Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T06:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224440.pdf: 7871048 bytes, checksum: f71b5c15826b9e212fe7c836788fd093 (MD5) / Com o avanço tecnológico é natural e inevitável que diferentes áreas do conhecimento unam suas características mais positivas e convirjam interesses para alcançar objetivos comuns, pois os desafios também crescem em volume e complexidade de mesma proporção. Em especial, a Teoria da Informação, a Eletrônica e a Mecânica, através da Mecatrônica, que se vale destas premissas para projetar seus Produtos e Sistemas. Entretanto, para que haja uma integração harmônica e sinérgica é imprescindível que as fronteiras entre cada um destes universos multitecnológicos sejam bem estabelecidas. É imperioso estratégias de projeto que empreguem métodos e linguagens compreensíveis por profissionais de diferentes perfis para que interajam mais facilmente. Nesta perspectiva, o presente trabalho contribui ao sistematizar as atividades de Projeto de automação industrial na fase Conceitual, documentando cada uma destas atividades utilizando diagramas conhecidos no ambiente da indústria, como o Grafcet e outros familiares na área acadêmica, a exemplo das Redes de Petri C/A e programação Orientada a Objeto com UML. Através de um conjunto de diagramas - construídos utilizando ferramenta de software comercial (VISIO) -, é possível mapear as decisões tomadas na Concepção do projeto até a fase de Projeto Detalhado, de forma a prever, rápida e precisamente, as conseqüências e impactos relacionados a tais escolhas, revendo-as e alterando-as imediatamente, se necessário. Para comprovar a aplicabilidade e eficiência da sistematização, foi modelado o projeto de automatização de uma Central Hidrelétrica, a partir das suas partes estruturais e físicas e as interligações entre os subsistemas que a compõem. E, para a parte comportamental, foi desenvolvido o software que comanda parte do funcionamento da usina. Assim, com a sistematização é possível substituir uma documentação construída a partir de registros fotográficos, especificações técnicas genéricas, esquemáticos específicos e da heurística dos profissionais, por uma científica, mas que leva em consideração os diferentes perfis dos envolvidos e suas contribuições particulares.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-05-11T12:34:10Z No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / O projeto descrito neste documento apresenta uma primeira abordagem ao desafio de se utilizar injeção de GNV (Gás Natural Veicular) em veículos movidos originalmente movidos à gasolina/álcool, utilizando para isso Lógica Nebulosa a fim de evitar-se cálculos complexos e a necessidade de armazenamento de mapas de correção. A estratégia empregada no projeto utiliza o tempo de injeção lido da UCE (Unidade de Controle Eletrônico) original de gasolina/álcool como base para determinar o tempo de injeção de GNV, e define uma correção baseada em Lógica Nebulosa, com sensores e o próprio tempo de injeção original como entradas e a correção sobre o tempo de injeção como saída. O desenvolvimento do projeto aconteceu em três grandes áreas: hardware, firmware e estratégia de injeção, todos sendo tratados neste documento. O hardware e o firmware foram especificados, projetados, desenvolvidos e testados, com bons resultados em todos os testes, provando sua capacidade em desempenhar as tarefas para as quais foram desenvolvidos: ler os sensores MAP, de rotação, de pressão de gás e de sonda lambda, ler o tempo de injeção original do veículo, emular os sensores MAP e de sonda lambda e atuar nos bicos injetores de GNV. A base de regras da Lógica Nebulosa foi criada a partir da observação de uma UCE de GNV comercial (previamente instalada no veículo), com o objetivo de fazer com que o projeto desenvolvido se comportasse o mais próximo possível a essa ECU. A partir de logs de campo da ECU comercial, a estratégia desenvolvida foi testada computacionalmente e esses testes apresentaram bons resultados. Resultados de campo, entretanto, mostraram a necessidade de aprofundamento do problema para que sejam promovidos alguns ajustes na Lógica Nebulosa. Os resultados atuais indicam que a base de regras deve ser desenvolvida por meio de testes de campo ao invés de simulações computacionais, como foi feito. Finalmente, a plataforma desenvolvida (hardware e firmware) foi capaz de manter o motor em funcionamento quando o tempo de injeção de GNV foi calculado a partir de uma correção fixa sobre tempo de injeção da ECU original. Portanto, a plataforma foi desenvolvida com sucesso, o que permite a experimentação de diferentes estratégias para cálculo do tempo de injeção de GNV (como foi feito com o controlador baseado em Lógica Nebulosa). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The project described in this document presents a first approach to the challenge of using NGV (Natural Gas Vehicle) injection in gasoline/ethanol vehicles, by using fuzzy logic to avoid complex calculations and the need to store correction maps. The strategy employed in the project adopts the injection time read from the original ECU (Electronic Control Unit) of gasoline/alcohol as the first approach to determine the NGV injection time, and it defines a correction based on a fuzzy logic, with sensors and the original injection time itself as inputs and the correction as output. The designed project involved the design in three major areas: hardware, firmware and injection strategy, all of them being addressed by this document. The hardware and firmware have been specified, designed, developed and tested, with good results in all tests, proving their capacity to perform the tasks they have been designed for: reading MAP, rotation, gas pressure and lambda oxygen sensors, reading the original injection time, emulating MAP and lambda oxygen sensors and actuating in the NGV injector. The rule base of the fuzzy logic was created from the observation of a commercial NGV ECU (previously installed in the vehicle) in order to make the designed project to behave as close as possible to this ECU. From field logs of the commercial ECU, the designed strategy has been tested computationally, and these tests have shown good results. The field tests, however, have showed the need to delve into the problem in order to perform some adjusts in the fuzzy logic. The current results point out the idea of designing the rule base from field testing instead of the computational simulations as have been done. Finally, the developed platform (hardware and firmware) was capable to maintain the engine running when the injection time of NGV was calculated through a fixed correction in the injection time of the original ECU. Therefore, the platform has been successfully developed, which allows the experimentation of different strategies for calculating the NGV injection time (as performed with the developed fuzzy logic controller).

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-06-24T14:33:01Z No. of bitstreams: 1 2014_WilliamHumbertoCuellarSanchez.pdf: 2631076 bytes, checksum: a3ae151514ca63aa4c29c5d9d1474193 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-06-24T15:03:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_WilliamHumbertoCuellarSanchez.pdf: 2631076 bytes, checksum: a3ae151514ca63aa4c29c5d9d1474193 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-24T15:03:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_WilliamHumbertoCuellarSanchez.pdf: 2631076 bytes, checksum: a3ae151514ca63aa4c29c5d9d1474193 (MD5) / Durante a perfuração de um poço offshore, o bloco de coroamento e a coluna de perfuração são suportados por um compensador, este impedindo que o movimento da plataforma gerado pelas ondas seja transmitido ao bloco de coroamento. Se o compensador não for eficiente, o movimento do bloco de coroamento é transferido à coluna de perfuração, gerando variações de carga sobre a broca, pistoneio e flambagem da coluna de perfuração. Estes problemas podem danificar a broca, a coluna de perfuração, as paredes do poço e causar um influxo dos fluidos do reservatório para o poço. Assim, a perfuração deve ser interrompida para evitar o risco de acidentes graves, perdendose tempo de operação e dinheiro. Por isso, um sistema compensador para atenuar as vibrações transmitidas pela plataforma ao bloco de coroamento é de extrema importância. Este documento mostra como foi projetado o sistema compensador de heave (movimento de afundamento) para um processo de perfuração offshore de 6 km de profundidade e apresenta o controle semiativo. O compensador é projetado com duas configurações de suspensão hidropneum ática, a primeira é uma suspensão hidropneumática simples e a segunda é uma suspensão hidropneumática simples em série com uma mola mecânica. A modelagem foi feita para cada sistema de suspensão e encontrou-se a respectiva função de transferência. Os polos dessas funções de transferência foram projetados para terem os mesmos polos sugeridos para um filtro Butterworth passa-baixas de segunda e terceira ordem. O objetivo deste controle semiativo é manter um desempenho aceitável do compensador quando a massa da coluna de perfuração é modificada, pois essa mudança afeta o comportamento do sistema de suspensão hidropneumático. A ação de controle é executada apenas por uma válvula servo comandada e esta ação modifica o valor do amortecimento do sistema e, assim, o comportamento do compensador é mantido um nível aceitável. Esta válvula é a única parte móvel do sistema de controle e, portanto, este sistema é mais robusto em relação às falhas mecânicas ou elétricas e possui um baixo consumo de energia. Os resultados são obtidos com uma simulação feita em MATLAB. As respostas em frequência mostram melhores resultados quando é usado o controle semiativo para o compensador de heave que foi projetado com a suspensão hidropneumática simples, quando a massa da coluna de perfuração for alterada, este compensador pode funcionar sem sistemas ativos obtendo um comportamento aceitável. Com base na simulação, verifcou-se que o compensador projetado com a suspensão hidropneumática simples em série com uma mola mecânica não é realizável ao aplicar a metodologia proposta nesta dissertação. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / During the drilling of an offshore well, the crown block and the drill string are supported by a compensator, which prevents movement of the crown block, due to the platform heave. Without an eficient compensator, the displacement of the drill string can generate load variations on the drill bit, swabbing, and buckling of the drill string. These problems can generate drill bit damage, drill string damage, collapse of the borehole wall and well kick. If the compensator is not able to satisfactorily compensate the heave, the drilling is stopped to avoid the risk of major accidents. Stopping the drilling causes loss of operation time and money. Thus, a compensator system, which mitigates the vibrations transmitted by the platform to the crown block, is of utmost importance. This work shows the designing of a heave compensation system and a semi-active control according to the requirements drilling 6km deep offshore. Two approaches for compensator design are studied, the first is the basic hydropneumatic suspension and the second is the basic hydropneumatic suspension in series with the mechanical spring. The modelling of each suspension was made to find the transfer function and the poles of compensator transfer function were designed to have the suggested pole by the Butterworth filter low-pass. The goal of this semi-active control is to maintain an acceptable performance of the system when the drill string mass changes, which also changes the performance of the hydropneumatic system. The control action is executed just by a servo valve, which modifies the system damping to optimize the compensator performance. This servo valve is the only moving part of the control system and therefore, this system is more robust regarding mechanical/ electrical failures and it has low consumption energy. The results show a better and satisfactory frequency response of semi-active control for heave compensator that was designed with the basic hydropneumatic suspension, when the drill string mass is changed, this compensator can work without active systems. The designed compensator with the basic hydropneumatic suspension in series with the spring was not feasible with the applied methodology.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-24T16:23:31Z No. of bitstreams: 1 2016_JoaoMarceloTeixeiraeSilvaTorres.pdf: 5852567 bytes, checksum: b87b29c0611a2642e1f4721cd44d7990 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-03-27T22:33:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoaoMarceloTeixeiraeSilvaTorres.pdf: 5852567 bytes, checksum: b87b29c0611a2642e1f4721cd44d7990 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-27T22:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoaoMarceloTeixeiraeSilvaTorres.pdf: 5852567 bytes, checksum: b87b29c0611a2642e1f4721cd44d7990 (MD5) / O projeto mecatrônico é complexo e envolve uma grande quantidade de conhecimento de várias áreas da Engenharia e Tecnologia da informação para alcançar os requisitos funcionais do sistema. Informações de projetos anteriores podem auxiliar no desenvolvimento de novos projetos, provendo agilidade e auxiliando no processo criativo de geração de princípios de solução. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema automatizado para sugestão de soluções para a fase conceitual de projeto mecatrônico de forma a propor soluções melhores e que possam agilizar o processo decisório, utilizando conceitos de aprendizado de máquina para que o sistema pudesse evoluir com o uso continuado. Ao fim da pesquisa um protótipo deste sistema foi produzido e testado academicamente. / Mechatronic design is complex and involves a great amount of knowledge from several Engineering areas and Information Technology to achieve the System’s functional requirements. Information from previous projects can assist in the development of new projects, providing agility and assisting in the creative process of generating new solution principles. The objective of this research is to develop an automated system capable of suggesting solutions for the conceptual phase of mechatronic design in order to propose better solutions that can speed up the decision process using machine learning concepts allowing the system to evolve with continued use. At the end of the research a prototype of this system was developed and tested academically.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2006. / Submitted by Érika Rayanne Carvalho (carvalho.erika@ymail.com) on 2009-09-29T01:33:39Z No. of bitstreams: 1 2006_Carlos Enrique Villanueva Cano.pdf: 4603166 bytes, checksum: cdf89999faa69fbb10d3f8c4d6b567d7 (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2011-01-05T16:44:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Carlos Enrique Villanueva Cano.pdf: 4603166 bytes, checksum: cdf89999faa69fbb10d3f8c4d6b567d7 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-05T16:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Carlos Enrique Villanueva Cano.pdf: 4603166 bytes, checksum: cdf89999faa69fbb10d3f8c4d6b567d7 (MD5) Previous issue date: 2006-05 / Atualmente o controle dos veículos guiados automaticamente (AGV), é baseado no estudo das diferentes técnicas de navegação existentes. Estas técnicas, utilizam diferentes tipos de sensores (infravermelho, ultra-som, táctil, visão, etc) como parte do equipamento do robô móvel para realizar suas tarefas de movimentação e controle desde uma posição inicial até uma posição final definida. A contribuição principal deste trabalho consiste em apresentar uma técnica de navegação baseada em um sistema de visão, para integrar um robô móvel à célula flexível de manufatura (FMC), a qual está sendo implementada no laboratório GRACO – UNB, trabalhando como um veículo guiado automaticamente (AGV), assim como também apresentar as vantagens e desvantagens do tipo de navegação implementada. O sistema de navegação proposto é composto por cinco módulos principais: O primeiro módulo é da captura de imagens no formato RGB através da placa de captura Matrox Meteor; O segundo módulo de pré-processamento, que realiza o tratamento das imagens capturadas através da aplicação de algoritmos de visão computacional. O terceiro módulo de extração de pontos das linhas seguidas, que extrai da imagem binarizada os pontos mais importantes da cena como é o caso da extração de dois pontos da linha para calcular a sua inclinação para depois ser comparada com os erros mínimos permitidos. O quarto módulo é o de reconhecimento dos sinais através da utilização de algoritmos baseados em redes neurais; e finalmente o quinto módulo é o de controle, que com base à informação gerada nos módulos anteriores, trabalha nos motores do robô para gerar ou corrigir os movimentos ao longo da linha rastreada ou executar uma ação de movimento dependendo do sinal reconhecido. O sistema de navegação utilizado, pelo robô móvel, é modelado utilizando técnicas de objetos orientados, através da linguaje UML. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Nowadays, the control of the automatic guided vehicles (AGV), is based on the study of different navigation existing techniques. Those utilize different kinds of sensors (infrared, ultrasound, tactile, vision, etc) as part of the equipment included in the mobile robot carrying out their tasks of movement and control since an initial position to a defined final position. The main contribution of this work is developing a navigation technique based on a vision system, by integrating a mobile robot to a flexible manufacturing cell (FMC), that is being implemented on the GRACO – UnB laboratory. On the mobile robot, working as an automatic guided vehicle (AGV), are shown, as well, the advantages and disadvantages of this kind of navigation. The system of proposed navigation is building up for five main modules: The first module is images capture module in RGB format through the Matrox Meteor board. The second module of pre-processing, carries out the processing of the captured images through the application of computational vision algorithms. The third is the line points extraction module, to extract from the image the most important points of the scene as is in the case of the slope line tracking calculation and comparing it with the minimum permitted errors in the tracking line. The fourth module of signs recognition through the utilization of algorithms based in neural nets ; and finally the fifth module of control, that base on the information generated in the previous modules, works in the motor control of the robot, generating the correct movements during the tracking line or executing an action of movement depending on the recognized sign. The navigation system utilized by the mobile robot will be modelled, utilizing techniques of objects oriented, through the UML language. ______________________________________________________________________________ RESUMEN / Actualmente el control de los vehículos guiados automáticamente (AGV), esta basado en el estudio de las diferentes técnicas de navegación existentes. Estas, utilizan diferentes tipos de sensores (infrarrojos, ultrasonido, táctiles, visión, etc.) como parte del equipo del robo móvil para realizar sus tareas de navegación y control, desde una posición inicial hasta una posición final definidas. La principal contribución de este trabajo consiste en presentar una técnica de navegación basada en un sistema de visión para integrar un robot móvil a una célula flexible de manufactura, a cual está siendo implementada en el laboratorio de automatización y control GRACO-UnB, trabajando como un vehículo guiado automáticamente, así como también presentar las ventajas y desventajas del tipo de navegación que esta siendo implementada. El sistema de navegación propuesto está compuesto por cinco módulos principales: un primer módulo de captura de imágenes en formato RGB a través da placa Matrox Meteor de el robot móvil. Un segundo módulo de pre-procesamiento de las imágenes capturadas a través de la aplicación de algoritmos de visión computacional. Un tercer módulo de extracción de puntos de las líneas seguidas por el robot para calcular su inclinación a cual será comparada posteriormente con los errores mínimos permitidos. O cuarto módulo de reconocimiento de señales a través del uso de algoritmos basados en redes neurales; y finalmente el quinto módulo de control, el cual en base a la información generada por los módulos anteriores, trabaja en el control de los motores del robot los cuales generan el correcto desplazamiento durante el rastreo de las líneas o ejecutan alguna otra acción de movimiento dependiendo de la señal reconocida. El sistema de navegación que está siendo implementado en el robot móvil será modelado utilizando técnicas de objetos orientados a través del uso del lenguaje UML.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2006. / Submitted by Natália Cristina Ramos dos Santos (nataliaguilera3@hotmail.com) on 2009-11-02T12:01:15Z No. of bitstreams: 1 2006_Deborah Silva Alves.pdf: 3617792 bytes, checksum: 6ba9e65b8f295092f3c2ebebab09d438 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2010-02-11T23:52:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_Deborah Silva Alves.pdf: 3617792 bytes, checksum: 6ba9e65b8f295092f3c2ebebab09d438 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-02-11T23:52:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_Deborah Silva Alves.pdf: 3617792 bytes, checksum: 6ba9e65b8f295092f3c2ebebab09d438 (MD5) Previous issue date: 2006-10 / Neste trabalho, foi implementado um sistema de visão computacional para navegação de robôs móveis baseado em rastreamento de trajetórias. Essas trajetórias são formadas por marcas artificiais adicionadas ao teto do ambiente na forma de curvas e retas. Para marcar o teto foram utilizadas cordas e fita adesiva escuras fixadas ao teto formando retas e curvas contínuas que indicam a trajetória a ser seguida pelo robô. A finalidade desse trabalho é o rastreamento de tais marcas. Para tanto, foi implementado um sistema de rastreamento que trabalha concorrentemente com o sistema de controle do robô. O sistema implementado foi desenvolvido em um robô móvel equipado com uma câmera com foco direcionado para o teto. Esse sistema foi subdivido em quatro etapas que são executadas seqüencialmente a cada passo de tempo. A primeira das etapas adquire e processa uma imagem com técnicas para extração de bordas e eliminação de ruído. Em seguida, se o sistema não possui nenhuma informação a priori ele salta duas outras etapas e realiza a parametrização de uma curva baseado nos pixeis da imagem processada na primeira etapa. Essa é a quarta etapa do sistema para qual foram implementados cinco algoritmos estimadores, três baseados em Mínimos Quadrados e dois em filtragem estocástica. Caso contrário, se o sistema possuir informação a priori, após a primeira etapa ele realiza a segunda que é a de predição. Esta recebe os parâmetros da curva estimada no passo de tempo anterior e os dados da odometria, referentes ao movimento do robô entre o passo de tempo anterior e o atual, para atualizar a informação a priori sobre a trajetória. A próxima etapa recebe a imagem processada na etapa 1 e a informação de predição da etapa 2 e realiza uma pré-seleção de pixeis da imagem processada que poderão participar da estimação de parâmetros na quarta e última etapa do sistema. Para a avaliação de desempenho do sistema implementado, foram utilizados bancos de imagens adquiridos por uma câmera com foco direcionado para o teto e acoplada a um robô móvel Omnidirecional guiado por joystick. O sistema foi avaliado para várias trajetórias, sendo analisados os resultados de todos os processos intermediários do rastreamento e o desempenho global do sistema. Os resultados observados mostraram que o sistema implementado permite o rastreamento de trajetórias a partir apenas da informação extraída, pelos algoritmos de visão, das imagens adquiridas durante a movimentação do robô e da odometria. Cada um dos algoritmos estimadores implementados foram testados e analisados quanto as suas características e tempo de execução, dentre os quais, os de filtragem estocástica obtiveram melhores resultados no rastreamento da trajetória. __________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this work, a computer vision system was implemented for curve tracking-based navigation of mobile robots. These trajectories are formed by artificial landmarks added to the ceiling of the environment in the form of curves and straight lines. In order to mark the ceiling, ropes and adhesive tapes were fixed fixed to the ceiling forming continuous straight lines and curves that indicate the trajectory to be followed by the robot. The purpose of this work is to propose tracking algorithms for such marks. Therefore , it was implemented a tracking system that works concurrently with the control system of the robot. The implemented system was developed in a mobile robot equipped with a video camera looking at the ceiling. This system is composed of four stages that are executed sequentially. The first one of the stages acquires and processes an image with techniques for edges extraction and of noise elimination. After this, if the system does not possess no a priori information about the trajectory, it jumps two stages and carries through the parametrization of a curve based on pixels of the processed image at the first stage. This is the fourth stage of the system, for which five estimators were implemented. Three of them are based on Least Squares and two in stochastic filtering. Otherwise, if the system has a priori information, after the first stage it carries through the prediction stage. This stage receives the curve estimated parameters computed in the previous time and robot’s odometric data, referring to the robot’s movement between the step of previous time and the current one. It is used to update the a priori information about the trajectory. The next stage receives the processed image (first stage) and information from prediction (second stage) and carries through an previous election of pixels of the processed image. Several images sequences had been acquired for performance evaluation of the implemented system off line. In such experiments, the mobile robot was guided using joystick. The system was evaluated for several trajectories. The results were analyzed for all the intermediate processes. The observed results had shown that the implemented system allows the trajectory tracking only with the extracted information of the images (through vision algorithms) acquired during the robot’s movement and the odometry. Each one of the estimators implemented algorithms had been tested, and their characteristics and execution time were analyzed. From such analysis, the stochastic ones had gotten better results in the tracking trajectory process.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2009. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2010-04-20T20:47:33Z No. of bitstreams: 1 2009_MarianaCostaBernardes.pdf: 4546495 bytes, checksum: 3ffb81cfbd37577464a1c8b699d51c6a (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-04-23T02:19:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_MarianaCostaBernardes.pdf: 4546495 bytes, checksum: 3ffb81cfbd37577464a1c8b699d51c6a (MD5) / Made available in DSpace on 2010-04-23T02:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_MarianaCostaBernardes.pdf: 4546495 bytes, checksum: 3ffb81cfbd37577464a1c8b699d51c6a (MD5) Previous issue date: 2009-04 / Classicamente, o controle servo visual é aplicado em abordagens determinísticas que fazem uso direto dos parâmetros extraídos da imagem ou que os utilizam para determinar a posição do robô no plano cartesiano e com isso calcular a ação de controle. Tais métodos, no entanto, são bastante susceptíveis a ruídos de medição e pouco tolerantes a falhas como obstrução ou perda do rastreamento das características visuais. Estes problemas poderiam ser minimizados com uma abordagem estocástica, fazendo-se uso do modelo de evolução das características visuais e de informação sensorial adicional para estimar os valores de tais parâmetros. Este trabalho busca obter uma abordagem de controle servo visual baseado em retas combinado a um processo simultâneo de reconstrução tridimensional por Filtro de Kalman Estendido. Propõe-se então um controlador para robôs móveis omnidirecionais, que utiliza um sistema binocular de câmeras como principal fonte de informação, associado a medidas de odometria fornecidas pelo robô para estimar o modelo das retas no espaço 3D. As estimativas obtidas são utilizadas no cálculo da ação de controle servo visual e com isso busca-se atenuar os problemas apresentados acima, presentes nas abordagens usuais. O método proposto é validado sobre um robô móvel omnidirecional numa tarefa de aproximação de portas e seu desempenho é comparado ao de um controlador cujas características são extraídas diretamente das imagens. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Classically, visual servoing is applied in deterministic approaches that use parameters extracted directly from images or that use these parameters to calculate the robot’s position in cartesian plane to define control action. However, these methods are very sensitive to measurement noise and not tolerant to fail situations like lost of tracking or obstruction of visual features. Such problems could be minimized with a stochastic approach, using the evolution model of image features and additional sensor information to estimate the parameters. This work purposes a line based visual servoing approach combined with a simultaneous tridimensional reconstruction process with Extended Kalman Filter. We propose a controller for omnidirectional mobile robots that use a binocular camera system as the main information source, combined with odometry measurements provided by the robot to estimate the 3D line model. The control signal is calculated with the obtained estimates in order to attenuate the problems presented above, observed in usual visual servoing approaches. The proposed method is evaluated on an omnidirectional mobile robot in a docking task and its performance is compared to a controller whose visual features are extracted directly from images.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Shayane Marques Zica (marquacizh@uol.com.br) on 2011-03-09T19:23:57Z No. of bitstreams: 1 2010_JonesYudiMoriAlvesdaSilva.pdf: 6670822 bytes, checksum: 70a95dfe04d8b03c82668818886afae2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2011-03-31T11:47:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_JonesYudiMoriAlvesdaSilva.pdf: 6670822 bytes, checksum: 70a95dfe04d8b03c82668818886afae2 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-31T11:47:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_JonesYudiMoriAlvesdaSilva.pdf: 6670822 bytes, checksum: 70a95dfe04d8b03c82668818886afae2 (MD5) / Cada vez mais o mercado exige aplicações de processamento de imagens e vídeos com restrições de tempo real. Novos produtos são lançados quase que diariamente, levando a integração de sistemas a patamares inimagináveis até poucos anos atrás. Dispositivos móveis lidam com aplicativos que exigem um poder de processamento cada vez maior. Nas indústrias, sistemas de visão computacional necessitam extrair a maior quantidade de informações de uma imagem, no menor intervalo de tempo possível, fazendo com que a demanda por processamento seja cada vez maior. O tempo de desenvolvimento de novas arquiteturas é caro e demorado, por vezes não sendo suficiente para atender às novas demandas em um prazo razoável. Paralelamente a isso, as arquiteturas comuns de processamento por vezes não são capazes de processar todas as informações necessárias nos intervalos de tempo desejados. Por esse motivo, novos sistemas processadores vêm sendo desenvolvidos na tentativa de explorar o poder de processamento previsto nas pesquisas sobre computação paralela. Já existem dispositivos móveis com processadores de mais de dois núcleos disponíveis nas lojas, a preços razoavelmente acessíveis. Com o intuito de buscar uma alternativa de projeto que permita um rápido desenvolvimento dos sistemas, com facilidade de testes e baixo custo, este trabalho propõe o estudo dos algoritmos mais comuns de processamento de imagens e a identificação de estruturas que permitam a descrição direta em arquiteturas de hardware desses algoritmos. A metodologia seguida buscou particionar os algoritmos em suas estruturas mais simples, permitindo a identificação dos tipos de paralelismo presentes e a proposicão de arquiteturas que exploram essas diferentes formas de paralelismo em arquiteturas sistólicas simples. Como resultado foram propostas e implementadas arquiteturas diversas para algumas das operações mais comuns de processamento de imagens. Um sistema completo de captura, processamento e visualização de imagens foi implementado, oferecendo uma plataforma de hardware reconfigurável extremamente flexível, permitindo o desenvolvimento e testes de novos algoritmos e arquiteturas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Increasingly, the market requires applications of image processing and video with real-time constraints. New products are launched almost daily, leading to systems integration to levels unimaginable even a few years ago. Mobile devices handle applications that require processing power increasing. In industries, computer vision systems need to extract the greatest amount of image information in the shortest possible time, causing the demand for processing is increasing. The development time of new architectures is costly and time consuming, sometimes not enough to meet the new demands in a reasonable time. In parallel, the common processing architectures are often not able to process all the necessary information within the time allowed. Therefore, new processing systems have been developed in an attempt to exploit the processing power provided for research on parallel computing. There are already mobile processors with more than two cores available in stores, priced reasonably accessible. In order to seek an alternative design that allows rapid development of systems with ease and low cost of testing, this paper proposes the most common algorithms of image processing and identification of structures that allow the direct description of architectures hardware of these algorithms. The methodology sought to partition the algorithms in their simpler structures, allowing the identification of the types of parallelism present proposition and architectures that exploit these different forms of parallelism in simple systolic architectures. The results have been proposed and implemented various architectures for some of the most common operations in image processing. A complete system for capturing, processing and displaying images has been implemented, offering a reconfigurable hardware platform extremely flexible, allowing development and testing of new algorithms and architectures.

As companhias industriais que utilizam extensivamente o processo de soldagem estão buscando o crescimento de sua produtividade através de sistemas automatizados que apresentam alta produção e repetibilidade. Para os casos onde a soldagem é feita por multipasses em chapas de larga espessura, as exigências de qualidade e produtividade na execução da atividade para os sistemas automatizados são ainda mais rígidos. Algumas companhias que possuem disponibilidade financeira resolvem este problema com uma unidade robótica de soldagem, constituída por um ou mais robôs antropomórficos, em geral com seis graus de liberdade, mesas indexadas e a própria unidade de soldagem. Companhias de médio porte, no entanto, procuram resolver este problema com uma solução de baixo custo através de uma unidade motora que desloca a tocha de soldagem a uma velocidade constante através da chapa a ser soldada. Esta solução, extremamente rígida, coloca uma carga de trabalho muito grande sobre o operador, que é exigido na monitoração constante da correta colocação do passe de soldagem, reposicionamento da tocha ao final de cada passe, e regulagem da altura da tocha de soldagem. Considerando essas duas possíveis soluções, este trabalho vem a introduzir uma solução mecatrônica para a soldagem multipasses, com as mesmas condições de monitoramento do primeiro caso e com custos na ordem de grandeza daqueles observados no segundo.

A utilização da programação "off-line" para robôs é reconhecidamente um procedimento útil em automação industrial, uma vez que possibilita o desenvolvimento de novos programas e a realização de testes de configurações no "workspace" do robô sem comprometimento do tempo de sua utilização, realizando-se conseqüentemente, tarefas de baixo custo, e tempo reduzido. A programação off-line necessita que haja a correspondência dos dados geométricos entre o modelo "off-line" obtido em CAD e o espaço de trabalho do manipulador real. Para que isso ocorra, é preciso fazer a calibração da interface robô-CAD, de maneira a garantir correspondência entre software (modelo CAD/programa off-line) e máquina (manipulador/espaço de trabalho). Atualmente esta calibração é feita de maneira "ad hoc", não sistematizada, acarretando uma carga de trabalho adicional para o operador. Como uma solução alternativa a esse problema, é proposto neste trabalho um procedimento para a calibração desta interface, de maneira a validar os resultados obtidos na programação "off-line", tornando o procedimento menos dependente da intervenção do operador. Este procedimento foi elaborado visando a sua utilização na programação "off-line" de robôs em nível de tarefa, cujo objetivo é aumentar o grau de "inteligência" dos robôs, principalmente em aplicações de montagem. Uma montagem experimental para validação dos resultados foi implementada utilizando o manipulador PUMA 560 da Unimation e o aplicativo CAD, AutoCAD. Os resultados obtidos mostraram que o procedimento proposto pode ser usado com sucesso em aplicações industriais.