Orientador: Silvio Rogerio C.de Freitas / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Parana / Resumo: O presente trabalho visa sistematizar os procedimentos e princípios ligados à determinação de azimutes giroscópicos nas aplicações geodésicas, com ênfase à aplicação do teodolitogiroscópio WILD GAK1. Os princípios físicos da dinâmica de rotação são apresentados no capítulo I. Sua aplicação na mecânica de funcionamento do giroscópio, as equações de movimento deste e a influência da rotação da Terra sobre ele são estudados com o objetivo de permitir a compreensão dos resultados obtidos. Os princípios da Análise de Fourier são trabalhados no capítulo II para o embasamento da análise espectral de freqüências realizada a partir de dados obtidos com o instrumento. No capítulo III descreve-se o giroteodolito WILD GAK1 e mostra-se os métodos tradicionais de leituras e cálculo de resultados, realizando-se uma análise dos dados obtidos neste trabalho dentro desta metodologia tradicional. Por outro lado descreve-se a metodologia adotada por Jeudy(1981) para o levantamento das séries temporais utilizando-se um processo completamente automatizado pela introdução de células fotoelétricas e conclusões sobre a precisão obtida. Um novo método para determinação do azimute giroscópico da direção de um ponto foi desenvolvido utilizando-se o relógio interno de um microcomputador afim de registrar-se os instantes cronométricos das passagens do eixo de rotação do giroscópio por pontos da escala auxiliar do instrumento. Com isto é possível levantar-se as séries temporais do movimento do eixo de rotação deste giroscópio com uma estimativa de precisão maior que a obtida pelos métodos tradicionais mas sem a necessidade de realizar modificações no instrumento, como as procedidas por Jeudy. Embora esta estimativa de precisão utilizando-se este método seja inferior à obtida por Jeudy, mediante a inclusão de fotocélulas no interior da escala ligadas a cronógrafo, para o levantamento destas séries, a aplicabilidade do método é muito maior pois não é necessária a modificação do instrumento, mas apenas a programação e transporte de um microcomputador portátil juntamente com o instrumento para os pontos de observação. No capítulo IV este método é aplicado no levantamento de dados que são trabalhados no domínio do tempo e também realizando-se uma Análise de Fourier na busca de freqüências correspondentes dos movimentos periódicos superpostos previstos teoricamente nos capítulos I e II. No capítulo V são apresentadas as conclusões sobre os resultados obtidos com o método e comparações com os resultados obtidos pelo método tradicional de leituras e pelo método desenvolvido por JEUDY. / Abstract: The aim of this work is to systematize principles and procedures of giroscopic azimuth determinations in geodetic applications, emphasizing the application to WILD GAK1- Gyrotheodolite. In chapter I the physical principles of dynamics are shown and applied to the gyroscope to obtain the equations of motion of the gyroscope, associated with the influence of the Earth's rotation on the instrument. In chapter II the fundaments of the Fourier analysis are presented in order to prepare the understanding of the Fourier analysis applied to the data in this work. In chapter III the instrument is described and the traditional transit method of measurements is introduced, as well as a brief description of the Jeudy(1981) method of measurements and analysis. The objective is a comparison between the results obtained with the new method developed here. This new method of azimuthal determination introduces the internal clock of a microcomputer like a chronograph, aiming to register the time series of the motion. It is compared with the accuracy of the Jeudy(1981) method, where photocells were introduced in the instrument to register these series, and with the traditional transit method, where a chronometer is used to register the time transits. In chapter IV this method is used to work the data, and a Fourier analysis is performed, fostering conclusions about the method, presented in Chapter V.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenhareia Mecênica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T05:22:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 199641.pdf: 3680057 bytes, checksum: 1f1659b841cd0be13885d63d4825d4df (MD5) / Nesta tese é desenvolvida uma solução para identificar a curvatura de um trilho-guia pelo qual se desloca um robô manipulador. É analisada a influência que a curvatura deste trilho exerce sobre as trajetórias executadas pelo robô. São mostrados, por meio do cálculo infinitesimal, raciocínios que levam à síntese de um sistema otimizado de medição da curvatura em trilhos. A seguir, são exploradas as alternativas tecnológicas para possíveis sistemas de medição aplicáveis ao trilho de um robô específico. Tal robô, denominado Roboturb, é destinado à tarefas de soldagem em pás de turbinas hidráulicas de grande porte erodidas pelo efeito da cavitação. São discutidos, com base em análise estatística, os resultados obtidos por meio de ensaios implementados através do uso de giroscópios. Mostra-se também procedimentos matemáticos que através do emprego de quaternions duais, validam os dados fornecidos pelo sistema de medição proposto, buscando sua futura integração aos algoritmos de cinemática do Roboturb.

Orientador: Elnatan Chagas Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica de de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T09:49:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Watanabe_RodrigoHorikawa_M.pdf: 3063258 bytes, checksum: be7be3e3a64afd0f71a2a09a1c4642f4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os girômetros a fibra óptica são partes importantes de um sistema de navegação inercial. Para atingir as especificações necessárias para aplicações em sistemas inerciais, é indispensável que o demodulador eletrônico do sinal de Sagnac seja construído com componentes eletrônicos do estado da arte.A proposta deste trabalho é realizar o estudo e o desenvolvimento de uma técnica de compensação da deriva de temperatura no circuito eletrônico do girômetro, afim de melhorar a performance do mesmo. Para emulação do circuito óptico, foi desenvolvido um software em LabVIEW. O software controla um gerador de onda arbitrarias e calcula a saída do fotodiodo através da formulação teórica. Os resultados da emulação quando comparados com os valores teóricos do sinal de Sagnac apresentaram um erro de apenas §0; 02%. Foi desenvolvido também um sistema de calibração que utiliza a técnica look-up-table para compensação da deriva térmica, estabilidade do fator de escala e para linearização do circuito de condicionamento de sinais. Os resultados obtidos com as compensações se mostraram bastante importantes, melhorando a deriva do bias de 0; 15±=h para 0; 065±=h em uma faixa de temperatura de 35±C à 75±C; estabilidade do ganho de §1000ppm para §175ppm em uma faixa de temperatura 35±C à 75±C e a linearidade da resposta do circuito eletrônico de 3% para 0; 03%. / Abstract: Fiber Optic gyroscopes are an important part of inertial navigation systems. To meet the necessary specifications required for application in inertial systems, it is mandatory that the electronic Sagnac demodulator uses state of the art devices. The proposal of this work is to study and develop a technique to correct all together for the nonlinearities, the bias drift and scale factor stability, found in gyroscope electronic circuits, in order to improve the gyroscope performance. An optical circuit emulator, was developed using a software written in LabVIEW. The software controls an arbitrary wave generator and calculate the optical circuit output signal using a theoretical formulation. The results of the emulated signal are compared with theoretical values of a Sagnac interferometer and presents only §0; 02% difference error. It was developed a new calibration system that uses look-up-table technique to compensate for the thermal drift and correct the circuit non-linearities. This correction technique improves bias drift from 0; 15±=h to 0; 065±=h, for the temperature range 35±C to 75±C; scale factor stability from §1000ppm to §175ppm, for the temperature range 35±C to 75±C and linearity from 3% to 0; 03%. / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] O desempenho de sistemas inerciais de navegação ou de indicação de rumo e atitude é fortemente ligado à qualidade metrológica dos sensores inerciais, acelerômetros e giroscópios, que compõem esses sistemas. É proposta uma metodologia para calibração e cálculo de incertezas de acelerômetros pendulares servo controlados do tipo Q-flex e de giroscópios de dois graus de liberdade do tipo sintonizado seco ou DTG. É proposta uma metodologia para calcular o envelope de incerteza dos parâmetros de navegação e estabilização fornecidos por um sistema inercial ao longo de um perfil dinâmico previamente estabelecido. Estes estudos servirão de base para emissão de laudos de calibração de acelerômetros e giroscópios pelo Laboratório de Sensores Inerciais do Instituto de Pesquisas da Marinha, assim como orientação em projetos de sensores inerciais a serem fabricados no Brasil e análise de desempenho de sistemas a partir de um perfil dinâmico típico. / [en] The performance of navigation and attitude or heading indication of inertial systems is directly influenced by the metrological quality of the accelerometers and gyroscopes used for supplying information to the servo controlled systems. This thesis presents a methodology for estimating the metrological confidence level of servo controlled pendular accelerometer and dry tuned gyroscope parameters. This thesis also presents a methodology for calculating the uncertainty envelope of inertial system parameters as a function of time when submitted to a dynamic profile. Based on these studies the Navy Research Institute Inertial Laboratory will be able to provide detailed test report on the inertial systems. The methodologies that were developed in this thesis will help design people to achieve a better performance when a typical dynamic profile is applied to an inertial system.