Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:12:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O controle de qualidade de caixas de transmissão, na linha de montagem, é usualmente efetuado de forma subjetiva. Isto significa que o critério de aprovação ou rejeição é baseado na audição humana, dependendo da concentração, da habilidade, do estado emocional e do nível de treinamento dos inspetores. Neste estudo, por outro lado, desenvolveu-se uma metodologia estatística para a avaliação de qualidade das caixas, ancorada na medição de vibrações. Para tal, realizou-se experimento em bancada de teste que ensaia a caixa sem carga e sem óleo, sendo que foram medidas 195 transmissões em boas condições e 75 com diferentes tipos de defeitos. Nos ensaios, foram adquiridos apenas 500 ms de sinal, por marcha. A quantificação das falhas empregou medições e técnicas de processamento de sinais (kurtose, análise espectral, cepstral e de envelope), verificando parâmetros dos níveis de vibração. Por fim, uma metodologia de cálculo dos limites de controle foi elaborada, com posterior cruzamento dos resultados. O sistema proposto obteve 100% de acerto ao aprovar caixas em boas condições e ao segregar amostras defeituosas, incluindo as com defeitos inaudíveis. Em alguns casos, também foi possível a localização da origem do defeito, o que pode reduzir o tempo e o custo para correção. Embora alguns defeitos específicos sejam facilmente detectados pelo controle de qualidade subjetivo, a introdução de um sistema de medição automatizado é justificada pela verificação da ordem de grandeza das falhas, pelo registro do histórico da produção e pela padronização dos limites de controle. The quality control of gearboxes, at the production line, is usually assessed subjectively. This means that the criterion to approve or segregate a transmission is based on human hearing, depending on the inspector's concentration, skills, emotional state and training level. In the present study, it was developed a statistical approach to evaluate gearboxes quality control, using vibration measurements. The experimental tasks were performed on bench tests which do not load the transmissions, thus they do not require lubricant inside the gearbox. The number of samples evaluated was 195 on good conditions and 75 with different fault types. Only 500 ms of vibration data were taken, per speed. The quantification of the defects was made via measurements and signal processing techniques (kurtosis, spectral, cepstral and envelope analysis), checking parameters of the vibration levels. It was defined a methodology to calculate the control limits and, finally, combine the results. The proposed system achieved 100% correct answers on classifying a gearbox as normal or faulty, including the defects which do not produce any audible noise. In some cases, it was also possible to detect the source of the fault, which may reduce both time and cost to correction. Even though some specific errors are easily detected by a subjective quality control system, the introduction of an objective one is justified by the quantification of the magnitude of the faults, by the log of the production's history and by the standardization of the control limits.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:54:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221780.pdf: 3152800 bytes, checksum: 6dd4383737719e3d9a001aa344f81546 (MD5) / O quadro hipoglicêmico se origina a partir de reduções exarcebadas na taxa de glicose sangüínea, causando inclusive a morte caso não revertido a tempo. Esta tese objetiva o processamento do ECG durante hipoglicemia, visando testar a viabilidade de um detetor de hipoglicemia baseado neste sinal fisiológico. Assim, foi desenvolvido um algoritmo para a análise da repolarização ventricular baseado em transformada wavelet e procedeu-se à caracterização do ECG com o quadro hipoglicêmico, buscando distinguir hipoglicemia e normoglicemia. A metodologia desenvolvida se provou capaz de lidar com os desafios do processamento de ECG, tais como detecção do ponto J e delimitação dos limites da onda T. Para a análise, cerca de 17 variáveis foram identificadas no sinal não-promediado: fatores temporais, amplitudes e medidas morfológicas (como simetrias e áreas). Sinais de ECG simulados; coletados durante o exercício físico; e obtidos em um teste de estresse insulínico foram usados para refinamento do algoritmo. Na caracterização da hipoglicemia foram utilizados dados de 4 indivíduos diabéticos (2M e 2F) idades de 46,5±1,51 anos (média ± DP) obtidos em um grampeamento de glicose com o registro simultâneo do ECG em aparelho Holter (8 derivações, 16 horas de registro em média). Verificaram-se as mesmas alterações na repolarização ventricular descritas na literatura: notadamente o achatamento da onda T e mudanças na sua simetria. Variáveis redundantes foram descartadas: das 17 originais, 7 representaram 96,37% de toda variação registrada e 12 totalizaram 99,97%. A análise linear de discriminantes gerou modelos capazes de distinguir batimentos registrados em hipoglicemia ou normoglicemia. Sensibilidade de 68,7 % e especificidade de 73,10% foram obtidas analizando-se todos os indivíduos da amostra. A análise individual, contudo, registrou valores de até 98,8% e 91,20% de especificidade e sensibilidade, respectivamente. Acredita-se que tal variação é devida ao diferente grau de resposta contrarregulatória entre os indivíduos da amostra. Hypoglycaemia arises from unusually high falls at blood glucose (BG) rate, leading to death if not reversed in time. This thesis uses ECG signal processing in files recorded during hypoglycaemia episodes, aiming to assess the feasibility of an ECG-based hypoglycaemia detector. Firstly, we developed an wavelet-based algorithm for analysis of ventricular repolarisation. Further on, we established the characterization of ECG during hypoglycaemia, planning to distinguish between hypoglycaemia and normoglycaemia. The developed algorithm was able to overcome the challenges on ECG processing, notably J Point detection and assessment of T wave limits. From analysis, 17 variables were extracted from nonaveraged ECG signal: temporal information, wave amplitude and morphological measurements (areas and symmetry). Simulated ECGs; signals recorded during physical exercise; and data acquired in an Insulin Stress Test as well were used to refine processing. Data from 4 diabetic subjects (2M and 2F) age 46.5 ± 1.51 years (mean ± SD) were recorded in a glucose clamping procedure, ECGs were recorded simultaneously on a Holter device (8 leads, 16-hour files on average). Flattening of T wave and symmetry changes were common during hypoglycaemia, similar findings to those reported in medical literature. To avoid variable redundancy, a factor analysis was done: from the 17 originally evaluated parameters, 7 described 96.37% of the total variance showed in the ECG signals and 12 hold 99,97% of the total information. Linear discriminant analysis was able to single out hypoglycaemic from normoglycaemic heart beats. We registered an overall sensibility of 68.7% and specificity of 73.10%. These values were further improved in an individual analysis, up to 98.8% speci-ficity and 91.2% sensibility. We believe these differences between individual and overall analyses are due to differences in the magnitude of the counterregulatory responses among our sample individuals.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:56:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319748.pdf: 3201196 bytes, checksum: 37de40d9dfb337903f110635861453b9 (MD5) Previous issue date: 2013 / A regulação cardiovascular de curto prazo mediada pelos ramos simpático e parassimpático do sistema nervoso autônomo tem sido investigada por modelagem multivariada autoregressiva (MVAR), tendo se sedimentado como uma poderosa ferramenta de análise nas pesquisas clínicas. Modelos MVAR empregam a frequência cardíaca (FC), a pressão arterial sistólica (PAS) e a forma de onda do fluxo respiratório (RESP). ECG (a partir do qual é obtido a série FC) e a atividade respiratória podem ser facilmente captados dos pacientes. No entanto, os métodos envolvidos na aquisição da PAS (batimento a batimento) dificultam a utilização dos modelos MVAR durante exames clínicos. Estudos recentes mostram uma correlação inversa entre o tempo de trânsito da onda de pulso (PWTT) e as flutuações da PAS. PWTT é o intervalo de tempo decorrido entre a onda R do ECG e a base da onda de pulso captada com fotopletismografia no mesmo ciclo cardíaco. Este trabalho investiga a viabilidade do uso do inverso da série PWTT (IPWTT) como uma alternativa para medidas invasivas de PAS em modelagem MVAR da regulação cardiovascular. Para isso, as séries FC, RESP e IPWTT amostradas de voluntários durante alterações posturais e bloqueio autônomico foram aplicadas a modelos MVAR. Os resultados obtidos mostram que a série IPWTT pode ser utilizada em substituição das medições de PAS, a fim de superar as dificuldades práticas relacionadas com a amostragem contínua da PAS durante os exames clínicos. Isto abre a perspectiva de ampla utilização de modelagem MVAR para avaliação da função autonômica em exames clínicos de rotina, possibilitando uma melhor caracterização da enfermidade ou condição física do indivíduo. <br> / Abstract : Short-term cardiovascular regulation mediated by the sympathetic and parasympathetic branches of the autonomic nervous system has been investigated by multivariate autoregressive (MVAR) modeling, providing insightful analysis. MVAR models employ heart rate (HR), systolic blood pressure (SBP) and respiratory waveforms. ECG (from which HR series is obtained) and respiratory flow waveform (RFW) can be easily sampled from the patients. Nevertheless, the available methods for acquisition of beat-to-beat SBP measurements during exams hamper the wider use of MVAR models in clinical research. Recent studies show an inverse correlation between pulse wave transit time (PWTT) series and SBP fluctuations. PWTT is the time interval between the ECG R-wave peak and photoplethysmography waveform (PPG) base point within the same cardiac cycle. This work investigates the feasibility of using inverse PWTT (IPWTT) series as an alternative input to SBP for MVAR modeling of the cardiovascular regulation. For that, HR, RFW and IPWTT series acquired from volunteers during postural changes and autonomic blockade were used applied to MVAR models. Obtained results show that IPWTT series can be used in place of SBP measurements in order to overcome practical difficulties related to the continuous sampling of the SPB during clinical exams. This opens the prospect of widespread use of MVAR modeling for assessment of autonomic function in clinical routine, allowing a better characterization of disease or physical condition of the individual.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318378.pdf: 2033085 bytes, checksum: 9f27db1ec3d7b3e20181c3d4e83eb208 (MD5) Previous issue date: 2013 / À medida que o Brasil aumenta sua taxa de envelhecimento populacional, mais pessoas adquirem alguma forma de deficiência auditiva, dificultando o convívio social e reduzindo a qualidade de vida. Embora cada deficiência tenha uma causa e, portanto, uma solução específica, o aumento na relação sinal-ruído e sinal-interferência pode reduzir o seu impacto geral.Este trabalho tem foco na redução de ruídos e interferências em sinais de áudio utilizando um arranjo de microfones, implementado adaptativamente através de uma estrutura conhecida como conformador de feixe. Através da redundância obtida pelos múltiplos microfones, esta estrutura tem a capacidade de filtrar sinais tanto em frequência quanto em ângulo de incidência, de forma a dar ênfase a sinais julgados de interesse e atenuar sinais de interferência. Por ser adaptativo, o arranjo pode ainda rastrear deslocamentos dos sinais interferentes de forma a efetuar a atenuação mesmo em ambientes ou sinais não estacionários. Duas estruturas, uma clássica e outra com técnicas mais recentes de processamento, serão comparadas utilizando simulações. Estas estruturas foram construídas através da variação de parâmetros que vão desde a construção do arranjo ao algoritmo de adaptação utilizado no problema de otimização. Neste ponto, serão confrontados o clássico algoritmo CLMS (Constrained Least Mean Squares) e o mais recente Multi-Split LMS (MS-LMS).Como conclusão, a estrutura mais avançada obteve um desempenho substancialmente melhor que o da estrutura clássica, confirmando as expectativas. <br> / Abstract : As the Brazil increases its population aging rate, more peoplegain some form of hearing impairment, which complicates socialinteraction and reduces the quality of life. Although each deficiency hasa cause and, therefore, a specific solution, the increasing of signal-tonoiseand signal-to-interference ratio can reduce their general impact.This work focuses on noise and interference reduction in audiosignals using a microphone array, which is adaptively implemented via astructure known as beamformer. Through the obtained redundancy bythe multiple microphones, this structure has the capacity to filter signalsboth in frequency and in incidence angle, in order to give emphasis tosignals judged as of interest and to reduce interference signals. For beingadaptive, the array can even track shifts of the interfering signals inorder to perform the cancellation even in nonstationaries environmentsor signals.Two structures, one classic and another with more recentprocessing techniques, will be compared using simulations. Thesestructures were built through variation of parameters that ranging from the array's construction to the adaptive algorithm used in theoptimization problem. In this point, it will be confronted the classicCLMS (Constrained Least Mean Squares) algorithm and the more recentMulti-Split LMS (MS-LMS). As conclusion, the more advanced structure has obtained a substantially better performance than the pioneer structure, confirming the expectations.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319741.pdf: 306253565 bytes, checksum: 38cd6e325d6c77cda7e2bcbba3df8ab3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Beamforming é uma técnica de processamento de sinais já conhecida por suas aplicações em antenas e radioastronomia. É, essencialmente, uma técnica de localização de fontes baseada na conformação de feixes de onda de uma dada direção ou região no espaço. Sua aplicação em acústica foi iniciada de forma rústica na primeira grande guerra. Todavia, os avanços que propiciaram a criação das imagens acústicas são datados a partir dos anos setenta. Este trabalho propõe a aplicação desta técnica considerando que os sensores estão posicionados na superfície de uma estrutura rígida e cilíndrica, sendo que o campo externo é o objeto de interesse. Deste modo, fontes sonoras ao redor do cilindro serão detectáveis e passíveis de visualização. Para este propósito, diferente do comumente aplicado, não somente o campo livre é considerado, mas também o campo de difração que é criado pelo cilindro. A modelagem analítica do problema é desenvolvida e adaptada para a aplicação do algoritmo de beamforming. Esta é uma das contribuições desta pesquisa visto que, na maioria das aplicações, somente o campo incidente é considerado no pós-processamento. Além disso, para uma das geometrias estudadas, medições foram realizadas em ambiente anecoico para comparar os resultados com as simulações analítica e numérica.Outros métodos numéricos foram também empregados em duas frentes: para confirmar o significado físico e discutir resultados, e para encontrar uma geometria mais adequada. O Método de Elementos de Contorno (MEC ou BEM) é utilizado para avaliação do problema de maneira genérica, visto que quase todos os tipos de estruturas podem ser modelados em seu domínio. O objetivo é calcular as mesmas situações de difração com o modelo analítico e com o MEC e compará-las. O trabalho então apresenta um estudo correlacionando à malha do modelo 3D com os erros de localização nos mapas criados pelo beamforming. Em conseguinte, um método de otimização baseado em Algoritmo Genético (GA) é desenvolvido para posicionar os sensores na superfície do cilindro de modo a prevenir lóbulos laterais, lóbulos espelho e maximizar a faixa dinâmica.A aplicação dos métodos estudados junto ao beamforming criou novos aspectos em design de arrays. Ao longo do documento as discussões apontam os aprimoramentos e problemas relacionados ao desempenho na localização de fontes sonoras. Ao final, há um sumário acerca das contribuições da pesquisa e algumas ideias para trabalhos futuro. <br> / Abstract : Beamforming is a signal processing technique recognized for its applications in antennas and radio astronomy. It is essentially a technique to locate sources based on the conformation of wave beams from a given direction or region in space. Its application in acoustics originated rudimentarily during World War I. However, the advances that have led to the creation of acoustic images date from the early seventies.The present work proposes the application this technique considering the sensors are over a rigid cylindrical surface with the external field as the object of interest. Thus, sound sources anywhere around the cylinder become detectable and subject to viewing. For this purpose not only the free-field is considered, but also the diffraction acoustic field created by the cylinder. The problem?s analytical modelling is developed and adapted in order to apply the beamforming algorithm. This is one of the contributions of this research since in most applications only the incident field is considered in post-processing. In addition, measurements were carried out in an anechoic environment for one of the geometries studied to compare the results with the analytical and numerical simulations.Other numerical methods are also employed on two fronts: to confirm the physical meaning and discuss the results, and to search for a more suitable geometry. The Boundary Element Method (BEM) is used to generically review the problem, since the great majority of structures can be modelled in its domain. The objective is to calculate the same diffraction situations in the analytical model and the BEM for comparison. The work then presents a study on the mesh of the 3D model used correlated with beamforming sound source map location errors. Subsequently, an optimisation method based on the Genetic Algorithm (GA) is developed to place the sensors over the cylinder's surface in order to prevent sidelobes, grating lobes, and to maximize the dynamic range. The application of the methods studied together with beamforming has created new aspects in array design. This document then discusses and points out the improvements and problems with respect to sound source location performance. Finally, there is a summary concerning the research contributions and some thoughts for future work.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T05:08:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342002.pdf: 3326806 bytes, checksum: 906a4f936e6786e9e984b45819036fdf (MD5) Previous issue date: 2016 / Na investigação da epilepsia, a análise de sinais de eletroencefalograma (EEG) é uma importante ferramenta para a confirmação clínica do diagnóstico, uma vez que a ocorrência de uma atividade eletrográfica específica neste sinal é um forte indicativo da presença da patologia. Estudos comparativos dos diversos métodos de detecção de padrões epileptiformes apontaram que os melhores resultados foram obtidos quando se utilizaram métodos que empregam alguma forma de parametrização dos sinais. Existem inúmeros estudos referentes à utilização de descritores morfológicos para a caracterização de sinais de EEG, entretanto, faz-se necessária uma análise detalhada quanto à contribuição de cada conjunto de descritores na detecção das descargas epileptiformes com uma mesma base de dados e metodologia. Dentro deste cenário o presente trabalho propõe-se a realizar uma revisão bibliográfica dos conjuntos de descritores morfológicos existentes na literatura e avaliar sua contribuição para a identificação automática de padrões epileptiformes. Para cada conjunto de descritores foi desenvolvido um algoritmo para calcular os descritores de forma automática, implementado uma rede neural para avaliar sua contribuição para a classificação dos padrões. E realizada a utilização de índices estatísticos sobre os conjuntos de descritores morfológicos. Com isso foi possível afirmar que quase todos os autores analisados apresentam resultados promissores, exceto um deles por não se tratar diretamente de descritores morfológicos no domínio do tempo e sim descritores morfológicos do padrão no domínio da frequência. Adicionalmente, os conjuntos que contém somente os descritores básicos mostram resultados equivalentes aos que resultaram de operação aritmética ou associação desses descritores básicos.<br> / Abstract : In epilepsy research, analysis of electroencephalographic signals (EEG) is an important clinical tool for confirming the diagnosis, since the occurrence of a specific electrographic activity in this signal is a strong indication of its presence. Comparative studies of different detection methods of epileptiform patterns showed that the best results were obtained when the methods employ some form of signal parametrization. There are numerous studies on the use of morphological descriptors for characterizing EEG signals, however, it is necessary a detailed analysis on the contribution of each set of descriptors to the detection of epileptiform discharges using the same database and methodology. Within this scenario, the present work is proposed to conduct a literature review of existing sets of morphological descriptors in the literature and assess their contribution to the automatic identification of epileptiform patterns. For each set of descriptors it was developed an algorithm to automatically extract the descriptors and a neural network was implemented to assess their contribution to the classification of patterns. Some statistical indexes were used to quantify the classification performance. It was possible to notice that almost all authors analyzed showed promising results, except one of them, probably because its morphological descriptors are not directly extracted from the time domain. They are based on variables linked to the frequency domain. Also, the sets containing only the basic descriptors showed results equivalent to the ones that employ association or arithmetic operation of the basic descriptors.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T16:58:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210785.pdf: 1284504 bytes, checksum: 2a7fb65da36931b1c5c0fe34e0285396 (MD5) / Técnicas de reconhecimento de padrões são importantes ferramentas dentro da inteligência artificial, sendo aplicáveis em áreas como análise de imagens, reconhecimento de caracteres, reconhecimento de fala, auxílio a diagnósticos médicos, identificação de pessoas, inspeção industrial. Neste trabalho foram desenvolvidas quatro técnicas de reconhecimento de padrões baseadas no cálculo de distância, sendo três delas não paramétricas (PID, SID, MID) e a quarta técnica, a elipsoidal, paramétrica. Esta última técnica pode ser considerada a otimização das três primeiras. Para verificar a validade das técnicas desenvolvidas fez-se um estudo das técnicas de reconhecimento de padrões. Aqui, são apresentadas as principais técnicas: regra de Bayes, máxima verossimilhança, aproximação bayesiana, vizinhança mais próxima (k-NN), Parzen window, perceptron multicamadas, redes RBF e mapas de Kohonen. Em seguida, algumas dessas técnicas foram comparadas com as desenvolvidas aqui. Para fazer essa comparação, foi criado o software classificador, que mostrou ser uma ferramenta útil para o projeto de sistemas de reconhecimento de padrões, pois possibilita testar diferentes técnicas, verificando qual a técnica é mais adequada para cada problema. Essa comparação mostra que as técnicas PID, SID, MID e elipsoidal têm bom desempenho e que podem ser alternativas a considerar-se em projetos de sistemas de reconhecimento de padrões.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T17:02:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 193377.pdf: 1577535 bytes, checksum: 8c99a0afb3fd51c11a9c948d110236cf (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-20T20:16:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T00:07:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 192677.pdf: 3608759 bytes, checksum: 4c068f6bc821694341dc54e8c259b422 (MD5) / No presente trabalho, é desenvolvido um estudo comparativo entre duas técnicas de detecção facial baseadas em projeções vetoriais: Autofaces e Antifaces. O método de Autofaces tem sido significativamente estudado nos últimos anos, enquanto o de Antifaces é ainda considerado o estado-da-arte para a detecção de objetos. Ambos os métodos são descritos de forma detalhada e, para o método de Antifaces, é proposto um procedimento que permite obter os detectores subótimos. Ambos os métodos são avaliados em condições idênticas de teste. Tais avaliações consideram detecções de características faciais, de objetos tridimensionais e de uma face específica, vista de um ângulo frontal. Finalmente, é feita uma análise de sensibilidade dos métodos ao ruído branco Gaussiano aditivo, a distorções no foco e a alterações na cena em que se apresenta o objeto de interesse. Através dos resultados obtidos, é possível constatar que, no método de Antifaces, os critérios para a determinação de algumas variáveis de projeto não estão ainda bem estabelecidos. Além disso, esse método apresenta alta seletividade durante o processo de detecção. O método de Autofaces possui maior capacidade de generalização e menor sensibilidade à adição de ruído, distorções no foco e alterações na cena.