and distances. In order to overcome the need of high cost angular position sensors and to increase measurement distances it is proposed here a 3D surface scanner based on computer vision that is compact, easy to transport and self-calibrated. The system calibration includes camera calibration using radial alignment constraints, image processing routines and determination of system parameters. The complete system architecture with two laser diodes and a single camera is shown, the theoretical basis, hardware implementation and practical results obtained are presented, discussed and compared with different systems available.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-06-19T12:41:33Z No. of bitstreams: 1 PDF - Sheila Catarina de Oliveira.pdf: 372378827 bytes, checksum: 86635fa0b3f8f6691b4eb838b7559557 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-07-03T17:46:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Sheila Catarina de Oliveira.pdf: 372378827 bytes, checksum: 86635fa0b3f8f6691b4eb838b7559557 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-03T17:46:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Sheila Catarina de Oliveira.pdf: 372378827 bytes, checksum: 86635fa0b3f8f6691b4eb838b7559557 (MD5) Previous issue date: 2018-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cachaça is a distilled beverage derived from the sugarcane juice. Considered one of the most consumed alcoholic beverages in Brazil and around the World, this alcoholic beverage has great influence in the economy of several Brazilian regions and it has attracted the interest of researchers from the most diverse science areas. The increase in the consumption and in the production of cachaça made it mandatory to establish a regulation regarding the quality control procedures. However, the methods currently applied have several disadvantages, such as being expensive and time-consuming. In this context, this dissertation aimed to develop an alternative method of analysis, using chemometric methods in association with infrared spectroscopy. The samples of commercial cachaça from different regions of Brazil were analyzed according to the standards established by the current legislation in the country regarding the physical-chemical properties: acidity, density, alcoholic content, lead and copper. Infrared spectroscopy spectra were collected in the range between 12000 and 4000 cm^-1 (NIR) and 4000 and 400 cm^-1(MIR). The unsupervised pattern recognition method of principal component analysis (PCA) was applied for an exploratory analysis of the data in order to identify patterns and clustering among the samples produced in the recently extinct Microregion of Brejo Paraibano. Partial least squares regression (PLSR) was used in the development of calibration models for the determination of physical-chemical parameters. All regression models constructed to predict the parameters of interest showed higher determination coefficients and smaller prediction errors in the spectral region of NIR. The values of R^2 , RMSECV and RMSEP were 0,977, 0,63 and 1,06 for the alcoholic content model and 0,960, 0,0014 e 0,0019 for the density model. The models constructed to predict the total acidity of the samples presented unsatisfactory results (R2=0,588, RMSECV=14,9074) and therefore were not used in the external calibration stage. These results demonstrate the potential of infrared spectroscopy analyzes for accurate prediction of density and alcohol contents of cachaça samples. Comparative tests using the MIR spectra resulted in higher values of values and lower determination coefficients. Therefore, it is possible to conclude that NIRS is a better option for the development of multivariate models of cachaça samples. Regarding the application PCA analysis, three assumptions were evaluated: there is a formation of defined groupings based on the producing region (using NIR and MIR); there is a formation of clusters according to alcoholic content limits (NIR) and finally; the samples can be grouped based on their physical-chemical results. The first two attempts did not present the formation of any group. However, the third application returned interesting results, allowing the grouping of samples in relation to their copper and calcium composition. Density and alcoholic concentration were also responsible for the discrimination of a group of samples. / A cachaça é uma bebida fermentodestilada oriunda do caldo de cana de açúcar. Considerada uma das bebidas alcoólicas de maior consumo no Brasil e no mundo, possui grande influência na economia de diversas regiões brasileiras e tem atraído cada vez mais o interesse de pesquisadores das mais diversas áreas. O aumento no consumo e na produção da cachaça tornou imprescindível o estabelecimento de uma legislação para o controle de qualidade da bebida. No entanto, os métodos utilizados atualmente apresentam inúmeras desvantagens, como uso de reagentes nocivos, alta demanda de tempo e investimento. Nesse contexto, essa dissertação visou o desenvolvimento de metodologias de análise alternativas, utilizando métodos quimiométricos em associação com a espectroscopia no infravermelho para o controle de identidade e de alguns parâmetros de qualidade do produto. As amostras de cachaça comerciais provenientes de diversas regiões do Brasil foram analisadas segundo os padrões de identidade e qualidade estabelecidos pela legislação vigente no país com relação aos parâmetros acidez, densidade, teor alcoólico, chumbo e cobre. Os dados de espectroscopia infravermelho foram obtidos na faixa entre 12000 e 4000 cm^-1 para o infravermelho próximo (NIR), e de 4000 e 200 cm^-1 para o infravermelho médio (MIR). O método de reconhecimento de padrões não-supervisionado de análises de componentes principais (PCA) e o método de regressão pelos mínimos quadrados parciais (PLSR), foram utilizados no desenvolvimento de métodos para a determinação dos teores dos parâmetros físico-químicos e na análise exploratória dos dados com o objetivo de identificar padrões de agrupamento e separação de amostras produzidas na recentemente extinta Microrregião do Brejo Paraibano. Todos os modelos de regressão construídos para a predição dos parâmetros de interesse apresentaram coeficientes de determinação mais elevados e menores erros de predição na região espectral do NIR das amostras de cachaça. Os valores de R^2, RMSECV e RMSEP foram de 0,977, 0,63 e 1,06 para o modelo do teor alcoólico e de 0,960, 0,0014 e 0,0019 para o modelo da densidade. Os modelos construídos para a predição da acidez total das amostras, apresentaram valores insatisfatórios (R =0,588, RMSECV=14,9074) e por isso não foram utilizado na etapa de calibração externa. Estes resultados demonstram a potencialidade das análises por espectroscopia de infravermelho NIR para predição acurada dos teores de densidade e álcool de amostras de cachaça. Os testes comparativos utilizando os espectros MIR resultou em altos valores de erro e baixos coeficientes de determinação, sendo possível concluir que a NIRS é uma melhor opção para o desenvolvimento de modelos multivariados de cachaças. Com relação a aplicação da análise de componentes principais foram avaliadas 3 situações: formação de agrupamentos definidos 2 baseados na região produtora (utilizando NIR e MIR); formação de agrupamentos de acordo com a conformidade ou não em relação ao teor alcoólico (NIR) e por fim a avaliação do comportamento das amostras com relação aos dados das análises de referência. As duas primeiras tentativas não apresentaram a formação de nenhum grupo. No entanto, a terceira aplicação retornou resultados interessantes, possibilitando o agrupamento de amostras em relação ao teor dos metais cobre e cálcio em sua composição.