Orientador: Hugo Enrique Hernandez Figueroa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:10:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jeronimo_JoiceLuiz_M.pdf: 4749050 bytes, checksum: f44d530638f8a8121e171afc306321ff (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho trata do estudo de máquinas industriais de solda por indução eletromagnética na faixa de Rádio Freqüência (RF), visando modelos robustos baseados em circuitos de parâmetros concentrados. Tipicamente as máquinas industriais para a aplicação em questão, apresentam três estágios; a fonte (geração de energia eletromagnética), blindagem e filtragem (através de uma cavidade), e alimentação da carga. Por se tratar de um equipamento de alta potência (dezenas de KVs), a fonte consiste num oscilador à válvula, na faixa 20-50 MHz. A fonte excita uma cavidade que ressoa e funciona como um armazenador dessa radiação eletromagnética e um filtro de freqüência. Finalmente a energia da cavidade é extraída através de dispositivo análogo a uma linha de transmissão e colocado em contato com a carga, isto é, o material a ser soldado. Os modelos propostos fazem uso de circuitos equivalentes eficientes obtidos para as válvulas e as cavidades eletromagnéticas utilizadas, e foram validados através de testes experimentais minuciosos aplicados a uma máquina de fabricação nacional, líder de vendas no mercado latino-americano. / Abstract: This work is related to the study of electromagnetic weld industrial machines operating in radio frequency band aiming robust models based on concentrated parameters circuits. Typically, those machines have three steps: the power source (electromagnetic energy generation), shielding and filtering (through cavity) and load power supply. Since the equipment demands high power (dozen of KVs), the power source consists of a valve oscillator of 20-50MHz bandwidth. The power source excites a cavity that resonants and works like a storing of electromagnetic radiation and a frequency filter. Finally, the cavity energy is extracted through a device that works like a transmission line and sent to the load, that means, the material to be welded. The proposed models use efficient equivalent circuits found for the machine valves and cavities, and they were validated through detailed experiments on a machine produced for a Brazilian company, leader of the Latin American market. / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

Nesta tese estamos especificamente interessados no problema de engenharia re- versa de redes regulatórias genéticas a partir de dados de pós-genômicos, um grande desafio na área de Bioinformática. Redes regulatórias genéticas são complexos cir- cuitos biológicos responsáveis pela regulação do nível de expressão dos genes, desem- penhando assim um papel fundamental no controle de inúmeros processos celulares, incluindo diferenciação celular, ciclo celular e metabolismo. Decifrar a estrutura destas redes é crucial para possibilitar uma maior compreensão à nível de sistema do desenvolvimento e comportamento dos organismos, e eventualmente esclarecer os mecanismos de doenças causados pela desregulação dos processos acima mencio- nados. Devido ao expressivo aumento da disponibilidade de dados experimentais de larga escala e da grande dimensão e complexidade dos sistemas biológicos, métodos computacionais têm sido ferramentas essenciais para viabilizar esta investigação. No entanto, seu desempenho ainda é bastante deteriorado por importantes desafios com- putacionais e biológicos impostos pelo cenário. Em particular, o ruído e esparsidade inerentes aos dados biológicos torna este problema de inferência de redes um difícil problema de otimização combinatória, para o qual métodos computacionais dispo- níveis falham em relação à exatidão e robustez das predições. Esta tese tem como objetivo investigar o uso de técnicas de ensemble learning como forma de superar as limitações existentes e otimizar o processo de inferência, explorando a diversidade entre um conjunto de modelos. Com este intuito, desenvolvemos métodos computa- cionais tanto para gerar redes diversificadas, como para combinar estas predições em uma solução única (solução ensemble ), e aplicamos esta abordagem a uma série de cenários com diferentes fontes de diversidade a fim de compreender o seu potencial neste contexto específico. Mostramos que as soluções propostas são competitivas com algoritmos tradicionais deste campo de pesquisa e que melhoram nossa capa- cidade de reconstruir com precisão as redes regulatórias genéticas. Os resultados obtidos para a inferência de redes de regulação transcricional e pós-transcricional, duas camadas adjacentes e complementares que compõem a rede de regulação glo- bal, tornam evidente a eficiência e robustez da nossa abordagem, encorajando a consolidação de ensemble learning como uma metodologia promissora para decifrar a estrutura de redes regulatórias genéticas. / In this thesis we are concerned about the reverse engineering of gene regulatory networks from post-genomic data, a major challenge in Bioinformatics research. Gene regulatory networks are intricate biological circuits responsible for govern- ing the expression levels (activity) of genes, thereby playing an important role in the control of many cellular processes, including cell differentiation, cell cycle and metabolism. Unveiling the structure of these networks is crucial to gain a systems- level understanding of organisms development and behavior, and eventually shed light on the mechanisms of diseases caused by the deregulation of these cellular pro- cesses. Due to the increasing availability of high-throughput experimental data and the large dimension and complexity of biological systems, computational methods have been essential tools in enabling this investigation. Nonetheless, their perfor- mance is much deteriorated by important computational and biological challenges posed by the scenario. In particular, the noisy and sparse features of biological data turn the network inference into a challenging combinatorial optimization prob- lem, to which current methods fail in respect to the accuracy and robustness of predictions. This thesis aims at investigating the use of ensemble learning tech- niques as means to overcome current limitations and enhance the inference process by exploiting the diversity among multiple inferred models. To this end, we develop computational methods both to generate diverse network predictions and to combine multiple predictions into an ensemble solution, and apply this approach to a number of scenarios with different sources of diversity in order to understand its potential in this specific context. We show that the proposed solutions are competitive with tra- ditional algorithms in the field and improve our capacity to accurately reconstruct gene regulatory networks. Results obtained for the inference of transcriptional and post-transcriptional regulatory networks, two adjacent and complementary layers of the overall gene regulatory network, evidence the efficiency and robustness of our approach, encouraging the consolidation of ensemble systems as a promising methodology to decipher the structure of gene regulatory networks.

Um processo para o desenvolvimento de frameworks para sistemas de informação baseados na Web é proposto. Esse processo é composto pelos subprocessos de engenharia reversa de sistemas baseados na Web, de criação de uma linguagem de padrões e de construção e instanciação do framework. O subprocesso de engenharia reversa utiliza sistemas presentes na Web para derivar um modelo do domínio de aplicação. O desenvolvimento da linguagem de padrões é baseado no modelo do domínio e a construção do framework utiliza essa linguagem de padrões como base de todo o processo. Os produtos resultantes do uso desse processo para o domínio dos leilões virtuais, a Linguagem de Padrões LV e o Framework Qd+, também são apresentados. / A process for the development of web-based information systems frameworks is proposed. This process comprises a reverse engineering - for web-based information systems -, a pattern language creation, and a framework instantiation subprocesses. The reverse engineering subprocess uses existing WISs to derive an application domain model. The pattern language is created from the application domain model and the framework is developed from this pattern language. The deliverables of the application of this process to the online auctions domain, the Pattern Language for Online Auctions and the Qd+ Framework, are also presented.

Em anos recentes, os processos de conformação de chapas automotivas têm sido drasticamente modificados. A utilização de equipamentos de medição metrológicos óticos sem contato e respectivos softwares baseados em fotogrametria, bem como o uso de programas de simulação de estampagem baseados no Método dos Elementos Finitos (FEM), estão se tornando uma rotina no desenvolvimento de ferramentais de estampagem, visto que a confiabilidade, precisão de resultados e facilidade de uso em relação à topologia superficial do ferramental, representou um grande salto tecnológico. Entretanto, por maior que tenha sido o avanço, persistem ainda problemas relacionados ao custo benefício quanto à adoção de certas técnicas e a possibilidade de utilizar ambos os sistemas de forma a um complementar o outro. Neste sentido, o objetivo desta tese é analisar o processo de conformação de chapas utilizando simulação computacional e engenharia reversa como ferramentas integradas no desenvolvimento e construção de estampos automotivos. São descritos casos industriais, cujos resultados demonstram que novas técnicas podem ser aplicadas na definição e modelagem do processo de estampagem de chapas metálicas, utilizando a metrologia ótica, engenharia reversa e a simulação computacional baseada no Método dos Elementos Finitos. / In recently years, sheet metal forming processes used in automotive industry have been drastically modified. The use of non-contact measurement devices based on optical metrology and respective software based on photogrammetry, and the use of stamping simulation programs based on Finite Element Method (FEM), are becoming a routine in the development of tools for stamping, visa that reliability, accuracy of results and ease of use, in relation to the tooling surface topology, was a major technology leap. However, although this advancement, there are still remaining problems related to the cost benefit of the adoption of certain techniques, and the possibility of the use of both systems, in order to complement one another. In this sense, the aims of this thesis is to analyze the sheet metal forming process using computer simulation and reverse engineering as integrated tools in design and construction of automotive dies. Industry cases are described, whose results show that new techniques can be applied in definition and modeling of stamping metal sheets process, using optical metrology, reverse engineering and computer simulation based on Finite Element Method.

Um processo para o desenvolvimento de frameworks para sistemas de informação baseados na Web é proposto. Esse processo é composto pelos subprocessos de engenharia reversa de sistemas baseados na Web, de criação de uma linguagem de padrões e de construção e instanciação do framework. O subprocesso de engenharia reversa utiliza sistemas presentes na Web para derivar um modelo do domínio de aplicação. O desenvolvimento da linguagem de padrões é baseado no modelo do domínio e a construção do framework utiliza essa linguagem de padrões como base de todo o processo. Os produtos resultantes do uso desse processo para o domínio dos leilões virtuais, a Linguagem de Padrões LV e o Framework Qd+, também são apresentados. / A process for the development of web-based information systems frameworks is proposed. This process comprises a reverse engineering - for web-based information systems -, a pattern language creation, and a framework instantiation subprocesses. The reverse engineering subprocess uses existing WISs to derive an application domain model. The pattern language is created from the application domain model and the framework is developed from this pattern language. The deliverables of the application of this process to the online auctions domain, the Pattern Language for Online Auctions and the Qd+ Framework, are also presented.

No início da década de 90 a tecnologia de prototipagem rápida foi utilizada na simulação e planejamento de cirurgias de correções de deformidades da face. Os modelos eram construídos a partir de imagens do exame de tomografia computadorizada. Seu custo era elevado e os modelos podiam ser utilizados uma única vez. Considerando-se estas desvantagens, este trabalho desenvolve uma nova alternativa: a simulação da cirurgia em um modelo CAD através de operações matemáticas equivalentes às técnicas utilizadas nas cirurgias. Para obter o modelo CAD, utilizaram-se programas de uso educacional para o processamento das imagens da tomografia de uma mandíbula. Através do desenvolvimento de um programa que detecta os dados das bordas das imagens, reduz estes dados, e, utilizando um conversor IGES, introduz estes dados no sistema CAD onde é construído o modelo matemático. A partir do modelo CAD gera-se, utilizando a prototipagem rápida, o protótipo físico da mandíbula. Compara-se este protótipo ao outro obtido, a partir das mesmas imagens tomográficas, pelo uso de programas comerciais, e também, à mandíbula original. Os resultados obtidos são relatados discutindo-se as suas principais fontes de erro para validação do procedimento. / In the beginning of the nineties the technology of rapid protyping was first used in simulation and planning of surgeries of face injuries. The models were built starting from images from computerized tomography (CT). Its cost was elevated and the models could be used only one time. Considering these difficulties, this work develops a new procedure: the simulation of the surgery in a CAD model through equivalent mathematical operations to the techniques used in the surgeries. To obtain the CAD model, educational programs were used for the processing of the CT images of a jaw. Through the development of a program that detects and reduces the edges of the images and introduces these data in the CAD system by using the IGES interface, the mathematical model is built. From the CAD system, using the rapid prototyping technology the prototype is generated. This prototype is compared to the one produced by using commercial packages and also to the original jaw. The results are presented and the main sources of erros are discussed in order to validate the procedure.

This work describes a tool for extraction of features in 2D images applied to industrial automation. The method uses techniques implemented targeting of images into pieces model as detection of edges in the extraction of spatial coordinates of the image and import applications in CAD (Computer-Aided Design) for the generation of programmers for Computer Numerical Control (CNC). This work is to copy a particular model (image) from an existing object, which features a process of reverse engineering. An initial prototype was developed using the Java language with the Eclipse IDE and library for handling complex images, the API Java Advanced Image (JAI). For the acquisition of parts to be machined, was prepared an environment of lighting to highlight areas of interest improving the luminance of the same and enabling the application of techniques developed in this prototype. Different operators for detecting edges were exploited in order to implement the best technical and that best represent the real piece. A new technique of targeting the prototype was adapted from the integration of technology Java / MatLab and with the acquisition of images through technical Multi-flash. After the application of different processing techniques, a text file containing the coordinates of the image (piece) is generated and imported into CAD. In the CAD environment, runs calculating the trajectory of the tool that identifies the geometry of the piece and defines the path of the tool in the generation of CNC program for breeding the same. Results presented and evaluation of the tool demonstrates the feasibility of applying the automated system developed as part of parts to play in numerical control machines. / O presente trabalho descreve uma ferramenta para extração de características em imagens 2D aplicado à automação industrial. O método implementado utiliza técnicas de segmentação de imagens em peças modelo, como detecção de bordas, na extração das coordenadas espaciais da imagem e importação em aplicativos CAD (Computer-Aided Design) para a geração de programas de Comando Numérico Computadorizado (CNC). Este trabalho consiste em copiar um determinado modelo (imagem) partindo de um objeto já existente, o que caracteriza um processo de engenharia reversa. Um protótipo inicial foi desenvolvido usando a linguagem Java com o IDE Eclipse e a biblioteca para manipulação de imagens complexas, o API Java Advanced Image (JAI). Para a aquisição das peças a serem usinadas, foi elaborado um ambiente de iluminação a fim de ressaltar áreas de interesse melhorando a luminância das mesmas e viabilizando a aplicação das técnicas desenvolvidas nesse protótipo. Diferentes operadores de detecção de bordas foram explorados, a fim de aplicar a melhor técnica e que melhor representasse a peça real. Uma nova técnica de segmentação foi adaptada ao protótipo, a partir da integração da tecnologia Java/MatLab e com a aquisição de imagens através da técnica Multi-flash. Após a aplicação de diferentes técnicas de processamento, um arquivo texto contendo as coordenadas da imagem (peça) é gerado e importado no CAD. No ambiente CAD, é executado o cálculo da trajetória da ferramenta que identifica a geometria da peça e define o caminho da ferramenta na geração do programa CNC para reprodução da mesma. Resultados apresentados e a avaliação da ferramenta demonstram a viabilidade de aplicação do sistema desenvolvido como parte automatizada para reprodução de peças em máquinas de comando numérico.

Projetos de SIG (Sistemas de Informação Geográfica), em geral, ainda não apresentam modelo conceitual de banco de dados geográficos. Os implementadores de SIG se preocupam com a aquisição dos dados (captura e adaptação), que é a etapa mais cara, e dão, ainda, pouca atenção à modelagem. A utilização de modelos conceituais faz com que os usuários controlem melhor sua base de dados e tirem maior proveito do SIG. O objetivo deste trabalho é definir um conjunto de procedimentos de engenharia reversa de bancos de dados espaciais que auxiliem na criação e manutenção de modelos conceituais para aplicações de SIG a partir de dados já existentes. Estes procedimentos podem contribuir para um aumento na qualidade dos SIG implementados, auxiliando na popularização da prática de modelagem conceitual de banco de dados geográficos. São estudados três formatos de transferência utilizados por usuários de SIG. A partir daí, é proposto uma arquitetura de sistema de engenharia reversa para SIG. / Even with the increasing use of Geographic Information Systems (GIS), conceptual modeling of geographic databases (GDB) is not yet usual among GIS professionals. This fact can in part be explained by the professional profile of most GIS designers. They usually are more familiar with specific GIS applications than with database technology. Among them, one can find cartographers, geographers, agricultural engineers, and architects. Besides that, the cost of geographic data acquisition is so high that much important is given to acquisition plans during GIS design and less interest is given to the database design process. Especially first time designers do not perceive the importance of a database schema that is independent of a specific GIS product. Conceptual design preserves the independence between data types and the logical schema of the product. Moreover, relying on the GDB conceptual schema users can better understand what part of the geographic reality is represented in the database. The main goal of this research work is to define a set of reverse engineering procedures for spatial databases that can support either creation or evolution if conceptual GDB schemas. It is expected that these procedures can enhance the quality of GDB design as well as contribute to the popularization of GDB conceptual modeling. Three different geographic data input formats to GIS are investigated and a reverse engineering system architecture for them is proposed. Resulting conceptual (sub)schemas are based on the framework GeoFrame.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:57:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EdsonJAP.pdf: 1427766 bytes, checksum: 2d062c892b501f8f46093e7d7c17a9b2 (MD5) Previous issue date: 2007-08-10 / The manufacturing of above and below-knee prosthesis starts by taking surfac measurements of the patient s residual limb. This demands the making of a cartridg with appropriate fitting and customized to the profile of each patient. The traditiona process in public hospitals in Brazil begins with the completion of a record file (according to law n?388, of July 28, 1999 by the ministry of the health) for obtaining o the prosthesis, where it is identified the amputation level, equipment type, fitting type material, measures etc. Nowadays, that work is covered by the Brazilian Nationa Health Service (SUS) and is accomplished in a manual way being used commo measuring tapes characterizing a quite rudimentary, handmade work and without an accuracy.In this dissertation it is presented the development of a computer integrate tool that it include CAD theory, for visualization of both above and below-knee prosthesis in 3D (i.e. OrtoCAD), as well as, the design and the construction a low cos electro-mechanic 3D scanner (EMS). This apparatus is capable to automatically obtain geometric information of the stump or of the healthy leg while ensuring smalle uncertainty degree for all measurements. The methodology is based on reverse engineering concepts so that the EMS output is fed into the above mentioned academi CAD software in charge of the 3D computer graphics reconstruction of the residualimb s negative plaster cast or even the healthy leg s mirror image. The obtained results demonstrate that the proposed model is valid, because it allows the structura analysis to be performed based on the requested loads, boundary conditions, material chosen and wall thickness. Furthermore it allows the manufacturing of a prosthesis cartridge meeting high accuracy engineering patterns with consequent improvement in the quality of the overall production process / A fabrica??o de pr?teses para amputados de membros inferiores (transfemural e transtibial) exige a confec??o de um cartucho com encaixe adequado e personalizado ao perfil de cada paciente. O processo tradicional de atendimento a pacientes em hospitais p?blicos no Brasil inicia-se com o preenchimento de uma ficha conforme portaria n?388, de 28 de Julho de 1999 do minist?rio da sa?de para obten??o da pr?tese, onde ? identificado o n?vel de amputa??o, tipo de equipamento, tipo de encaixe, material, medidas etc. Atualmente, esses cartuchos s?o fabricados de forma manual atrav?s de instrumentos de baixa precis?o, caracterizando um trabalho bastante rudimentar, artesanal e sem nenhuma acuracidade. Nesta disserta??o prop?e-se o desenvolvimento de uma ferramenta integrada que envolva o CAD, para visualiza??o das pr?teses dos tipos transfemural/transtibial em 3D (OrtoCAD), bem como, o projeto e a constru??o um leitor eletromec?nico (esp?cie de scanner tridimensional), capaz de obter automaticamente e qualitativamente, com menor grau de incerteza as informa??es geom?tricas do coto ou da perna sadia. A metodologia inclui a aplica??o de conceitos de engenharia reversa para gerar computacionalmente a representa??o do coto e/ou a imagem reversa do membro sadio. Os resultados obtidos demonstram que o modelo posposto ? v?lido, pois permite a an?lise estrutural em fun??o do carregamento solicitado e a confec??o de um cartucho de pr?tese atendendo elevados padr?es de acuracidade da engenharia com conseq?ente melhoria na qualidade do processo de fabrica??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuzinarioGS_DISSERT.pdf: 1489197 bytes, checksum: c6a09807d24f35bd75cfbad03d10f90b (MD5) Previous issue date: 2012-03-05 / Currently there is still a high demand for quality control in manufacturing processes of mechanical parts. This keeps alive the need for the inspection activity of final products ranging from dimensional analysis to chemical composition of products. Usually this task may be done through various nondestructive and destructive methods that ensure the integrity of the parts. The result generated by these modern inspection tools ends up not being able to geometrically define the real damage and, therefore, cannot be properly displayed on a computing environment screen. Virtual 3D visualization may help identify damage that would hardly be detected by any other methods. One may find some commercial softwares that seek to address the stages of a design and simulation of mechanical parts in order to predict possible damages trying to diminish potential undesirable events. However, the challenge of developing softwares capable of integrating the various design activities, product inspection, results of non-destructive testing as well as the simulation of damage still needs the attention of researchers. This was the motivation to conduct a methodological study for implementation of a versatile CAD/CAE computer kernel capable of helping programmers in developing softwares applied to the activities of design and simulation of mechanics parts under stress. In this research it is presented interesting results obtained from the use of the developed kernel showing that it was successfully applied to case studies of design including parts presenting specific geometries, namely: mechanical prostheses, heat exchangers and piping of oil and gas. Finally, the conclusions regarding the experience of merging CAD and CAE theories to develop the kernel, so as to result in a tool adaptable to various applications of the metalworking industry are presented / Com o crescimento das exig?ncias do controle de qualidade na fabrica??o de pe?as mec?nicas, surgiu a atividade de inspe??o de produtos finais, que vai desde a an?lise dimensional ? composi??o qu?mica. Essa tarefa geralmente ? feita atrav?s de diversos m?todos de ensaios n?o destrutivos que minimizam a possibilidade de falhas das pe?as. Os resultados produzidos pelas ferramentas utilizadas nas inspe??es n?o s?o capazes de definir geometricamente um dano (trincas, microtrincas, defeitos de fabrica??o etc.) e, portanto, n?o s?o adequados para a visualiza??o na tela de um computador. Na verdade, t?cnicas de visualiza??o de objetos virtuais em 3D s?o capazes de identificar certos danos que dificilmente seriam detectados por outros m?todos tradicionais. Existem alguns softwares comerciais que buscam auxiliar as etapas de um projeto e simula??o de pe?as mec?nicas no intuito de prever poss?veis danos para tentar mitigar poss?veis eventos indesej?veis (rompimento de pe?as, quebra de equipamentos etc.). Entretanto, o desafio do desenvolvimento de softwares capazes de integrar as v?rias atividades de projeto, inspe??o de produtos, resultados de ensaios n?o destrutivos e simula??es de danos ainda precisa da aten??o de pesquisadores. Dessa forma, fez-se um estudo metodol?gico para a elabora??o de um kernel (n?cleo computacional) piloto do tipo CAD/CAE de grande versatilidade, capaz de auxiliar programadores no desenvolvimento de softwares que usam Engenharia Reversa como base aplicados ?s atividades de projeto e simula??o de casos em que pe?as mec?nicas s?o submetidas a solicita??es diversas. A cria??o do kernel deu-se atrav?s da aplica??o da Computa??o Gr?fica em conjunto com as teorias CAD e CAE e com o aux?lio da realidade virtual. Nesta disserta??o apresentam-se resultados em que o kernel desenvolvido foi aplicado com sucesso a estudos de casos de pe?as com geometrias espec?ficas, a saber: pr?teses mec?nicas, trocadores de calor e tubula??es de petr?leo e g?s. Finalmente, s?o apresentadas as conclus?es referentes ? experi?ncia da hibridiza??o das teorias CAD e CAE para o desenvolvimento do kernel, de forma a resultar numa ferramenta adapt?vel ?s mais diversas aplica??es da ind?stria metal-mec?nica