Este trabalho tem por objetivo o design e a fabricação de superfícies tácteis a partir de padrões modulares encaixáveis. Estas superfícies foram construídas em diferentes materiais naturais (minerais e madeiras) e em distintos processos de fabricação inovadores (usinagem por jato de água, usinagem por controle numérico computadorizado ou CNC e corte a laser). A intenção foi desenvolver uma metodologia de design & tecnologia para aplicá-la em painéis de revestimento que possam ser produzidos em baixa escala de forma semi-industrial. A grande variedade de materiais naturais encontrados no estado do Rio Grande do Sul; a carência de design associado a estes materiais quando do produto final e o volume de rejeitos oriundos deste beneficiamento, foram os principais motivadores para a utilização destas matérias primas. O estudo de diferentes técnicas de design de superfície auxilia na transformação destes materiais, para que os mesmos passem a ter o formato de módulo. Dentro deste contexto, foram estudadas as técnicas desenvolvidas pelo artista Maurits Cornelis Escher. Ele dedicou boa parte de sua vida profissional à composição de desenhos que, justamente, partem da utilização da simetria, modularidade, continuidade e encaixe. Neste sentido, após a compreensão das técnicas utilizadas por Escher, alguns de seus desenhos foram aplicados nos materiais selecionados através dos processos de fabricação adequados, possibilitando a construção das diferentes superfícies tácteis. Os resultados obtidos identificam que a utilização de processos de fabricação inovadores para interferência nos materiais naturais são ferramentas importantes para a promoção de uma nova geração de produtos locais. Conclui-se que estas interferências viabilizam a fabricação de produtos com maior valor estético, social e econômico. / This work aims at the design and the manufacturing of tactile surfaces from modular plug patterns. These surfaces were built in different natural materials (mineral and wood) and in distinct innovative manufacturing processes (waterjet machining, computerized numerical control machining or CNC and laser cutting). The objective was to develop a design & technology methodology for applying it in coating panels that can be produced on a semiindustrial small scale. The huge variety of natural materials found in Rio Grande do Sul State, the lack of design associated to these materials as to the final product and the volume of waste from this processing were the main motivators for the use of these raw materials. The study of these different techniques of surface design helps the transformation of these materials in order that they start to have the modular format. Within this context, the techniques developed by the artist Maurits Cornelis Escher were studied. He devoted much of his professional life to the composition of drawings beginning exactly with the use of symmetry, modularity continuity and joint. In this sense, after understanding the techniques used by Escher, some of his drawings were applied in the materials selected through suitable manufacturing processes, enabling the construction of different tactile surfaces. The results obtained identify that the utilization of innovative manufacturing processes to interfere in the natural materials are important tools for the promotion of a new generation of local products. It is conclude that these interferences enable the manufacture of products with greater aesthetic, social and economic value.

Este trabalho tem por objetivo o design e a fabricação de superfícies tácteis a partir de padrões modulares encaixáveis. Estas superfícies foram construídas em diferentes materiais naturais (minerais e madeiras) e em distintos processos de fabricação inovadores (usinagem por jato de água, usinagem por controle numérico computadorizado ou CNC e corte a laser). A intenção foi desenvolver uma metodologia de design & tecnologia para aplicá-la em painéis de revestimento que possam ser produzidos em baixa escala de forma semi-industrial. A grande variedade de materiais naturais encontrados no estado do Rio Grande do Sul; a carência de design associado a estes materiais quando do produto final e o volume de rejeitos oriundos deste beneficiamento, foram os principais motivadores para a utilização destas matérias primas. O estudo de diferentes técnicas de design de superfície auxilia na transformação destes materiais, para que os mesmos passem a ter o formato de módulo. Dentro deste contexto, foram estudadas as técnicas desenvolvidas pelo artista Maurits Cornelis Escher. Ele dedicou boa parte de sua vida profissional à composição de desenhos que, justamente, partem da utilização da simetria, modularidade, continuidade e encaixe. Neste sentido, após a compreensão das técnicas utilizadas por Escher, alguns de seus desenhos foram aplicados nos materiais selecionados através dos processos de fabricação adequados, possibilitando a construção das diferentes superfícies tácteis. Os resultados obtidos identificam que a utilização de processos de fabricação inovadores para interferência nos materiais naturais são ferramentas importantes para a promoção de uma nova geração de produtos locais. Conclui-se que estas interferências viabilizam a fabricação de produtos com maior valor estético, social e econômico. / This work aims at the design and the manufacturing of tactile surfaces from modular plug patterns. These surfaces were built in different natural materials (mineral and wood) and in distinct innovative manufacturing processes (waterjet machining, computerized numerical control machining or CNC and laser cutting). The objective was to develop a design & technology methodology for applying it in coating panels that can be produced on a semiindustrial small scale. The huge variety of natural materials found in Rio Grande do Sul State, the lack of design associated to these materials as to the final product and the volume of waste from this processing were the main motivators for the use of these raw materials. The study of these different techniques of surface design helps the transformation of these materials in order that they start to have the modular format. Within this context, the techniques developed by the artist Maurits Cornelis Escher were studied. He devoted much of his professional life to the composition of drawings beginning exactly with the use of symmetry, modularity continuity and joint. In this sense, after understanding the techniques used by Escher, some of his drawings were applied in the materials selected through suitable manufacturing processes, enabling the construction of different tactile surfaces. The results obtained identify that the utilization of innovative manufacturing processes to interfere in the natural materials are important tools for the promotion of a new generation of local products. It is conclude that these interferences enable the manufacture of products with greater aesthetic, social and economic value.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This research demonstrates the development of a new principle of operation for elbow and forearm continuous passive motion (CPM) equipment. For that were integrated knowledges of Physical Therapy and Production Engineering to make a prototype of a CPM device for the purpose of enabling the programming of various sequences of passive movements of elbow and forearm by means of computerized numerical control (CNC). The conceptual design of prototype mechanical equipment was carried out, as well as the construction and development of a program to specify the principles of operation of the equipment. Computerized CPM allows the independent or synchronized passive movements on two axes: elbow flexion/extension and forearm pronation/supination. The prototype has stepper motors connected to a microcomputer by means of drivers. The motors are controlled by commercial CNC machine software control. The language read and interpreted by this program is generated by other software, this was developed for this equipment to facilitate its use by the Physical Therapists. It has language accessible to this professionals and it allows the insertion of such variables as time and angle. The software calculates the speed of movement with these variables automatically. Data entered into the program are saved and generate a text file with standard CNC language, which is recognized by the program control. The sequences of movements are created by Physical Therapist and adapted to patients according to treatment goals and the individual characteristics. The control software also provides the flexion/extension and pronation/supination range of motion (ROM) passive evaluation, the data of each patient can be stored for monitoring progress and possible reuse. Based on what was done, we can assert that this operating principle can be used in CPM device, the software developed can be used on any machine of this type wich CNC principle of operation and if them have the availability of two axes of movement. This technique can be used to other equipments specific to the health area. / Neste trabalho é demonstrado o desenvolvimento de um novo princípio de operação para equipamentos de movimentação passiva contínua (CPM) para cotovelo e antebraço. Foram integrados conhecimentos de Fisioterapia e Engenharia de Produção para construir um protótipo de um equipamento de CPM que possibilite a programação de variadas sequências de movimentos passivos do cotovelo e antebraço por meio de técnicas empregadas em equipamentos com Comando Numérico Computadorizado (CNC). Foi realizado o projeto conceitual da mecânica do protótipo, sua posterior construção e desenvolvido um programa para especificar os princípios de operação do equipamento. O CPM Computadorizado possibilita os movimentos passivos independentes ou sincronizados em dois eixos: flexão/extensão do cotovelo e pronação/supinação do antebraço. Possui motores de passo, conectados a um microcomputador por meio de driveres. Os motores são comandados por um software controle comercial de máquina CNC. A linguagem lida e interpretada por este programa é gerada por outro software, o qual foi desenvolvido para este equipamento, visando facilitar a utilização pelo fisioterapeuta. Ele disponibiliza, em linguagem acessível ao profissional da área, a inserção de variáveis como tempo e ângulo, com as quais calcula automaticamente a velocidade de movimento. Os dados inseridos no programa são salvos e geram um arquivo texto com linguagem CNC padronizada reconhecida pelo programa controle. As sequências de movimentos são criadas pelo fisioterapeuta e adaptadas aos pacientes, de acordo com os objetivos do tratamento e as características individuais. O software controle proporciona também uma avaliação passiva da amplitude de movimento (ADM) da flexão/extensão e pronação/supinação e os dados de cada paciente podem ser armazenados para acompanhamento da evolução e possível reutilização. Com base no que foi realizado, é possível afirmar que este princípio de operação pode ser empregado em equipamentos de CPM e o software desenvolvido pode ser utilizado em qualquer máquina deste tipo com princípio de operação CNC, onde exista a disponibilidade de dois eixos de movimentos. Esta técnica ainda pode ser utilizada em outros equipamentos específicos da área da saúde.

No description available.

Orientador: Olivio Novaski / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-07T14:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Almeida_SergioLuisRabelode_D.pdf: 2212505 bytes, checksum: b547ce8e7c1a1faea1a6c7468054f32f (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os softwares CAM existentes hoje no mercado permitem facilmente automatizar a geração de programas em linguagem CNC a partir de um modelo CAD. As trajetórias da ferramenta são calculadas respeitando-se a geometria final da peça. No entanto, estes programas, em geral, não disponibilizam recursos para corretamente estimar os parâmetros de usinagem (velocidade de corte, avanço, profundidade de usinagem), bem como sua influência em grandezas relevantes ao processo, como a força de corte e a rugosidade. Cria-se, assim, um descompasso com a realidade fisica do processo. Adicionalmente, tais programas não foram desenvolvidos com abordagem didática, possuindo pré-requisitos (interface CAD, domínio de idioma estrangeiro etc.) que dificultam ao estudante o fácil aprendizado de processos de usinagem a CNC. Este trabalho busca então abordar estes problemas vivenciados por escolas técnicas, desenvolvendo um módulo computacional, acoplado a um software CNC didático comercial para torneamento, que permita a predição de esforços de usinagem e rugosidade em tempo de programação CNC. Optou-se pela técnica da rede neural como núcleo, uma vez que permite aproximações bastante satisfatórias do processo de torneamento. Os resultados indicam que os modelos de rede neurais adotados (perceptron multi-camadas e função de base radial) aproximam de forma satisfatória o comportamento da força de corte e rugosidade, em função dos parâmetros de usinagem escolhidos (velocidade de corte, avanço e profundidade de corte) em uma série de casos de uso, utilizando-se o módulo computacional desenvolvido / Abstract: The majority of CAM software in the market allows the user to easily create the CNC program through CAD models. The tool paths are ca1culated in respect to the final piece geometry. However, these software do not permit, as part of their functionality, to estimate the cutting parameters (cutting speed, feed and depth of cut), as well as their influence in process variables such as cutting force and roughness. There is, in that sense, a gap between the geometrical and physical scenario of the machining process. Additionally, such software were not developed with didactical requirements, which makes difficult to the students the learning of the machining concepts using the CNC technology. The CAD and the foreign language interface are examples of such fact. This work targets to approach these remarks which are particularly common among the Technical Schools, developing a computational module, embedded in a commercial CNC didactic software, capable of predicting cutting forces (in roughing) and surface roughness (in finishing) at programming time. It was used a neural network technique as the base core, since it allows good estimative of turning process. The results indicate that the ANN topologies (Multilayer Perpectron and Radial Basis function) correlate satisfactorily with the experimental behavior of the cutting force and roughness regarding the input parameters chosen (cutting speed, feed and depth of cut) for different cases using the software prototype / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

The purpose of this project was to develop and document curricular content for Computer Numerical Control education program for Mt. San Jacinto Community College. The design of the curriculum focuses on showing students how skills learned in academic classes can be applied to the workplace.

Thesis (M. Tech. (Design and Studio Art)) -- Central University of Technology, Free State, 2014 / This quantitative research project investigates the utilization of emerging technologies within the arts with a view on establishing an interdisciplinary approach between ceramics and engineering. The traditional manufacturing method of producing master moulds is a time-consuming process for the studio ceramicist. This study explores whether computer-aided design (CAD) and computer numerical control (CNC) milling can accelerate the design and manufacturing process when developing master moulds as an alternative to using traditional methods. It investigates whether SolidWorks® can be applied as a suitable CAD design tool for the creation of ceramic vessel forms in order to reduce the design development time frame. It furthermore investigates whether CNC milling can be used as a viable manufacturing technology for the making of vessel prototypes and master moulds from CAD data, the overall objective being to improve and accelerate the plaster of Paris master mould manufacturing process for the batch production of studio-based ceramic artefacts. Findings from this study indicate that emerging technologies have a lot to offer the artist when it comes to providing new possibilities for the creation of artefacts and that SolidWorks® and CNC milling can be utilized as a viable interdisciplinary manufacturing approach between ceramics and digital manufacturing technologies.

Les principaux objectifs de la thèse sont de proposer des modèles dynamiques pour décrire la circulation routière en adaptant des modèles de la mécanique des fluides et à partir de ces modèles de concevoir et mettre en œuvre des algorithmes de contrôle. La circulation routière est considérée comme un système complexe organisé dans une structure décentralisée à trois niveaux: au plus haut niveau il y a le réseau routier, décomposé, au niveau suivant, en objets routiers (tronçons et intersections), aussi décomposés, au dernier niveau, en éléments (segments) routiers.La thèse est organisée en six chapitres. Le premier chapitre présente les problèmes spécifiques aux réseaux de circulation routière, ainsi que des modèles et des algorithmes de contrôle trouvés dans la littérature. Le deuxième chapitre présente les principaux outils nécessaires pour décrire un modèle de trafic macroscopique et des façons pour représenter le flux de véhicules. Dans le troisième chapitre, des modèles dynamiques sont proposés pour différents segments et tronçons routiers. Le quatrième chapitre est consacré à la conception d’algorithmes pour le contrôle du trafic et l’optimisation de la circulation, y compris une analyse de robustesse pour évaluer la tolérance du système aux non-linéarités du modèle. Le cinquième chapitre présente une stratégie de contrôle pour le réseau routier, en utilisant la représentation par des modèles à compartiments et le concept de dynamique positive. Dans le dernier chapitre de la thèse, les contributions de l’auteur sont mises en évidence et quelques perspectives pour le développement ultérieur de la recherche sont présentées / The main objectives of this thesis are to propose dynamic models in order to describe road traffic by adapting models of fluid mechanics and based on these models to design and implement control algorithms. Road traffic is seen as a complex system organized in a decentralized structure. At the highest level of complexity there is the traffic network, considered as a part of a city’s road infrastructure. At the next level, the network is decomposed into traffic objects represented by road sections (streets) and intersections. At the last level of complexity there are the road segments that are parts of a road section.The thesis is organized into six chapters. The first chapter presents specific problems of road traffic networks, as well as control models and algorithms found in literature. The second chapter presents the main tools needed to describe a macroscopic traffic model, and some ways of representing the flow of vehicles. In the third chapter, dynamic models are proposed for different road segments and sections. The fourth chapter is devoted to designing algorithms for traffic control and optimization, including a robustness analysis to evaluate the system’s tolerance to model nonlinearities. The fifth chapter presents a control strategy for the road network, using the representation with compartmental models and the concept of positive dynamic. In the last chapter of the thesis, the author’s contributions are highlighted and some perspectives for further development of the research are presented

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Eduardo Harbs.pdf: 12792734 bytes, checksum: b505810b68894ae2924a805e7f89d032 (MD5) Previous issue date: 2012-10-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The industry has found difficulties towards CNC machines flexibility, due to the CNC programming current standard, the ISO 6983 or G/M code. The ISO 14649 or STEP-NC was developed to replace the current standard. It is a new unified data transfer model between CAD/CAM and CNC systems. To satisfy the new automation and control systems requirements, the IEC 61499 standard was developed, aiming the use of software objects, called function blocks (FBs). In this work, the standards STEP-NC and IEC 61499 were integrated to build a new generation of CNC, where STEP-NC supplies the complete data model without functionality, and the FBs provide the functionalities to the data model for the machine tool command. In this context, a controller for a CNC machine prototype, compliant to STEP-NC and IEC 61499 standards was developed. The prototype consists of a 2,5D milling machine, driven by a group of three servomotors drivers with integrated PLCs. A set of software was developed for compiling STEP-NC files and the automatic generation of IEC 61499 models, viewing, editing and executing FBs and FB networks, and further a library with IEC 61499 models. Test on software and prototype was performed machining an example workpiece, achieving the proposed goal and providing the individual characteristics of the standards in the controller, such as: interoperability, portability, use of features, configurability, distribution and adaptability. / A indústria tem enfrentado dificuldades quanto à flexibilidade das máquinas CNC, devido à norma utilizada atualmente para a programação CNC, a ISO 6983 ou código G/M. Com objetivo de substituição desta norma, desenvolveu-se a ISO 14649 ou STEP-NC, que é um novo modelo de transferência de dados unificado entre sistemas CAD/CAM e CNC. Para atender os novos requisitos de automação e controle de sistemas, desenvolveu-se a norma IEC 61499, visando o uso de objetos de software, os function blocks (FBs). Neste trabalho integraram-se as normas STEP-NC e IEC 61499 para a construção de uma nova geração de CNCs, onde STEP-NC fornece o modelo de dados completo, porém sem funcionalidade, e os FBs fornecem as funcionalidades ao modelo de dados para o controle da máquina-ferramenta. Para tal, foi desenvolvido um controlador para uma máquina CNC protótipo aderente às normas STEP-NC e IEC 61499. Este protótipo é constituído de uma fresadora 2,5D, acionada por um conjunto de três servoacionamentos com CLPs integrados. Um conjunto de software foi desenvolvido para compilação do arquivo STEP-NC e geração automática de modelos IEC 61499, visualização, edição e execução de FBs e rede de FBs além de uma biblioteca de modelos IEC 61499. Teste do software e do protótipo foi realizado com a usinagem de uma peça exemplo, alcançando o objetivo proposto e provendo as características individuais das normas no controlador, como: interoperabilidade, portabilidade, uso de features, configurabilidade, distribuição e adaptabilidade.

Von Beginn der flexiblen Automatisierung mit numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und der zugehörigen Programmier-Software bis zum gegenwärtigen Entwicklungsstand (Industrie 4.0) wird die historische Entwicklung von 1960 bis 2020 aus der Position eines aktiven Mitgestalters dargestellt. Interessanterweise vollzogen sich die wesentlichen Entwicklungsetappen für die ersten dreißig Jahre parallel in beiden deutschen Staaten. Aus den Lehren des Zweiten Weltkrieges wurden im Rahmen der UNESCO zum friedlichen Informationsaustausch geeignete wissenschaftliche Organisationen gegründet: • IFIP (Internationale Föderation für Informationsprozesse, speziell Arbeitsgrupp CAM • CIRP (Internationale Akademie der Fertigungstechniker) Mit der Berufung und aktiven Mitarbeit in diesen Organisationen war eine Plattform für die deutsch-deutsche und darüber hinaus internationale Kooperation gegeben. Ein besonderer Schwerpunkt für den geordneten Informationsaustausch im Rahmen der gesamten dynamischen Entwicklung im Gebiet der Produktionsautomatisierung war dabei die im 3-Jahres-Rhythmus durchgeführte Konferenzserie PROLAMAT (Programming Languages for Machine Tools), gestartet 1969 in Rom. Im weiteren Verlauf wurde dieser Begriff viel breiter für das gesamte Gebiet der automatisierten Informationsverarbeitung und Fertigung erweitert. Ein besonderer Höhepunkt war dabei die erfolgreichste PROLAMAT-Konferenz 1988 in Dresden. Parallel dazu erfolgten an der TU Dresden Entwicklungen in Richtung CAD/CAM-Labor und später CIM-TT (CIM-Technologietransferzentrum). Damit war an der TU Dresden 1989/90 ein Entwicklungsstand gegeben, der unmittelbar zu gemeinsamen deutsch-deutschen und internationalen EU-Projekten genutzt werden konnte. Dieses hohe Entwicklungsniveau wurde zur offiziellen Eröffnung des CIM-TT-Zentrums in den Eröffnungsreferaten durch den damaligen Wissenschaftsminister Dr. Riesenhuber und Ministerpräsident Prof. Biedenkopf gewürdigt. Durch die zum gleichen Zeitpunkt verfügte veränderte Nutzung des für das CIM-TT im Aufbau befindliche Gebäude durch die neugegründete Juristische Fakultät wurde der erfolgreich vorbereitete Weg verhindert. Unabhängig davon blieb meine fachliche Orientierung mit den gravierenden Weiterentwicklungen eng verbunden. Dazu trug das Sabbatical-Jahr in Norwegen und den USA 1992 maßgeblich bei. Mit dem Forschungsaufenthalt war die Entscheidungsvorbereitung für die vorgesehene Groß-Investition für das neueste generative Verfahren verbunden. Gleichzeitig mit dem fundierten Nachweis der bestgeeigneten sog. Rapid-Prototyping-Anlage vom deutschen Anbieter EOS München war die TU Dresden auf diesem neuen High-Tech-Gebiet 1992 in einer anerkannten Spitzenposition. Mit meiner Publikation eines der ersten Fachbücher im Gebiet Advanced Prototyping (jetzt Additiv Manufacturing) war darüber hinaus eine gute Basis für weitere innovative Aktivitäten gegeben Dazu gehört die Gründung einer High-Tech-Firma (SFM - Schnelle Fertigung von Modellen) mit bemerkenswerten beispielgebenden Ergebnissen. Hervorgehoben soll die zwanzigjährige aktive Kooperation mit der Universität Stellenbosch (RSA - Republik Südafrika), die unter anderem mit meiner Berufung zum Extraordinary Professor im Jahr 2003 verbunden ist. Mit der Eröffnung eines Technologie-Zentrums nach dem Vorbild des ursprünglichen CIM TT -Zentrums der TU Dresden konnte für Südafrika ein wertvoller Beitrag geleistet werden. Das gesamte Lebenswerk ist gekennzeichnet durch die Entwicklungsschritte von der Mathematisierung über die Algorithmierung bis hin zur Programmierung vielfältiger technologischer Sachverhalte. Die Ergebnisse sind in einer Anzahl von persönlichen Fachbüchern (z.T. übersetzt in das Russische und Ungarische) wie auch Konferenzberichten und mehr als 200 Veröffentlichungen (deutsch und englisch) dokumentiert.