[pt] A reconstrução de câmera é um dos problemas fundamentais da visão computacional. Sistemas de software desta área utilizam modelos matemáticos de câmera, ou câmeras virtuais, para, por exemplo, interpretar e reconstruir a estrutura tridimensional de uma cena real a partir de fotos e vídeos digitais ou para produzir imagens sintéticas com aparência realista. As técnicas de reconstruçã de câmera da visão computacional são aplicadas em conjunto com técnicas de realidade virtual para dar origem a novas aplicações chamadas de aplicações de realidade aumentada, que utilizam câmeras virtuais para combinar imagens reais e sintéticas em uma mesma foto digital. Dentre os diversos usos destes tipos de aplicação, este trabalho tem particular interesse naqueles que tratam de visitas aumentadas a edificações. Nestes casos, fotos de edificações — tipicamente de construções antigas ou ruínas — são reconstruídas a partir de modelos virtuais que são inseridos em meio a tais fotos digitais com a finalidade de habilitar a visão de como essas edificações eram em suas estruturas originais. Nesse contexto, este trabalho propõe um método semi-automático e eficiente para realizar tal reconstrução e registrar câmeras virtuais a partir de fotos reais e modelos computacionais de edificações, permitindo compará-los através de superposição direta e disponibilizando uma nova maneira de navegar de forma tridimensional por entre diversas fotos registradas. Tal método requer a participação do usuário, mas é projetado para ser simples e produtivo. / [en] Camera reconstruction is one of the major problems in computer vision. Software systems in that field uses mathematical camera models, or virtual cameras, for example, to interpret and reconstruct the tridimensional structure of a real scene from a set of digital pictures or videos or to produce synthetic images with realistic looking. Computer vision technics are applied together with virtual reality technics in order to originate new types of applications called augmented reality applications, which use virtual cameras to combine both real and synthetic images within a single digital image. Among the many uses of these types of applications, this work has particular interest in those concerning augmented visits to buildings. In these cases, pictures of buildings — typically old structures os ruins — are reconstructed from virtual models that are inserted into such pictures allowing one to have the vision of how those buildings were on they original appearance. Within this context, this work proposes a semi-automatic and efficient method to perform such reconstructions and to register virtual cameras from real pictures and models of buildings, allowing comparing them through direct superposing and making possible to navigate in a tridimensional fashion between the many registered pictures. Such method requires user interaction, but it is designed to be simple and productive.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2013-12-05T21:54:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275114.pdf: 2688896 bytes, checksum: 4f5b952688a96fca3ee1237450387a72 (MD5) / A crescente necessidade de comprovar a qualidade de produtos, seja por imposição de mercado ou como meio de garantir a conformidade aos critérios estabelecidos em regulamentos técnicos, tende a ampliar a procura por serviços metrológicos de ensaios e análises e, conseqüentemente, a demanda por calibrações. A baixa oferta de serviços credenciados associada ao aumento da demanda por esses serviços sinaliza oportunidades para novos empreendimentos metrológicos no País. No entanto, a experiência prática de consultores em gestão de empreendimentos metrológicos vem demonstrando que uma tomada de decisão de investimento nesse tipo de negócio nem sempre obedece à lógica do senso comum. Diante dos desafios inerentes a elaboração de propostas com vistas a captar recursos para investimentos em infraestrutura laboratorial, faz-se necessário o gasto maior de recursos financeiros e de tempo para controlar os riscos associados à qualidade das premissas assumidas. Com o intuito de reduzir os custos com realização dos estudos de investimento em empreendimentos metrológicos e garantir uma abordagem qualificada ao tema, foi desenvolvida uma metodologia para o estudo de viabilidade de implantação de laboratórios de calibração, ensaios e análises. A metodologia desenvolvida incorpora as tradicionais técnicas de análise de investimentos, além de aspectos relacionados à análise estratégica de investimentos. A incorporação da análise estratégica de investimentos na metodologia permite que a viabilidade estratégica do empreendimento seja considerada na tomada de decisão.

[pt] Esta Dissertação de Mestrado apresenta o desenvolvimento de uma nova ponte de medição para a calibração de resistores padrão de corrente alternada.O circuito equivalente de resistores em corrente alternada foi apresentado e analisado, parâmetros para caracterizar o resistor foram definidos.Em seguida, métodos e construções para minimizar as impedâncias espúrias de resistores padrão de corrente alternada foram apresentados e as soluções mais importantes foram detalhadas. A teoria e a construção de resistores calculáveis e sua utilização como padrão de constante de tempo foi resumida. Vários tipos foram descritos e o projeto de desenvolvimento de um resistor calculável foi detalhado.Várias pontes de medição para essa finalidade, desenvolvidas por laboratórios primários, foram apresentadas e analisadas, em especial a ponte desenvolvida por Ramm no PTB. Essa análise foi importante para dar orientação ao desenvolvimento da nova ponte. Para se chegar à nova ponte, os circuitos fundamentais foram mostrados e passo a passo foram acrescentados, levando em conta os componentes e recursos existentes no Laboratório.Por causa da falta de diversos componentes, como divisores indutivos especiais, geralmente usados em outras pontes, foi necessário aceitar compromissos e, apesar das limitações, tentar realizar o melhor possível desempenho da nova ponte. Por último, a exatidão da nova ponte foi verificada e a medição da constante de tempo foi calibrada. A exatidão e as incertezas foram especificadas.

[pt] Medidores do tipo clamp-on, com trajetória ultrassônica única, são muito sensíveis ao perfil de velocidade do escoamento para medição de vazão e devem ser utilizados, para maior confiabilidade metrológica, quando o escoamento está completamente desenvolvido. Esta não é a condição normal de utilização em plataformas de petróleo, onde pequenos trechos retos estão normalmente disponíveis. Estudos numérico e experimental comprovaram que para trajetórias ultrassônicas simétricas, a média aritmética dos valores indicados pelo medidor de vazão praticamente independe dos componentes não-axiais de velocidade do escoamento em desenvolvimento em trechos retos com comprimento superior a dez diâmetros da tubulação. A trajetória única foi assegurada por meio de um dispositivo mecânico introduzido que posiciona o plano dos sensores em ângulos de 45 graus em relação à horizontal, assim permitindo medições em outras trajetórias ultrassônicas, procedimento que mostrou minimizar a incerteza associada à medição de vazão. A caracterização metrológica deste procedimento de medição, qualifica o medidor para ser utilizado como padrão itinerante em calibração in situ de medidores de vazão, o que evita a sua retirada para calibração em laboratório. A metodologia alternativa de calibração proposta foi validada experimentalmente em loop especiamente construido na PUC-Rio para reproduzir as condições de medição em campo. / [en] Clamp-on type flow meters, with one single ultrasonic path, are very sensitive to the velocity profile in flow rate measurement and must be used, for greater metrological realiability, when the flow is completely developed. This is not the normal condition of use on oil production platforms, where small straight pipelines are usually available. Numerical and experimental studies have shown that for symmetric ultrasonic paths, the arithmetic mean of the values indicated by the flow meter is practically independent of non-axial velocity components in developing flows in straight pipeline equivalent lengths larger than ten pipeline diameters. The single path was secured by means of an introduced mechanical device that positions the sensor plane every 45 degree angle to the horizontal, thus allowing measurements at other ultrasonic paths, procedure that showed to minimize the uncertainty associated with the flow measurement. The metrological characterization of this measurement procedure, qualifies the meter to be used as a in situ traveling calibration standard of flow meters, which prevents its removal for calibration in laboratory. The alternative methodology calibration proposed was validated experimentally in loop especially built at PUC-Rio to reproduce the field measurement conditions.

[pt] Nesse trabalho, descreve-se o desenvolvimento de uma calibração do sistema de interrogação dos espectros das redes de Bragg baseando-se em uma simulação numérica adotada de testes experimentais. O objetivo é calibrar a técnica de demodulação óptica utilizando dois filtros de transmissão fixos, procurando-se principalmente a posição verdadeira dos sensores. O espectro refletido de uma rede tem uma forte dependência com o espectro da luz incidente que resultará em uma deformação no espectro refletido da rede, gerando um desvio no sensor detectado. A metodologia é gerar uma perturbação na fonte de luz e analisar a leitura do espectro da rede. Esse desvio gerado na leitura espectral é associado à potência óptica lida nos fotodetectores com a posição do comprimento de onda do sensor; as leituras indicadas são proporcionais ao grau de superposição entre os espectros do sensor e dos filtros. A calibração é enfatizada em simulações comparando-se com resultados experimentais e será recuperado principalmente o espectro deformado da rede por um espectro indicado que fornecerá a informação correta da posição do sensor. A simulação conclui em uma recuperação do espectro deformado, diminuindo incertezas de medição e da posição do sensor comparando-se com medidas experimentais proporcionando bons resultados. / [en] The development of a calibration system for Fiber Bragg Grating sensors based on two fixed spectral filters has been described basing in adopted numeric simulation of experimental tests. The objective is to gage the technique of optical demodulação using two fixed transmission filters, being sought mainly the true position spectral of sensors. The reflected spectrum of a Bragg Grating has a strong dependence with the spectrum of the incident light that will result in a deformation to the reflected spectrum, generating a deviation in the sensor detected. The methodology will be to generate a disturbance in the light source and to analyze the reading of the spectrum Bragg Grating. That deviation in the position is associated to the potency optical work in the photodetectors with the position of wavelength sensor; the suitable readings in the photodetectors are proportional to the overlap degree among the spectra of the sensor and filters. The calibration will be emphasized in simulations being compared with experimental results, and to recover mainly the deformed spectrum of Bragg Grating sensor for a suitable spectrum that will give the correct information at the position of sensor. The simulation ends in a recovery of the deformed spectrum, reducing measurement uncertainties and of the position of sensor, being compared with experimental results.

[pt] Contribuindo para o desenvolvimento da confiabilidade metrológica, a presente dissertação de mestrado propõe um modelo integrado de gestão dos padrões metrológicos de referência utilizados na fabricação de medicamentos. Em sintonia às práticas laboratoriais e normas internacionais, o modelo proposto também incorpora o monitoramento de desempenho desses padrões e de instrumentos de processo utilizado entre calibrações sucessivas. O trabalho respalda-se em pesquisa relacionada às práticas correntes de gestão laboratorial conduzida junto a tradicionais laboratórios de calibração de instrumentos de processo da indústria farmacêutica. No contexto de distintas vertentes de análise, o modelo proposto incorpora os seguintes atributos considerados essenciais (i) gestão de padrões metrológicos; (ii) avaliação da relevância da instrumentação de processo para a qualidade; (iii) gestão para tratamento de não- conformidades; (iv) gestão da freqüência de calibração dos instrumentos de processo; (v) gestão da calibração na fabricação e (vi) gestão da calibração na validação de processos críticos de fabricação de medicamentos. A referida pesquisa realizada junto a esse setor de fabricação de medicamentos envolveu 36 laboratórios selecionados dentre aqueles com comprovada experiência e tradição no setor, localizados nos Estados do Rio de Janeiro e de São Paulo, pólo industrial onde se concentram expressiva produção nacional de medicamentos (cerca de 70%). Cada uma das linhas de análise relacionadas aos seis atributos de gestão laboratorial acima mencionados fundamenta-se nos critérios de avaliação: qualidade, produtividade e confiabilidade metrológica. / [en] The development of metrological reliability has received in recent years increasingly attention from metrologists. Confidence in measurements is a prerequisite in the manufacturing of pharmaceutical products The present Master`s Dissertation formulates an integrated managerial model for dealing with metrological reference measuring standards (étalons) used in the pharmaceutical sector. In full compliance with international standards and best laboratory practices, the proposed model incorporates the monitoring of performance of standards and instruments used during two successive calibrations. The work is based on a search related to the best current laboratorial practices developed in connection with laboratorial management in their relation with traditional calibration labs of process instruments operating in the pharmaceutical industry. In this context, the proposed model incorporates the following lines of analysis considered as essential ingredients in the proposed metrological reliability approach: (i) management of metrological standards; (ii) evaluation of the relevance of the process instrumentation for quality control; (iii) management for non-conformity treatment; (iv) management of the frequency of calibration of the process instruments; (v) management of the calibration in the manufacturing process and (vi) management of the calibration in the validation of the critical processes of the pharmaceutical industry. 36 among the most traditional pharmaceutical labs located in the states of Rio de Janeiro and São Paulo - responsible for nearly 70% of all pharmaceutical products in the country - were selected for the survey. For the sake of metrological analyses, each one of the 6 requisites listed above, was based on assessment criteria which included quality, productivity and metrological reliability.

[pt] A maioria dos robôs industriais da atualidade são programados para seguir uma trajetória pré-definida. Isto é suficiente quando o robô está trabalhando em um ambiente imutável onde todos os objetos estão em uma posição conhecida em relação à base do manipulador. No entanto, se a posição da base do robô é alterada, todas as trajetórias precisam ser reprogramadas para que ele seja capaz de cumprir suas tarefas. Outra opção é a teleoperação, onde um operador humano conduz todos os movimento durante a operação em uma arquitetura mestre-escravo. Uma vez que qualquer erro de posicionamento pode ser visualmente compensado pelo operador humano, essa configuração não requer que o robô possua alta precisão absoluta. No entanto, a desvantagem deste enfoque é a baixa velocidade e precisão se comparado com um sistema totalmente automatizado. O manipulador considerado nesta dissertação está fixo em um ROV (Remote Operating Vehicle) e é trazido até seu ambiente de trabalho por um teleoperador. A cada vez que a base do manipulador é reposicionada, este precisa estimar sua posição e orientação relativa ao ambiente de trabalho. O ROV opera em grandes profundidades, e há poucos sensores que podem operar nestas condições adversas. Isto incentiva o uso de visão computacional para estimar a posição relativa do manipulador. A diferença entre a posição real e a desejada é estimada através do uso de câmeras submarinas. A informação é enviada aos controladores para corrigir as trajetórias préprogramadas. Os comandos de movimento do manipulador podem então ser programados off-line por um sistema de CAD, sem a necessidade de ligar o robô, permitindo rapidez na validação das trajetórias. Esse trabalho inclui a calibragem tanto da câmera quanto da estrutura do manipulador. As melhores precisões absolutas obtidas por essas metodologias são combinadas para obter calibração in-situ da base do manipulador. / [en] The majority of today`s industrial robots are programmed to follow a predefined trajectory. This is sufficient when the robot is working in a fixed environment where all objects of interest are situated in a predetermined position relative to the robot base. However, if the robot`s position is altered all the trajectories have to be reprogrammed for the robot to be able to perform its tasks. Another option is teleoperation, where a human operator conducts all the movements during the operation in master-slave architecture. Since any positioning errors can be visually compensated by the human operator, this configuration does not demand that the robot has a high absolute accuracy. However, the drawback is the low speed and low accuracy of the human operator scheme. The manipulator considered in this thesis is attached to a ROV (Remote Operating Vehicle) and is brought to its working environment by the ROV operator. Every time the robot is repositioned, it needs to estimate its position and orientation relative to the work environment. The ROV operates at great depths and there are few sensors which can operate at extreme depths. This is the incentive for the use of computer vision to estimate the relative position of the manipulator. Through cameras the differences between the actual and desired position of the manipulators is estimated. This information is sent to controllers to correct the pre-programmed trajectories. The manipulator movement commands are programmed off-line by a CAD system, without need even to turn on the robot, allowing for greatest speed on its validation, as well as problem solving. This work includes camera calibration and calibration of the structure of the manipulator. The increased accuracies achieved by these steps are merged to achieve in-situ calibration of the manipulator base.

[pt] Nesta dissertação é realizada uma análise experimental da influência da pressão estática na medição de pressão diferencial com transmissores eletrônicos, dotados de sensores capacitivos ou sensores de silício ressonante, cuja tecnologia é amplamente difundida nos dias atuais por serem de elevada repetitividade, reprodutibilidade, exatidão e baixa histerese. A medição de pressão diferencial é amplamente utilizada na indústria de Petróleo, com o objetivo de medição de vazão, nível, entupimento de filtros e medição de interface óleo água. A calibração dos transmissores de pressão diferencial é feita no país a pressão atmosférica, não se preocupando com a influência da pressão estática do processo sobre seu desempenho. Como sua principal contribuição, o trabalho apresenta uma metodologia inovadora ainda não disponível no país de calibração de transmissores de pressão diferencial na pressão de operação, melhorando a confiabilidade e a incerteza das medições de vazão de líquidos e gases nas indústrias em geral. As faixas estudadas de pressão estática (0 a 20000 KPa) e diferencial (40 a 250 KPa), atendem a utilização interna da área de produção e exploração da Petrobras. A simples substituição da máquina de ensaio e seus instrumentos é suficiente para a calibração em uma faixa mais ampla, utilizando-se da mesma metodologia. Para alcançar os resultados, um dispositivo de amplificação de pressão foi desenvolvido neste estudo e utilizado em cada extremidade do transmissor de pressão, para aumentar a pressão desde valores próximos da atmosférica, que podem ser medidos com boa exatidão e repetitividade, até sua pressão de operação. Durante sua utilização, a pressão diferencial em suas extremidades é deduzida a partir dos valores medidos próximos da pressão atmosférica e do fator de amplificação. A incerteza dos resultados foi estimada e a metodologia foi utilizada para mostrar que a curva de calibração de um transmissor de pressão varia com sua pressão de operação. / [en] This paper deals with an experimental analysis of the static pressure influence upon the measurement of the differential pressure. Using capacitive or silicon resonator transducers, the electronic transmitters used in the experiment are thoroughly diffused nowadays due to their repetitiveness, reproducibility, accuracy and low hysteresis. The measurement of the differential pressure is widely employed in the petrol industry for determining the flow rate, level, blockage of filters and the oil-water interface. The calibration of the differential pressure transmitters is made in Brazil at atmospheric pressure, since there is little concern about the static pressure influence on the transducer performance. As a main contribution, this study presents a calibration methodology of differential pressure transmitters, still unavailable in the country, increasing its reliability and reducing the uncertainty of measuring the flow of liquid or gaseous substances. The ranges of the studied static pressure (from 0 to 20000 KPa) and differential pressure (from 40 to 250 KPa) cover Petrobras production and exploration operating conditions. The same methodology can be applied to wider ranges, by properly sizing the calibrating device and the related instruments. To achieve the results, a pressure amplification device was developed and used at each port of the pressure transmitter. A methodology was also developed in this study to determine the amplification factor from near atmospheric values, which can be measured very accurately, up to the operating pressure of the transmitter. Thus, during the calibration of a pressure transmitter, the pressure differential at the transmitter ports is deduced from the measured value at nearly atmospheric pressure and the amplification factor. The uncertainty of the results were estimated and the methodology was used for the calibration of a pressure transmitter, showing that its calibrating curve varies with the operating pressure.

[pt] Há uma crescente demanda pela criação de modelos computacionais representativos de objetos reais para projetos de engenharia. Uma alternativa barata e eficaz consiste na utilização de técnicas de Visão Computacional baseada em câmeras e projetores disponíveis no mercado de computadores pessoais. Este trabalho avalia um sistema óptico estéreo ativo para capturar formas geométricas de objetos utilizando um par de câmeras e um projetor digital. O sistema se baseia em idéias de trabalhos anteriores, com duas contribuições nesta dissertação. A primeira é uma técnica mais robusta de detecção de pontos notáveis em padrões de calibração das câmeras. A segunda contribuição consiste num novo método de ajuste de cilindros que visa aplicar o sistema estudado na inspeção de instalações de dutos industriais. As conclusões apresentadas procuram avaliar a robustez e precisão do sistema proposto como um instrumento de medidas em Engenharia. / [en] There has been a growing demand for creation of computer models based on real models for engineering projects. A cheap and effective alternative consists in using Computer Vision techniques based on cameras and projectors available at the personal computer market. This work evaluates a stereo optic system for capturing geometric shapes from objects using a pair of cameras and a single digital projector. The system is based on former works and a pair of contributions is obtained at this dissertation. The first contribution is a more robust technique for finding corners and points at cameras calibration patterns. And the second one consists on a new method for cylinder fit for inspecting industrial piping facilities with the studied system. The final conclusions evaluate the robustness and precision from the proposed system as a measurement tool for Engineering.

[pt] A dissertação tem por objetivo propor e validar um sistema gravimétrico para a calibração de medidores de vazão de líquidos. A motivação pela escolha do tema resultou da necessidade identificada junto ao setor de petróleo e gás para assegurar que as medições de vazão demandadas pelo setor sejam rastreáveis a padrões nacionais e satisfaçam as exigências contratuais e regulatórias aplicáveis. A metodologia utilizada permitiu avaliar a confiabilidade metrológica dos instrumentos não-automáticos de pesagem (em conexão ao sistema gravimétrico) e intercomparar, metrologicamente, diferentes alternativas de medição do volume dos reservatórios integrados ao sistema gravimétrico. Os resultados da pesquisa permitiram (i) estimar a confiabilidade metrológica dos instrumentos não-automáticos de pesagem em 0,04 kg para a balança Alfa modelo 3107 e 0,14 g para a balança OHAUS modelo Explorer Pro; e (ii) definir uma faixa de incerteza de 0,02 por cento a 0,05 por cento associada à calibração do sistema gravimétrico, dependendo do volume de fluido de trabalho transferido no processo de calibração. Como conclusão, o sistema gravimétrico para calibração de medidores de vazão de líquidos foi considerado validado à luz das incertezas reportadas, assim contribuindo para o avanço do conhecimento na área da metrologia de vazão. / [en] The objective of this MSc. dissertation is to propose and to validate a gravimetric system for the calibration of flow meters for liquids. The motivation for the choice of this theme resulted from the need identified by the oil and gas sector to ensure that measurements of flow rate demanded by the sector can be traceable to national standards and attend the contractual and regulatory requirements. The methodology used allowed to evaluate the metrological reliability of non-automatic weighing instruments (in connection with the gravimetric system) and compare, metrologically, different options for measurement of volume of reservoirs in connection with the gravimetric system. The research results allowed (i) to estimate the metrological reliability of non-automatic weighing instruments in 0,04 kg for the balance Alfa model 3107 and 0,14 g for the balance OHAUS model Explorer Pro; and (ii) to define an uncertainty range of 0.02 percent to 0.05 percent associated with the gravimetric system, depending of volume of the working fluid transferred in the calibration process. In conclusion, the gravimetric system for calibration of flow meters liquid was considered valid with the reported uncertainties, thus contributing to the advancement of knowledge in the area of flow metrology.