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Efficient construction of multi-scale image pyramids for real-time embedded robot visionEntschev, Peter Andreas 16 December 2013 (has links)
Detectores de pontos de interesse, ou detectores de keypoints, têm sido de grande interesse para a área de visão robótica embarcada, especialmente aqueles que possuem robustez a variações geométricas, como rotação, transformações afins e mudanças em escala. A detecção de características invariáveis a escala é normalmente realizada com a construção de pirâmides de imagens em multiescala e pela busca exaustiva de extremos no espaço de escala, uma abordagem presente em métodos de reconhecimento de objetos como SIFT e SURF. Esses métodos são capazes de encontrar pontos de interesse bastante robustos, com propriedades adequadas para o reconhecimento de objetos, mas são ao mesmo tempo computacionalmente custosos. Nesse trabalho é apresentado um método eficiente para a construção de pirâmides de imagens em sistemas embarcados, como a plataforma BeagleBoard-xM, de forma similar ao método SIFT. O método aqui apresentado tem como objetivo utilizar técnicas computacionalmente menos custosas e a reutilização de informações previamente processadas de forma eficiente para reduzir a complexidade computacional. Para simplificar o processo de construção de pirâmides, o método utiliza filtros binomiais em substituição aos filtros Gaussianos convencionais utilizados no método SIFT original para calcular múltiplas escalas de uma imagem. Filtros binomiais possuem a vantagem de serem implementáveis utilizando notação ponto-fixo, o que é uma grande vantagem para muitos sistemas embarcados que não possuem suporte nativo a ponto-flutuante. A quantidade de convoluções necessária é reduzida pela reamostragem de escalas já processadas da pirâmide. Após a apresentação do método para construção eficiente de pirâmides, é apresentada uma maneira de implementação eficiente do método em uma plataforma SIMD (Single Instruction, Multiple Data, em português, Instrução Única, Dados Múltiplos) – a plataforma SIMD usada é a extensão ARM Neon disponível no processador ARM Cortex-A8 da BeagleBoard-xM. Plataformas SIMD em geral são muito úteis para aplicações multimídia, onde normalmente é necessário realizar a mesma operação em vários elementos, como pixels em uma imagem, permitindo que múltiplos dados sejam processados com uma única instrução do processador. Entretanto, a extensão Neon no processador Cortex-A8 não suporta operações em ponto-flutuante, tendo o método sido cuidadosamente implementado de forma a superar essa limitação. Por fim, alguns resultados sobre o método aqui proposto e método SIFT original são apresentados, incluindo seu desempenho em tempo de execução e repetibilidade de pontos de interesse detectados. Com uma implementação direta (sem o uso da plataforma SIMD), é mostrado que o método aqui apresentado necessita de aproximadamente 1/4 do tempo necessário para construir a pirâmide do método SIFT original, ao mesmo tempo em que repete até 86% dos pontos de interesse. Com uma abordagem completamente implementada em ponto-fixo (incluindo a vetorização com a plataforma SIMD) a repetibilidade chega a 92% dos pontos de interesse do método SIFT original, porém, reduzindo o tempo de processamento para menos de 3%. / Interest point detectors, or keypoint detectors, have been of great interest for embedded robot vision for a long time, especially those which provide robustness against geometrical variations, such as rotation, affine transformations and changes in scale. The detection of scale invariant features is normally done by constructing multi-scale image pyramids and performing an exhaustive search for extrema in the scale space, an approach that is present in object recognition methods such as SIFT and SURF. These methods are able to find very robust interest points with suitable properties for object recognition, but at the same time are computationally expensive. In this work we present an efficient method for the construction of SIFT-like image pyramids in embedded systems such as the BeagleBoard-xM. The method we present here aims at using computationally less expensive techniques and reusing already processed information in an efficient manner in order to reduce the overall computational complexity. To simplify the pyramid building process we use binomial filters instead of conventional Gaussian filters used in the original SIFT method to calculate multiple scales of an image. Binomial filters have the advantage of being able to be implemented by using fixed-point notation, which is a big advantage for many embedded systems that do not provide native floating-point support. We also reduce the amount of convolution operations needed by resampling already processed scales of the pyramid. After presenting our efficient pyramid construction method, we show how to implement it in an efficient manner in an SIMD (Single Instruction, Multiple Data) platform -- the SIMD platform we use is the ARM Neon extension available in the BeagleBoard-xM ARM Cortex-A8 processor. SIMD platforms in general are very useful for multimedia applications, where normally it is necessary to perform the same operation over several elements, such as pixels in images, enabling multiple data to be processed with a single instruction of the processor. However, the Neon extension in the Cortex-A8 processor does not support floating-point operations, so the whole method was carefully implemented to overcome this limitation. Finally, we provide some comparison results regarding the method we propose here and the original SIFT approach, including performance regarding execution time and repeatability of detected keypoints. With a straightforward implementation (without the use of the SIMD platform), we show that our method takes approximately 1/4 of the time taken to build the entire original SIFT pyramid, while repeating up to 86% of the interest points found with the original method. With a complete fixed-point approach (including vectorization within the SIMD platform) we show that repeatability reaches up to 92% of the original SIFT keypoints while reducing the processing time to less than 3%.
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Uma metodologia de desenvolvimento de diagnóstico guiado para veículos automotivosMori, Fernando Maruyama 18 June 2014 (has links)
A utilização de ferramentas externas de diagnóstico guiado tem se tornado cada vez mais importante nas atividades de pós-venda da indústria automotiva. Isso se dá principalmente devido ao uso extensivo de sistemas embarcados nos veículos, tornando-os mais complexos e difíceis de diagnosticar. Atualmente, as técnicas empregadas para o desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico guiado são fortemente dependentes da experiência do projetista e centralizadas nas peças e subsistemas do veículo, possibilitando baixo grau de flexibilidade e reaproveitamento da informação. Este trabalho propõe uma nova metodologia para o desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico guiado, aplicado a um estudo de caso da indústria automotiva, numa arquitetura de software em três camadas: peças e componentes do veículo, informações e estratégia para o diagnóstico e uma camada de apresentação. Isso permite grande flexibilidade no projeto da ferramenta de diagnóstico guiado para diferentes modelos de veículos, fabricantes de peças e sistemas automotivos. A metodologia proposta é aplicada em um estudo de caso de diagnóstico da Volvo caminhões, mostrando o processo de adaptação da arquitetura de software de três camadas à metodologia proposta e seu impacto no custo do desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico. / External guided diagnostic tools are increasingly important to the aftermarket business of automotive industry. It occurs mainly due to the extensive using of embedded systems in vehicles, making them more complex and difficult to diagnose. Currently, the techniques used to develop a guided diagnostic tool are strongly dependent on designer’s experience and are usually focused on parts and vehicle’s subsystems, allowing low flexibility and reduced information reusage. This paper proposes a new methodology for development of a guided diagnostic tool applied to the automotive industry. This methodology is based on a three-tier software architecture composed of vehicle’s parts and components, diagnostic information and strategy, and presentation layer. It allows great flexibility for designing a guided diagnostic tool for different vehicle models, parts OEMs and automotive systems. The proposed methodology has been applied to a case study at Volvo Trucks. The corresponding adaptation process to the three-tier software architecture is presented as well as its impact on development costs. / 5000
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Filtro digital híbrido para sistemas embarcados de alta potênciaMartini, Guilherme Henrique Kaehler 14 June 2013 (has links)
Esta dissertação trata sobre o projeto, implementação e avaliação de um filtro híbrido para supressão de ruído em sistemas de alta potência. Seu desempenho será otimizado para reduzir a magnitude de ruídos impulsivos, que são comuns em dispositivos de alta potência, como inversores de frequência que controlam motores trifásicos. O filtro híbrido proposto é avaliado empiricamente em um inversor de frequência que é controlado por um sistema embarcado. A abordagem proposta é comparada com abordagens clássicas de filtragem digital como média móvel, filtro de resposta finita ao impulso (FIR) e filtro de resposta infinita ao impulso (IIR). / This work presents the project, implementation and evaluation of a hybrid filter used for noise supressing in high power switching converters. It is optimized to reduce impulsive noise that is commonly present in high power devices like frequency inverters that control three-phase motors. The hybrid filter is evaluated empirically in a frequency inverter that is controlled by an embedded system. This approach is compared to classical ones, like the moving average, the finite impulse response (FIR) and the infinite impulse response (IIR) filters.
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Proposta de um transmissor de dados portátil e de baixo custo para o processo eleitoral BrasileiroLima, João Henrique de 30 August 2013 (has links)
A utilização da tecnologia da informação no processo de automatização do trabalho já está instituída. As soluções que automatizam os processos fabris e que suportam a prestação de serviços aumentam a produtividade e tornaram-se imprescindíveis como ativo a ser bem explorado pelas organizações que desejam possuir os diferenciais competitivos essenciais para sobreviver num mercado concorrido. No âmbito do poder público, o processo de automatização também caminha rapidamente e novas ferramentas que agilizam e reduzem os custos da prestação de serviços aos cidadãos são implementadas. O processo eleitoral brasileiro acompanhou a onda da informatização e está totalmente automatizado desde 1998. Todavia, a informatização de eleições é um processo crítico devido aos diversos requisitos relacionados com a segurança do processo. O cenário de um processo eleitoral é composto por um conjunto de interesses, geralmente conflitantes, que devem ser harmonizados em eleições justas e limpas. A informatização traz vantagens relacionadas com a maior agilidade no processo de apuração e divulgação do resultado da eleição, maior economia, maior flexibilidade, possibilidade de correção de erros cometidos no momento da votação, inclusão de pessoas com deficiências, entre outros. Conciliar as dificuldades de implementar os requisitos exigidos em um sistema eleitoral, especificamente aqueles conflitantes e que asseguram a legitimidade das eleições (privacidade do eleitor e a garantia da integridade), para tirar proveito das vantagens que a informatização proporciona, tem sido objeto de pesquisas no meio acadêmico. Neste trabalho é apresentado um projeto para a construção de um protótipo de um dispositivo embarcado que visa aumentar a economicidade do processo eleitoral. O dispositivo destina-se a aperfeiçoar a fase de envio dos arquivos contendo os votos eletrônicos, apurados nas urnas eletrônicas brasileiras, para totalização e obtenção do resultado do pleito. Para melhorar a segurança, o equipamento faz uso de técnicas de criptografia para assegurar que o canal utilizado para transmissão dos resultados é seguro. A maior economia para o processo eleitoral é garantida com um dispositivo portátil, leve, de baixo consumo energético e robusto. Equipamentos menores e portáteis podem reduzir os custos com o processo de aquisição, preparação e envio para os locais de onde os votos eletrônicos serão transmitidos afim de serem totalizados nos sistemas centralizados da Justiça Eleitoral. / The use of information technology to promote the automation of work processes is widely spread. Systems to automate the manufacturing processes and to support services delivery help to improve the productivity and have become an indispensable asset to be exploited by organizations wishing to have the competitive advantages essential to survive in a crowded marketplace. In the context of public sector, the automation process also moves quickly and new tools that streamline and reduce the costs of providing services to citizens are being implemented. The Brazilian electoral process followed the wave of informatization and is fully automated since 1998. However, the informatization of elections is a critical process due to various requirements related to the electoral process security. The scenario of an electoral process is composed of a set of interests, often conflicting, which should be harmonized by fair and clean elections. Computerization has advantages related to greater agility in the process of calculation and disclosure of the outcome of the elections, greater economy, greater flexibility, possibility of correcting errors made at the time of voting, inclusion of people with disabilities, among others. Reconcile the difficulties of implementing the requirements in an electoral system, specifically those conflicting, which shall ensure the legitimacy of the elections (voter privacy and guarantee of the integrity), to take advantage of the benefits that computerization provides, has been subject of academic research. This work presents a project to build a prototype of an embedded device that aims to increase economicity of the Brazilian electoral process. The device is intended to improve the activity of sending files containing the electronic votes, acquired in the Brazilian electronic ballot boxes, for counting and obtaining the result of the election. To improve security, the prototype makes use of encryption techniques to ensure that the channel used for transmission of results is secure. The economy for the electoral process will be guaranteed with a portable, lightweight, low energy consumption and robust device. Portable and smaller equipments can reduce the costs with the acquisition process, preparing and sending to the places where the electronic votes will be transmitted in order to be aggregated in centralized systems. / 5000
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Uma metodologia de desenvolvimento de diagnóstico guiado para veículos automotivosMori, Fernando Maruyama 18 June 2014 (has links)
A utilização de ferramentas externas de diagnóstico guiado tem se tornado cada vez mais importante nas atividades de pós-venda da indústria automotiva. Isso se dá principalmente devido ao uso extensivo de sistemas embarcados nos veículos, tornando-os mais complexos e difíceis de diagnosticar. Atualmente, as técnicas empregadas para o desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico guiado são fortemente dependentes da experiência do projetista e centralizadas nas peças e subsistemas do veículo, possibilitando baixo grau de flexibilidade e reaproveitamento da informação. Este trabalho propõe uma nova metodologia para o desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico guiado, aplicado a um estudo de caso da indústria automotiva, numa arquitetura de software em três camadas: peças e componentes do veículo, informações e estratégia para o diagnóstico e uma camada de apresentação. Isso permite grande flexibilidade no projeto da ferramenta de diagnóstico guiado para diferentes modelos de veículos, fabricantes de peças e sistemas automotivos. A metodologia proposta é aplicada em um estudo de caso de diagnóstico da Volvo caminhões, mostrando o processo de adaptação da arquitetura de software de três camadas à metodologia proposta e seu impacto no custo do desenvolvimento da ferramenta de diagnóstico. / External guided diagnostic tools are increasingly important to the aftermarket business of automotive industry. It occurs mainly due to the extensive using of embedded systems in vehicles, making them more complex and difficult to diagnose. Currently, the techniques used to develop a guided diagnostic tool are strongly dependent on designer’s experience and are usually focused on parts and vehicle’s subsystems, allowing low flexibility and reduced information reusage. This paper proposes a new methodology for development of a guided diagnostic tool applied to the automotive industry. This methodology is based on a three-tier software architecture composed of vehicle’s parts and components, diagnostic information and strategy, and presentation layer. It allows great flexibility for designing a guided diagnostic tool for different vehicle models, parts OEMs and automotive systems. The proposed methodology has been applied to a case study at Volvo Trucks. The corresponding adaptation process to the three-tier software architecture is presented as well as its impact on development costs. / 5000
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Filtro digital híbrido para sistemas embarcados de alta potênciaMartini, Guilherme Henrique Kaehler 14 June 2013 (has links)
Esta dissertação trata sobre o projeto, implementação e avaliação de um filtro híbrido para supressão de ruído em sistemas de alta potência. Seu desempenho será otimizado para reduzir a magnitude de ruídos impulsivos, que são comuns em dispositivos de alta potência, como inversores de frequência que controlam motores trifásicos. O filtro híbrido proposto é avaliado empiricamente em um inversor de frequência que é controlado por um sistema embarcado. A abordagem proposta é comparada com abordagens clássicas de filtragem digital como média móvel, filtro de resposta finita ao impulso (FIR) e filtro de resposta infinita ao impulso (IIR). / This work presents the project, implementation and evaluation of a hybrid filter used for noise supressing in high power switching converters. It is optimized to reduce impulsive noise that is commonly present in high power devices like frequency inverters that control three-phase motors. The hybrid filter is evaluated empirically in a frequency inverter that is controlled by an embedded system. This approach is compared to classical ones, like the moving average, the finite impulse response (FIR) and the infinite impulse response (IIR) filters.
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Proposta de um transmissor de dados portátil e de baixo custo para o processo eleitoral BrasileiroLima, João Henrique de 30 August 2013 (has links)
A utilização da tecnologia da informação no processo de automatização do trabalho já está instituída. As soluções que automatizam os processos fabris e que suportam a prestação de serviços aumentam a produtividade e tornaram-se imprescindíveis como ativo a ser bem explorado pelas organizações que desejam possuir os diferenciais competitivos essenciais para sobreviver num mercado concorrido. No âmbito do poder público, o processo de automatização também caminha rapidamente e novas ferramentas que agilizam e reduzem os custos da prestação de serviços aos cidadãos são implementadas. O processo eleitoral brasileiro acompanhou a onda da informatização e está totalmente automatizado desde 1998. Todavia, a informatização de eleições é um processo crítico devido aos diversos requisitos relacionados com a segurança do processo. O cenário de um processo eleitoral é composto por um conjunto de interesses, geralmente conflitantes, que devem ser harmonizados em eleições justas e limpas. A informatização traz vantagens relacionadas com a maior agilidade no processo de apuração e divulgação do resultado da eleição, maior economia, maior flexibilidade, possibilidade de correção de erros cometidos no momento da votação, inclusão de pessoas com deficiências, entre outros. Conciliar as dificuldades de implementar os requisitos exigidos em um sistema eleitoral, especificamente aqueles conflitantes e que asseguram a legitimidade das eleições (privacidade do eleitor e a garantia da integridade), para tirar proveito das vantagens que a informatização proporciona, tem sido objeto de pesquisas no meio acadêmico. Neste trabalho é apresentado um projeto para a construção de um protótipo de um dispositivo embarcado que visa aumentar a economicidade do processo eleitoral. O dispositivo destina-se a aperfeiçoar a fase de envio dos arquivos contendo os votos eletrônicos, apurados nas urnas eletrônicas brasileiras, para totalização e obtenção do resultado do pleito. Para melhorar a segurança, o equipamento faz uso de técnicas de criptografia para assegurar que o canal utilizado para transmissão dos resultados é seguro. A maior economia para o processo eleitoral é garantida com um dispositivo portátil, leve, de baixo consumo energético e robusto. Equipamentos menores e portáteis podem reduzir os custos com o processo de aquisição, preparação e envio para os locais de onde os votos eletrônicos serão transmitidos afim de serem totalizados nos sistemas centralizados da Justiça Eleitoral. / The use of information technology to promote the automation of work processes is widely spread. Systems to automate the manufacturing processes and to support services delivery help to improve the productivity and have become an indispensable asset to be exploited by organizations wishing to have the competitive advantages essential to survive in a crowded marketplace. In the context of public sector, the automation process also moves quickly and new tools that streamline and reduce the costs of providing services to citizens are being implemented. The Brazilian electoral process followed the wave of informatization and is fully automated since 1998. However, the informatization of elections is a critical process due to various requirements related to the electoral process security. The scenario of an electoral process is composed of a set of interests, often conflicting, which should be harmonized by fair and clean elections. Computerization has advantages related to greater agility in the process of calculation and disclosure of the outcome of the elections, greater economy, greater flexibility, possibility of correcting errors made at the time of voting, inclusion of people with disabilities, among others. Reconcile the difficulties of implementing the requirements in an electoral system, specifically those conflicting, which shall ensure the legitimacy of the elections (voter privacy and guarantee of the integrity), to take advantage of the benefits that computerization provides, has been subject of academic research. This work presents a project to build a prototype of an embedded device that aims to increase economicity of the Brazilian electoral process. The device is intended to improve the activity of sending files containing the electronic votes, acquired in the Brazilian electronic ballot boxes, for counting and obtaining the result of the election. To improve security, the prototype makes use of encryption techniques to ensure that the channel used for transmission of results is secure. The economy for the electoral process will be guaranteed with a portable, lightweight, low energy consumption and robust device. Portable and smaller equipments can reduce the costs with the acquisition process, preparing and sending to the places where the electronic votes will be transmitted in order to be aggregated in centralized systems. / 5000
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Estudo da efetividade dos mecanismos de compartilhamento de memória em hipervisores / Study of the effectiveness of memory sharing mechanisms in hypervisorsVeiga, Fellipe Medeiros 28 August 2015 (has links)
A crescente demanda por ambientes de virtualização de larga escala, como os usados em datacenters e nuvens computacionais, faz com que seja necessário um gerenciamento eficiente dos recursos computacionais utilizados. Um dos recursos mais exigidos nesses ambientes é a memória RAM, que costuma ser o principal fator limitante em relação ao número de máquinas virtuais que podem executar sobre o mesmo host físico. Recentemente, hipervisores trouxeram mecanismos de compartilhamento transparente de memória RAM entre máquinas virtuais, visando diminuir a demanda total de memória no sistema. Esses mecanismos “fundem” páginas idênticas encontradas nas várias máquinas virtuais em um mesmo quadro de memória física, usando uma abordagem copy-on-write, de forma transparente para os sistemas convidados. O objetivo deste estudo é apresentar uma visão geral desses mecanismos e também avaliar seu desempenho e efetividade. São apresentados resultados de experimentos realizados com dois hipervisores populares (VMware e KVM), usando sistemas operacionais convidados distintos (Linux e Windows) e cargas de trabalho diversas (sintéticas e reais). Os resultados obtidos evidenciam diferenças significativas de desempenho entre os hipervisores em função dos sistemas convidados, das cargas de trabalho e do tempo. / The growing demand for large-scale virtualization environments, such as the ones used in cloud computing, has led to a need for efficient management of computing resources. RAM memory is the one of the most required resources in these environments, and is usually the main factor limiting the number of virtual machines that can run on the physical host. Recently, hypervisors have brought mechanisms for transparent memory sharing between virtual machines in order to reduce the total demand for system memory. These mechanisms “merge” similar pages detected in multiple virtual machines into the same physical memory, using a copy-on-write mechanism in a manner that is transparent to the guest systems. The objective of this study is to present an overview of these mechanisms and also evaluate their performance and effectiveness. The results of two popular hypervisors (VMware and KVM) using different guest operating systems (Linux and Windows) and different workloads (synthetic and real) are presented herein. The results show significant performance differences between hypervisors according to the guest system workloads and execution time.
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Modelagem do prognóstico e gestão da saúde de máquinas mecânicas no contexto de sistemas ciberfísicos na manufatura / Prognostics and health management modelling of mechanical machines in the context of cyber-physical systems in mnufacturingNunez, David Lira 14 September 2017 (has links)
Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.
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Modelagem do prognóstico e gestão da saúde de máquinas mecânicas no contexto de sistemas ciberfísicos na manufatura / Prognostics and health management modelling of mechanical machines in the context of cyber-physical systems in mnufacturingNunez, David Lira 14 September 2017 (has links)
Os recentes avanços na manufatura inteligente abrem oportunidades na área do suporte industrial, especificamente na manutenção e gestão de ativos físicos. Essa tendência permite que os dados coletados das máquinas, quando estão em pleno funcionamento, possam interagir com computadores, (ciberespaço), através de uma rede de comunicação formando assim o conceito de Sistemas Ciberfísicos (CPS – do inglês Cyber-Physical Systems). Além disso, os rápidos avanços da tecnologia de informação e comunicação proporcionam ferramentas para que essa interação possa analisar os dados, de forma cada vez mais rápida, autônoma, ubíqua e em tempo real, oferecendo informações que auxiliam aos humanos na tomada de decisões mais eficazes. Nesse contexto, o Prognóstico e Gestão da Saúde de máquinas (PHM – do inglês Prognostics Health and Management) é indicado como uma aplicação promissora da manufatura inteligente dentro do contexto de CPS. Atualmente as propostas de PHM encontradas na literatura cientifica são aplicadas a casos específicos e sem uma padronização da sua implementação, impedindo que tais abordagens possam ser replicadas em diferentes cenários da manufatura. Assim, o presente trabalho propõe a construção de um modelo ontológico para auxiliar na implementação do PHM em diversos cenários de manufatura, a ser aproveitada futuramente por ferramentas de softwares com foco em manufatura inteligente, padronizando seus conceitos, termos, e a forma de coleta e tratamento de dados. A abordagem metodológica DSR (do inglês Design Science Research) é usada para guiar o desenvolvimento da pesquisa. A construção deste modelo ontológico, que integra tanto os dados coletados quanto as informações necessárias para a tomada de decisões, possibilita o controle da estimativa de uma falha antes dela ocorrer de uma forma mais autônoma. Os principais resultados do modelo ontológico construído são: uma ontologia flexível capaz de ser usada em vários tipos de máquinas mecânicas de diversos tipos de manufatura; a possibilidade de armazenar o conhecimento contido em normas internacionais, históricos de atividades das máquinas, e arquiteturas consolidadas no contexto do PHM, permitindo a constante atualização de dados dependendo de particularidades que cada processo produtivo pode conter, e finalmente, usando a linguagem SPARQL entrega-se informações que podem ser usadas para tomada de decisões em intervenções oportunas de manutenção nos equipamentos de uma indústria real. O modelo é demonstrado considerando o caso de uma bomba centrífuga que comprovou sua fidelidade, integridade, nível de detalhe, robustez e consistência, fornecendo informações anteriormente alimentadas por dados reais obtidos em empresas próximas. / Recent advances in smart manufacturing open up opportunities in industrial support, specifically in maintenance and physical asset management. This trend allows data collected from machines, when are in full operation, to interact with cyberspace computers through a communication network, thus forming the concept of cyber-physical systems (CPS). Besides, rapid advances in information and communications technologies provide tools for analysing data, in an increasingly rapid, autonomously, ubiquitous and in real time way, providing information that assists humans in making better decisions. In this sense, Prognostics and Health Management (PHM) of machines, is indicated as a promising application of Smart Manufacturing in the CPS contexto. Currently the PHM proposals found in the scientific literature are applied to specific cases and without a standardization of their implementation, preventing such approaches from being replicated in different manufacturing scenarios. Thus, the present work proposes the construction of an ontological model to assist in the implementation of the PHM in several manufacturing scenarios, to be harnessed in the future by software tools focused on intelligent manufacturing, standardizing their concepts, terms, and the form of data collection and processing. The DSR (Design Science Research) methodological approach is used to guide the development of the research. The construction of this ontological model, which integrates both the collected data and the necessary information for the decision making, allows the control of the estimate of a failure before it occurs in a more autonomous way. The main results of the ontological model are: a flexible ontology capable of being used on several types of mechanical machines of various types of manufacturing; the possibility of storing the knowledge contained in international standards, machine history of activities, and consolidated architectures in the context of the PHM, allows the constant updating of data depending on particularities that each productive process can contain, and finally, using the SPARQL language, it is given information that can be used for decisionmaking in timely maintenance interventions in the equipment of a real industry. The model is demonstrated considering the case of a centrifugal pump that proved its fidelity, integrity, level of detail, robustness and consistency, providing information previously fed by real data obtained in nearby companies.
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