As atividades desenvolvidas pelo ser humano traduzem-se em grandes esforços internos, sobre as mais variadas estruturas corporais. O conhecimento da magnitude destes esforços pode auxiliar profissionais da área da saúde em atividades como prescrição de exercícios, reabilitação e prevenção de lesões. A magnitude dos esforços internos pode ser obtida por meio de um método direto ou indireto. O método direto esbarra em questões éticas e limitações tecnológicas, enquanto que o método analítico indireto por meio do conhecimento de parâmetros biomecânicos externos pode inferir sobre os esforços internos. Assim o objetivo deste estudo foi implementar um Macromodelo biomecânico tridimensional da coluna vertebral (MM3D), para cálculo das forças internas, articular e muscular resultantes, durante diferentes tarefas de levantamento de carga. O MM3D implementado consiste de um modelo de segmentos articulados (MSA-3D) o qual é composto por dezesseis segmentos rígidos conectados associados a um Modelo de distribuição (MDFMA) o qual fornece as forças musculares (FM) e articulares (FA) resultantes em três níveis da coluna vertebral (superior, médio e inferior). No MSA-3D as forças e momentos proximais líquidos são obtidos a partir da resolução das equações de movimento de Newton-Euler por meio da solução inversa. Com base nas forças e momentos proximais líquidos obtidos do MSA-3D o MDFMA baseado em técnicas de otimização e dados da literatura fornece as FM e FA resultantes na coluna vertebral. A tarefa avaliada consistiu do levantamento de um objeto com 20% da massa corporal do indivíduo em três diferentes técnicas de levantamento. Para registro cinemático foram utilizadas cinco câmeras digitais, com freqüência de amostragem de 25 Hz. O registro cinético foi realizado por meio da utilização de uma plataforma de força, a base de strain-gauges. Os resultados do MM3D implementado foram avaliados por meio da estimativa da acurácia da medida tridimensional obtida pela cinemetria, pela comparação dos resultados do MSA-3D com os valores mensurados pela plataforma de força, pela comparação da FRP e MP calculados pela via superior e inferior do MSA-3D nos segmentos da coluna vertebral e literatura. Os resultados obtidos sugerem uma coerência do MM3D com informações de mensurações diretas e estimativas indiretas obtidas da literatura. Assim o MM3D se mostrou capaz de avaliar e comparar as FM e FA nos três segmentos da coluna vertebral durante diferentes tarefas de levantamento. / Activities performed by the human being can be translated in large internal loads in the most varied body structures. Knowledge of these loads' magnitude may help health area professionals in activities such as prescription of exercises, rehabilitation and prevention of injuries. Internal load's magnitude may be obtained through direct or indirect methods. Direct method stumbles in ethical questions and technology limitations, while indirect analytic method through knowledge of external biomechanics parameters may deduce internal loads. Thus the objective of this study was to implement a tridimensional biomechanical macromodel of the spine (MM3D) to calculate internal forces, joint and muscular resultants, during different tasks of weight lifting. The implemented MM3D consists of an articulated segments model (MSA-3D) composed by sixteen rigid segments connected associated to a distribution Model (MDFMA) that provides resultant muscle (FM) and joint (FA) forces in three levels of the spine (superior, medium and inferior). At the MSA-3D liquid forces and proximal moments are obtained from the resolution of Newton-Euler movement equations through inverse solution. Based in the MSA-3D liquid forces and proximal moments obtained, the MDFMA, based in optimization techniques and data from literature, provides spine resultants FM and FA. The evaluated task consisted of lifting an object with 20% of the subjects' body weight using three different lifting techniques. For kinematics records five digital video cameras were used, with sampling frequency of 25 Hz. Kinetic record was performed using a force platform (strain-gauges based). MM3D implemented results were evaluated through accuracy estimation of the tridimensional measures obtained from kinematics, through comparison of the MSA-3D results and values measured by the force platform, through comparison of spine's segments calculated proximal resultant force and proximal moment calculated through upper and lower ways of MSA-3D and literature. Results suggest a coherence of direct measured information of MM3D and indirect estimative obtained from literature. Thus MM3D showed capable of evaluating and comparing FM and FA at the spine's three segments during different lifting tasks.

Este trabalho tem por objetivo desenvolver um método de controle de distorção adequado ao design de superfície de produto industrial, com forma tridimensional não planificável, produzido em larga escala, de modo a minimizar as distorções gráficas procedentes da aplicação de uma imagem bidimensional em um objeto tridimensional com superfície não planificável, considerando, principalmente, a complexidade da geometria do objeto. Essa pesquisa justifica-se quando se verifica o aumento de produtos com formas não planificáveis no mercado e a visível dificuldade dos profissionais em resolver problemas de distorções das imagens quando o objeto tem uma geometria complexa. Além disso, o estudo visa contribuir também com a redução de custos de desenvolvimento desse tipo de produto, já que estuda um método que possibilita a verificação digital, eliminando os custos físicos de tentativa e erro. O método utiliza recursos de representação paramétrica de superfícies, que viabilizam a manipulação de objetos tridimensionais complexos no meio computacional e que são definidos por equações que relacionam um domínio paramétrico plano e o espaço tridimensional. Para cada uma das dimensões (x, y e z) do espaço tridimensional, existe uma equação que faz a relação com o espaço paramétrico bidimensional de coordenadas u e v. Dentre esses recursos, os mais utilizados são: mapeamento de textura e render to texture. A indústria de desenhos animados e games tridimensionais costuma utilizar com frequência estes recursos computacionais para melhorar o realismo de suas imagens. Nesta pesquisa, estudase a possibilidade de direcionar essas ferramentas computacionais para a indústria de produtos físicos manufaturados produzidos em série. A pesquisa propõe-se estudar três casos de produtos com superfícies não planificáveis de materiais distintos e processos de produção diferentes entre si. A partir dos três estudos de casos é proposto o método que visa permitir a solução sistematizada dessa classe de problema relacionado às distorções. A verificação do método é realizada, com resultados significativos, em conjunto com três grandes empresas nacionais localizadas da região sul do Brasil. O primeiro estudo de caso consiste em uma tigela de cerâmica da empresa Oxford®; o segundo, uma chaleira de metal da empresa Tramontina®, e o terceiro, uma sandália de polímero da empresa Grendene®. Assim, por meio desta pesquisa, espera-se ampliar a área do conhecimento que circunscreve o design de superfície, ampliando os meios que facilitem a atividade projetual e apontando para a necessidade de instrumentos tecnológicos que venham facilitar os projetos de superfícies de objetos com formas não planificáveis. / This work aims to develop a distortion control method adequate for surface design of mass-produced industrial products with non-planable tridimensional shape, so as to minimize the graphic distortions resulting from the application of a bidimensional image onto a tridimensional object with non-planable surface, taking into consideration mainly the complexity of the object’s geometry. The justification for this research lies in the increase of products with nonplanable shapes available on the market and in the clear difficulty of professionals to solve image distortion problems when the object presents complex geometry. Besides, this research aims to contribute to the reduction of costs of developing this kind of product, seeing that it studies a method that enables digital verification so eliminating the physical costs of trial and error. The method uses resources of parametric representation of surfaces, which enable the manipulation of complex 3D objects in the computational environment, and which are defined by equations that relate one plane parametric domain and the tridimensional space. For each dimension (x, y e z) of the tridimensional space there is an equation that makes the relation with the bidimensional parametric space with coordinates u and v. The most frequently used computational resources are texture mapping and render to texture, which are often used by the industry of 3-D animation to improve the realism of their images. In this work we study the possibility to apply these computational tools in the industry of manufactured products. This research contemplates three case studies of products with non-planable surfaces of different materials and different manufacturing processes. We then propose a method that allows a systematized solution for distortion-related problems. The verification of the method, which showed meaningful results, was carried out together with three large national enterprises located in the southern region of Brazil. The first case study consists in a ceramic bowl by Oxford®; the second, a metal kettle by Tramontina®; and the third, a polymer sandal by Grendene®. With this research we expect to expand the field of knowledge in which surface design is inserted thus extending the resources for the projectual activity and pointing to the need for technological tools that may help with the projects of surfaces of objects with non-planable shape.

Esta dissertação apresenta um framework de desenvolvimento de uma interface gráfica de usuário para um sistema de modelagem poligonal tridimensional, a partir de critérios ergonômicos que atendam os requisitos fundamentais de usabilidade. A pesquisa foi especialmente orientada a satisfazer principalmente as necessidades individuais dos diferentes perfis de usuários que fazem uso de aplicações similares. Para isto, foram estudados conceitos pertinentes às áreas de Ergonomia, Usabilidade e Interação Humano-Computador. Isto permitiu obter estratégias que podem ser utilizadas durante o estágio de concepção de uma interface de usuário, a fim de promover e garantir a ergonomia de um sistema em estágios anteriores à sua implementação, economizando recursos e prevenindo possíveis problemas de usabilidade. Um dos aspectos fundamentais do protótipo proposto nesta dissertação é a sua adaptabilidade, onde um dos benefícios da utilização deste tipo de recurso é a capacidade de reduzir a complexidade durante o aprendizado de um sistema por usuários novatos, selecionando informações essenciais e indicando as próximas ações possíveis, já que o sistema proposto baseia-se nos resultados de passos anteriores. A técnica de avaliação desta interface gráfica utiliza uma lista de verificação (checklist) ergonômica, que é escolhida por suas características adequadas às delimitações do projeto de pesquisa. / This dissertation aims the development of a non-functional prototype for a graphical user interface of a 3D polygonal modeling system based on ergonomic criteria that meet the basic requirements of usability. The research was specifically targeted to meet the individual needs of customers who make use of similar applications. For this purpose, relevant concepts of Ergonomics, Usability and Human-Computer Interaction were studied. It allowed this research to obtain strategies that can be used during the design stage of a user interface in order to promote and ensure the software ergonomics at stages prior to implementation, saving resources, preventing possible usability problems. One of the key aspects of the proposed prototype is its adaptability, and one of its benefits of this feature is the ability to reduce the learning complexity of the system for novice users, by selecting key information and indicating the next possible actions, since the proposed system is based on results of previous steps. The ergonomics evaluation of this graphical interface was made using a checklist, which was chosen for being appropriate to this research. The results confirm the usability of the User Interface, thus validating the use of this proposal as a development framework.

Este trabalho apresenta a formulação e implementação numérica do método dos elementos de contorno (MEC) para elasticidade linear tri-dimensional, com avaliação direta das integrais fracamente e fortemente singulares. A implementação segue a formulação tradicional do MEC direto, e a discretização do contorno das variáveis do problema é realizada com elementos descontínuos, permitindo o uso de malhas desconectadas ao longo das superfícies. O cálculo das integrais singulares é realizado através do uso de expansões assintóticas calculadas em torno de um ponto singular genérico. As expressões analíticas destas expansões são apresentadas no trabalho. Estas expansões serão subtraídas do núcleo original regularizando-o e a parte singular é integrada analiticamente, restando apenas uma integral regular, tornando ambas as integrais possíveis de serem calculadas com quadraturas de Gauss. É concluído que o presente método requer menos pontos de integração para o mesmo nível de erro quando comparado com outras técnicas. Alguns casos de elasticidade são resolvidos para ilustrar a eficiência e precisão do método. / This work presents the formulation and implementation of the boundary element method (BEM) to three dimensional linear elastostatics, with the direct evaluation of the strongly singular integral equations. The implementation follows the traditional direct BEM formulation, and the discretization of the boundary is carried out with discontinuous elements, enabling the use of disconnected meshes along the surfaces. The computation of the singular integral equations is accomplished by using the asymptotic expansions derived around a generic singular point. The analytical expressions for these expansions are presented in this work. The expansions are subtracted from the kernel to regularize it. This subtracted part is then added by computing a regular line integral along the boundary of the element. Both the integrals can be calculated with Gauss-type quadratures. It's observed that the present method needs less integration points for the same level of error when compared with other techniques. Several elasticity benchmarks are solved to demonstrate the eficiency and the accuracy of the present method.

Submitted by Caroline Falcao (caroline.rfalcao@ufpe.br) on 2017-05-24T17:31:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) BRUNO FERREIRA-protegido - DISSERTAO.pdf: 4975980 bytes, checksum: e85d55190b5c3de6c457c5d296450623 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T17:31:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) BRUNO FERREIRA-protegido - DISSERTAO.pdf: 4975980 bytes, checksum: e85d55190b5c3de6c457c5d296450623 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / Os Parâmetros Curriculares Nacionais (PCN) de Matemática pressupõem para a educação fundamental, dentro do bloco de Espaço e Forma, a interpretação e representação de posição e de movimentação no espaço. Entretanto, por diversas razões, o ensino da Geometria Gráfica, disciplina que desenvolve habilidades de visualização espacial necessárias para os requisitos citados dos PCN, tem se enfraquecido na educação básica, tendo como consequência, entre outras, levar ao ensino superior alunos com baixo nível dessa habilidade. Investigações na Área da Expressão Gráfica e da Educação Matemática levantam três tipos de dificuldades: epistemológicas, didáticas e cognitivas. Referente ao uso de tecnologias computacionais, estudos apontam que essas dificuldades podem ser superadas. Porém, o simples uso do computador não garante que ocorram aprendizagens. Nessa direção, propomos investigar os efeitos do uso de um programa de modelagem computacional por alunos de graduação para resolver uma situação problema de Geometria Gráfica Tridimensional. Como hipótese inicial, pressupomos que ao utilizarem o programa as dificuldades com relação à visualização espacial diminuem, contribuindo para os alunos resolverem o problema corretamente. Para nossa investigação, iniciamos com o estudo da Geometria Gráfica Tridimensional, enfocando a questão da representação desde a fisiologia da visão até os métodos de ensino utilizados. Após o estudo histórico e metodológico do método de Monge, enfocamos as questões didático-pedagógicas, abordando as dificuldades de aprendizagem dos alunos. Utilizamos a teoria das Situações Didáticas de Brousseau como norteadora da organização do nosso experimento, preocupando-se com a noção de meio (milieu) e sua importância na construção de situação de aprendizagem. Em nossa metodologia realizamos uma análise a priori para a escolha do programa de modelagem, bem como do problema. Foram sujeitos da pesquisa oito alunos do curso de licenciatura em Expressão Gráfica da UFPE, matriculados na disciplina de Geometria Gráfica Tridimensional I. O Conteúdo escolhido foi “interseção entre planos”. Como instrumento de coleta de dados, utilizamos um teste de visualização espacial, no início do semestre. A situação problema foi aplicada em dois ambientes, em prancheta, com uso dos instrumentos tradicionais de desenho e em laboratório de informática, usando uma ferramenta computacional selecionada, além de entrevistas semiestruturadas após cada aplicação da situação problema. Como técnica de análise utilizamos a “análise de conteúdo” a partir do levantamento de técnicas utilizadas na resolução do problema e nas fases de resolução de problemas em GGT, fases inspiradas de Barros & Santos e Polya. Como resultado, percebemos que o uso do programa de modelagem minimizou as dificuldades quanto à visualização espacial, apesar deste fato não garantir o avanço da resolução do problema em comparação com o uso dos instrumentos tradicionais de desenho. Isso se deve à dificuldade com relação ao próprio conteúdo. Em contrapartida, os alunos realizaram a fase de retrospecto em todo processo operacional, o que antes não ocorria ou somente ocorria no final da resolução. Além disso, a etapa de Exploração proporcionou a elaboração de maior número de técnicas com uso da ferramenta computacional, dando-nos a oportunidade de identificar a gênese das dificuldades dos alunos para, futuramente, elaborar metodologias que minimizem essas dificuldades, conduzindo o aluno a uma aprendizagem efetiva dos conhecimentos em jogo. / Les programmes nationaux d'enseignement (PCN) des mathématiques présuppose pour l'enseignement fondamental, dans le bloc de contenus « Espace et Forme », l'interprétation et la représentation de positions et mouvement dans l'espace. Pour diverses raisons, l'enseignement de la géométrie graphique, discipline que développe les aptitudes de visualisation spatiale nécessaire aux exigences des PCNs cités, a perdu de l'espace dans l'enseignement fondamental, permettant à des élèves ayant ces aptitudes peu développées d'accéder à l'enseignement supérieur. Des recherches dans le domaine de l'expression graphique et de l'enseignement des mathématiques mettent en évidence trois types de difficulté : épistémologiques, didactiques et cognitives. Relativement à l'utilisation de technologies informatiques, des études montrent que ces difficultés peuvent être dépassées, pourtant la simple utilisation de l'ordinateur ne garantit qu'il y ait des apprentissages. Dans ce sens, nous avons proposé d'étudier les effets de l'utilisation par des élèves d'université d'un logiciel de modelage pour résoudre une situation problème de Géométrie Graphique Tri-dimensionnelle. Comme hypothèse initiale, nous avons supposé que par l'utilisation du programme, les difficultés relatives à la visualisation spatiale diminuerai et contribuerai à ce que les élèves résolvent le problème correctement. Pour notre recherche, nous commençons par l'étude de la Géométrie Graphique, nous focalisant sur la question de la représentation graphique de la physiologie de la vision aux méthodes d'enseignement en oeuvre. Après l'étude historique et méthodologique des principes géométriques de Monge, nous avons abordé les questions didactiques-pédagogiques, nous intéressant particulièrement aux difficultés d'apprentissage des élèves. La théorie des situations didactiques de Guy Brousseau nous a servi de guide pour l'organisation de notre expérimentation, nous préoccupant particulièrement de la notion de milieu et son importance dans la construction de situation d'apprentissage. Pour notre méthodologie, nous avons réalisé une analyse a priori pour le choix du logiciel de modelage et de la situation problème. Huit élèves du cours de licenciatura en Expression Graphique de l'UFPE faisant la disciplina de Géométrie Graphique Tri-Dimensionnelle I. Le contenu choisi a été l'intersection entre plans. Comme instrument de collecte des données, nous avons utilisé un test de visualisation spatiale au début du semestre ; une situation-problème appliquée dans deux environnements : planchette avec l'utilisation des instruments classiques de dessin et en laboratoire d'informatique avec le logiciel de modelage sélectionné ; et des interviews semi-structurées après chaque mise en oeuvre de la situation problème. Comme technique d'analyse, nous avons mis en oeuvre l'analyse de contenu à partir de la mise en évidence de techniques utilisées de la résolution de problème et des phases de résolutions de problème en GGT, phases inspirées de Barros & Santos et Polya. Comme résultat, nous avons observé que l'utilisation d'un logiciel de modelage a réduit les difficultés de visualisation spatiale, mais ce fait n'a pas garanti l'avancée dans la résolution de problème en comparaison avec l'utilisation des instruments classiques de dessin. Ceci vient de la difficulté avec le contenu lui-même. En contrepartie, les élèves ont effectué la phase de rétrospective dans tout le processus opérationnel, ce qui n'est pas le cas ou seulement à la fin de la résolution dans l'environnement classique. De plus, l'étape d'exploration a provoqué l'élaboration d'un plus grand nombre de techniques dans l'environnement informatique donnant la possibilité d'identifier la genèse des difficultés des élèves et, dans le futur, élaborer des méthodes que minimisent ces difficultés, amenant les élèves à un apprentissage effectif des connaissances en jeu.

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T08:09:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantaBarbara_Ailton_D.pdf: 28995237 bytes, checksum: 860d67449ccbd6cc9dec4632d2313d39 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi desenvolver o software In Vesalius, que cria modelos virtuais tridimensionais de estruturas anatõmicas a partir de imagens médicas tomográficas. O software In Vesalius permite a visualização, análise e segmentação dos modelos virtuais, além de viabilizar a confecção de modelos físicos com o auxílio da prototipagem rápida, por meio da exportação de dados no formato apropriado. Para que o software In Vesalius funcione de maneira adequada e gere modelos fiéis e precisos das anatomias que se quer representar, os dados que chegam até ele devem, obrigatoriamente, respeitar determinados parâmetros de qualidade. Este trabalho analisa quais são esses parâmetros e propõe um protocolo para a aquisição de imagens médicas, em exames de tomografia computadorizada, destinadas à reconstrução tridimensional. São apresentadas e discutidas as técnicas envolvidas no processo de transformação dessas imagens em modelos virtuais e, posteriormente, em modelos físicos. A propedêutica por imagem é uma ferramenta chave na medicina - tanto para diagnóstico, especialmente o precoce, quanto para escolha e planejamento terapêuticos. Por isso, o software In Vesalius foi desenvolvido para ser utilizado de forma corrente nos serviços públicos dé saúde brasileiros: trata-se de uma ferramenta simples, robusta, multiplataforma (executável em Windows e Linux), com comandos em português, funções claras e diretas, de fácil manuseio e rápida quando executada em microcomputador PC. Livre e gratuito, o In Vesalius emprega os mais recentes desenvolvimentos da engenharia de software, como a programação orientada a objetos, e integra softwares livres de fontes confiáveis. Sua interface amigável diferencia-o dos produtos similares já existentes - softwares importados com alto custo de aquisição, uso e manutenção, interessantes para pesquisa, mas não para a prática médica diária. A possibilidade de trabalhar com imagens tridimensionais em seu consultório ou no hospital é de grande valor para o cirurgião. Os modelos tridimensionais facilitam e complementam a elaboração mental que o cirurgião faz, a partir de imagens médicas bidimensionais, das estruturas anatômicas de seus pacientes. Com os modelos, ele tem uma visão mais realista dessas estruturas, o que favorece o processo de diagnóstico e a escolha da conduta. Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas e de prototipagem rápida. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais e físicos permitem que o cirurgião faça um planejamento detalhado e simule com antecedência as intervenções mais complexas - que envolvem, por exemplo, alto grau de deformidade facial ou a colocação de próteses. Os modelos virtuais e físicos ainda podem servir como um meio de compartilhamento de idéias e de integração entre os membros das equipes médicas. Eles melhoram a capacidade de visualização, verificação, interação e otimização diante da situação clínica, possibilitando a realização de testes e exames e a identificação precoce de problemas. O software In Vesalius é uma ferramenta complementar a todos os métodos convencionais utilizados atualmente para planejamento cirúrgico. Seu desenvolvimento é resultado de uma estreita colaboração entre engenharia e medicina: o aperfeiçoamento do software e a adaptação da tecnologia de prototipagem rápida ao uso médico aconteceram com base em experiências clínicas concretas. Ao mesmo tempo, o contato dos cirurgiões com essas novas tecnologias tem contribuído para o avanço da própria prática médica. Espera-se que o processo aqui apresentado da aquisição de imagens tomográficas à confecção de modelos virtuais e físicos - seja crescentemente divulgado e passe a fazer parte da rotina dos procedimentos cirúrgicos, sobretudos nos serviços de saúde pública / Abstract: The aim of this project was to develop the ln Vesalius.. ln Vesalius is software, which, based on computed tomography or magnetic resonances images, creates three-dimensional virtual models of anatomical structures. In Vesalius software not only allows visualization, analysis and segmentation of images, but also generates virtual models required for rapid prototyping, handling the appropriate data format. In order to work adequately and to generate faithful and precise models of the anatomical structures, appropriate data has to be entered in the software, respecting a certain format and parameters of quality. This work show and analyzes what parameters should be set, proposing a protocol for medical images' acquisition destined to the three-dimensional reconstruction. In addition, techniques involved in both virtual and physical models' transformation process are presented and discussed. Propedeutics by image is a key tool in medicine, consisting on non-invasive techniques such as images and models reconstruction for clinical analysis. It is used for diagnosis, especially in precocious cases, being also used for therapeutical decisions and planning. Therefore, In Vesalius is software of extreme importance. The software was developed to be currently used in Brazilian public health services: it is a uncomplicated, robust and multiplatform (can be operated under Windows and Linux) tool. It hascommands in Portuguese and the use of its functionalities is clear and direct, being easy to manipulate. InVesalius can be run on PC microcomputer, while other programs in the area require expensive enterprises. Free and without associated cost, it uses the most recent developments of software engineering. Written with an object-oriented language, it integrates large project's open source codes, as VTK and ITK libraries. In regards to human computer interface, the software's friendly graphical interface differentiates it from the similar products in the market. These products consist of imported soft wares with high cost of acquisition, use and maintenance. In addition, they are interesting for research, but not for the daily medical practice. The opportunity of working with three-dimensional images at one's office or at the hospital is of great value to the surgeon. Three-dimensional virtual models facilitate and complement the model surgeons usually create mentally. This mental mo de! is based on two-dimensional images acquired through medical tests, giving an imprecise idea of the real anatomical structures of one' s patients. Having the models InVesalius generates in hands, a surgeon has a more realistic view of these structures, what enables a more precise diagnostic and the decision for a more adequate procedure according to the case. The surgical procedures required in the treatment of diverse pathologies can be simpler, cheaper and more efficient with the use of the technologies of three-dimensional visualization and analysis of medical images and rapid prototyping. Besides facilitating the diagnosis, the virtual model and physical rapid prototyping mode! allow the surgeons to make a detailed planning and to simulate interventions that are more complex. Virtual and physical models can also serve as a way of sharing ideas and integrating the members of the medical teams. They improve the capacity of visualization, verification, interaction and optimization in face of the clinical situation, making possible the accomplishment of tests and examinations and the precocious identification of problems. In Vesa/ius software is a complementary tool to all the conventional methods used currently for surgical planning. Its development is the result of a narrow collaboration between engineering and medicine. In one hand, the software development and the adaptation of rapid prototyping technology towards medical area have been based on concrete clinical experiences. On the other hand, the contact of the surgeons with these new technologies has been contributing for the advance of medical practice. Mostly, it expects that the process presented in this document - from the acquisition of tomography images to the creation of virtual and physical models - will be increasingly divulged and become a part of the routine of the surgical procedures, especially in the public health services / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amelia de Carvalho Zavaglia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T19:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_MarceloFernandesde_M.pdf: 4714169 bytes, checksum: 6873bf558bc7f4069005075b60b3b470 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR), ao longo dos últimos 20 anos, vem provendo inovação, redução de tempo e custo nas mais diversas aplicações, propiciando o surgimento de novos paradigmas, em diferentes setores de atividades. A PR tem como recurso principal a capacidade de construir rapidamente formas físicas complexas, difíceis ou mesmo impossíveis de serem construídas pelas tecnologias estabelecidas há mais tempo. O presente trabalho avalia a aplicação da prototipagem rápida em 40 projetos de pesquisa, distribuídos em 18 áreas e subáreas do conhecimento. Essa avaliação, de caráter qualitativo é construída a partir dos pareceres dos proponentes desses projetos e da experiência do autor com as tecnologias PR utilizadas neste trabalho. Foram avaliados os benefícios do emprego da PR e o desempenho dos materiais em quatro classes de aplicações dos projetos: prototipagem visual (PV), prototipagem funcional (PF), ferramental rápido (FR) e manufatura rápida (MR). A capacidade da PR em construir formas complexas é o grande benefício trazido aos projetos de pesquisa. Esse benefício é corroborado pelo bom desempenho das peças construídas com os materiais nylon/SLS, gesso/3DP e ABS/FDM, dentro das classes de aplicações. Para as necessidades apresentadas, relativas ao corpo e superfície das peças, é discutido o emprego de técnicas de pós-processamento. Para PV, a necessidade maior é evitar o amarelamento da superfície do nylon/SLS. Para PF, são necessidades o reforço mecânico das peças de nylon/SLS e ABS/FDM para solicitações dinâmicas e, também, reforço mecânico para peças de pequenas dimensões. É necessária também a planarização das superfícies para peças utilizadas em escoamento hidrodinâmico. Em FR, o uso dos três materiais foi aplicado em ferramental indireto ao invés do direto. Finalmente, nylon/SLS e ABS/FDM foram usados com sucesso em MR e isto, por si só, significa uma superação nas aplicações desses materiais / Abstract: Over the last 20 years, Rapid Prototyping (RP) has provided innovation, time and cost reduction in diverse applications, enabling the emergence of new paradigms in different sectors. RP has as main feature the ability to quickly build complex physical forms which are difficult or even impossible to build using previous established technologies. This study evaluates the application of rapid prototyping in 40 research projects, in 18 areas and subareas of knowledge. This qualitative assessment is based on the point of view of both the proponents of the projects and the author who has experience in the RP technologies employed in this work. The benefits of using RP and the materials performance were evaluated distributing the projects into four classes according to their applications defined by author: visual prototyping (VP), functional prototyping (FP), rapid tooling (RT) and rapid manufacturing (RM). The RP ability of building complex forms was pointed out as the great benefit to all analyzed research projects. This benefit is confirmed by the good performance due to the application of the pieces built with nylon/SLS, gypsum/3DP and ABS/FDM within the classes of application. In this study we discuss the employment of post-processing techniques to solve some needs presented and regarding the pieces surface and body. For VP, the main need was to avoid the yellowing on nylon/SLS surfaces. For FP, the needs point to the mechanical strength of the nylon/SLS and ABS/FDM pieces for dynamic requests, as well as the mechanical strength of pieces of small dimension. In the analysis of FP projects, also, the planarization of the surfaces has been requested for hydrodynamic flow. Regarding RT, the three materials was employed as indirect RT instead direct RT. Finally, nylon/SLS and ABS/FDM were successfully used in RM, and this fact alone represents an overcome of the application of these materials / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Joaquín Lunazzi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-14T06:28:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Magalhaes_DanielSouzaFerreira_D.pdf: 18841445 bytes, checksum: 83953f45dd82288807d2ece70a0d3c17 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: A Tela holográfica é um elemento óptico difrativo gerado pela interferência de dois feixes de maneira a redistribuir convenientemente para um observador a luz que recebe com o objetivo de visualização de imagens sem óculos e com paralaxe. Neste trabalho descrevemos alguns métodos de obtenção de telas holográficas para aplicações em projeções com luz branca. As fundamentamos, analisamos os resultados obtidos, assim como descrevemos suas aplicações. / Abstract: Holographic screen is a difractive optical element generated by the interference of two beams in order to properly distribute to an observer the light it receives with the purpose of viewing parallax images without glasses. This work describes some methods for obtaining holographic screens looking forward applications with white light. We substantiate, analyze the results and describe their applications. / Doutorado / Ótica / Doutor em Ciências

Orientador: Helder Anibal Hermini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T06:58:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ulbrich_CristianeBrasilLima_D.pdf: 84757609 bytes, checksum: 0e1951a84d3580485473e14857428ba6 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A Prototipagem Rápida (PR) é uma tecnologia da engenharia mecânica que tem sido utilizada para produzir protótipos físicos, conhecidos como biomodelos para auxiliar o planejamento cirúrgico, onde as informações da anatomia são obtidas através de exames de imagem, como a Tomografia Computadorizada (TC). A tecnologia de digitalização tem como principal finalidade à captura de coordenadas de pontos da superfície de um modelo. Estas coordenadas resultam em uma nuvem de pontos que possibilita uma inspeção tridimensional pela comparação entre modelos. O presente trabalho analisou as diferenças tridimensionais em três estudos de caso. A metodologia empregada foi dividida em quatro etapas de trabalho: a aquisição de imagens por Tomografia Computadorizada (TC); a segmentação das imagens dando origem aos modelos virtuais (utilizando três softwares InVesalius, Analyze, ScanIP); a confecção dos protótipos (utilizando três equipamentos de prototipagem: sendo um de SLS, e dois de 3DP com suas respectivas matériasprimas) e a comparação entre modelos virtuais e físicos (utilizando dois equipamentos de digitalização: ModelMaker e Orcus e quatro softwares de comparação: CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Os modelos foram comparados aos pares, sendo os resultados apresentados em forma de mapas de cores com as diferenças tridimensionais encontradas. A partir da metodologia empregada e dos resultados obtidos, foi observado que o processo de fabricação de biomodelos é viável. A comparação de cada etapa de trabalho permite validar a geometria obtida para então passar a etapa seguinte. A introdução do procedimento de inspeção dos biomodelos por métodos de comparação traz mais confiabilidade para o processo. Demonstra-se assim que os biomodelos auxiliam no planejamento cirúrgico, contribuindo para a redução do tempo de cirurgia, risco de infecção, além do potencial de redução de custos para o sistema público e privado de saúde / Abstract: Rapid Prototyping (RP) is a technology from mechanical engineering, using to produce physical prototypes called biomodel that could be use to planning surgical. Computer Tomography (CT) provides image data from that propose. Scanning technology would use to capture 3D coordinates in a model. These coordinates result in a cloud of points that could be use to compare models by three-dimensional inspect. The present resource was analyzing the threedimensional differences in three cases studies. The methodology used was divided in four steps: data image acquisition using Computer Tomography (CT); image segmentation to create virtual model (three software was used InVesalius, Analyze, ScanIP); prototype construction (using three kinds of rapid prototype equipments: one of SLS and two of 3DP with the respective materials) and a compare of virtual model with physical model (using two digitalize equipaments: ModelMaker and Orcus) and four compare software: (CopyCAD, Kube, Geomagic e Accurex). Models were compared in pars and, the results were showed using colours maps to illustrate three-dimensional errors found. The results of this resource confirm that biomodel fabrication process is feasible. Compares were made in each step to check the geometry created, until go to the next step. The introduce of inspection biomodel in the process using compare methods turn it more trustful. Thus, it was demonstrate that biomodels could help surgical plan, and they could in fact, contribute to reduce costs, surgical times and infection risks in health care system / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Ernesto Giovanni Boccara / Acompanha 01 CD-ROM / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Artes / Made available in DSpace on 2018-08-15T02:05:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ChavesJunior_CassimiroCarvalho_M.pdf: 3615358 bytes, checksum: 3fd2ba2a6fe86be9be825a017c488441 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O projeto tem o intuito de realizar uma investigação sobre o domínio da Animação Cinematográfica. No capítulo 1, há uma investigação sobre a Animação Cinematográfica, traçando um parâmetro histórico de sua criação, evolução e suas referências estéticas, divididas sobre a nomenclatura "Escolas Estilísticas. Para fechar o capítulo, uma contextualização de dois filmes, que seguiam os padrões analisados. No capítulo 2, discute-se o processo evolutivo da Animação Cinematográfica, entendendo os paradigmas acerca das técnicas e tecnologias; Assim, numa combinação de técnicas, selecionei o filme "Horton e o Mundo dos Quem", por ter a estética bem elaborada, construindo dois mundos distintos que interagem de maneira singular. No capítulo 3, examina-se os processos preciosos na confecção de produções em Animação que utilizam a perspectiva tridimensional como fator estético e artístico. Há um primeiro recorte possível neste capítulo, ligado às técnicas de animações que utilizam a modelagem em "massinha", utilizando como fator analítico filme "A Noiva Cadáver". O segundo recorte possível, deste capítulo, são as possibilidades técnicas de animação digital, então selecionei o filme "A Casa Monstro", pois, trata-se de uma elaboração tecnológica sofisticada para constituir uma estória contundente e um enredo substancioso. No capítulo 4, chequei as conclusões possíveis acerca do passado, presente e futuro da Animação Cinematográfica, seja quanto aos aparatos técnicos de exibição ou a inserção de novas tecnologias na construção de estórias concisas. Para isso, articulei as tensões entre arte, técnica e estética como causa e reciprocidade entre elas para entender a formação e os pontos convergentes a identificação dos espectadores. / Abstract: The project aims to conduct research on the field of Animation Film. In Chapter 1, there is an investigation into the Animation Film, tracing a historical parameter of its creation, evolution and their aesthetic references, divided on the nomenclature "stylistic schools. To close the chapter, a background of two films that followed the patterns analyzed. Chapter 2 discusses the evolution of the Animation Film, understanding the paradigms of techniques and technologies; Thus, a combination of techniques, I selected the movie "Horton Hears a Who" for having a well-crafted aesthetic, building two different worlds that interact in unique ways. In chapter 3, examines the processes in the manufacture of precious productions animation using three-dimensional perspective as artistic and aesthetic factor. There is a possible angle in this first chapter, on the techniques of animation using the modeling "clay", using factor analytic film "Corpse Bride". The second possible angle, this chapter, the technical possibilities of digital animation, so I selected the movie "Monster House," because it is a sophisticated technological development to provide a compelling story and a substantial plot. In Chapter 4, I checked the possible conclusions about the past, present and future of Animation Film, is about the technical apparatus of view or the insertion of new technologies in the construction of concise stories. For this, articulated the tensions between art, technology and aesthetics as cause and reciprocity between tem to understand the formation and the similarities identification of spectators. / Mestrado / Mestre em Multimeios