Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-10-10T16:50:42Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoImplementacaoNodo.pdf: 2052647 bytes, checksum: 8f9cfd77bd747d9ae057a4f5f24659f4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2012-10-10T17:21:56Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoImplementacaoNodo.pdf: 2052647 bytes, checksum: 8f9cfd77bd747d9ae057a4f5f24659f4 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-10-10T17:21:56Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ProjetoImplementacaoNodo.pdf: 2052647 bytes, checksum: 8f9cfd77bd747d9ae057a4f5f24659f4 (MD5) Previous issue date: 2012 / Esta dissertação tem como objetivo principal propor um nodo (ou nó) sensor sem fio para ser utilizado em redes de sensores sem fio, em sistemas de aquisição de dados de extensômetros. O sistema de aquisição para os extensômetros é baseado na ponte de Wheatstone e de modo a permitir várias configurações de extensômetros. O processamento e a comunicação sem fio é realizada pelo ATmega128RFA1, composto por um microcontrolador e um transceiver Rádio-Frequência com o padrão Zigbee. O nodo foi projetado para garantir confiabilidade na aquisição de dados e ser totalmente controlado remotamente. Entre os parâmetros controláveis estão: o ganho do sinal e a taxa de amostragem. Além disso, o nodo possui recursos para efetuar o equilíbrio da ponte de Wheatstone automaticamente. A escolha de seus componentes, baseou-se em critérios relacionados ao consumo de energia do mesmo e ao custo. Foi concebida uma placa de circuito impresso (PCI) para o nodo, e sobre ela foram realizadas estimativas sobre o consumo de energia e valor agregado do protótipo, com o objetivo de analisar a sua viabilidade. Além do projeto do nodo sensor, o trabalho apresenta a proposta de integração do mesmo em uma rede de sensores sem fio (RSSF), incluindo a sugestão do hardware complementar e desenvolvimentos dos softwares. Para os testes do nodo sensor, foi construido experimentalmente um transdutor de força. / This dissertation’s main objective is to propose a node wireless sensor for use in wireless sensor networks, in data strain gage acquisition systems. The acquisition system for the strain is based on the Wheatstone bridge and enables various settings. The processing and wireless communication is performed by ATmega128RFA1, composed of a microcontroller and a radio-frequency transceiver with the Zigbee standard. The node is designed to ensure reliability in data acquisition and be fully controlled remotely. Among the controllable parameters are: the signal gain and sampling rate. In addition, the node has resources to make the balance of the Wheatstone bridge automatically. The choice of components, based on criteria related to energy consumption and cost the same. It was designed a printed circuit board (PCB) for the node, and regarding it, estimates of energy consumption and value of the prototype were made, with the aim of analyzing its viability. Besides the design of the sensor node, the dissertation presents the proposal of its integration in a wireless sensor network (WSN), including the suggestion of complementary hardware and software developments. For testing, a node sensor was constructed experimentally and used a force transducer.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas inteligentes aplicados ao monitoramento de estruturas aeronáuticas abordando dois modelos distintos: o primeiro é a análise e classificação de imagens de ultrassom de estruturas aeronáuticas com objetivo de apoiar decisões em reparo de estruturas aeronáuticas. Foi definido como escopo do trabalho uma seção transversal da asa da aeronave modelo Boeing 707. Após a remoção de material superficial em áreas comprometidas por corrosão, é realizada a medição da espessura ao longo da área da peça. Com base nestas medições, a Engenharia realiza a análise estrutural, observando os limites determinados pelo manual de manutenção e determina a necessidade ou não de reparo. O segundo modelo compreende o método de impedância eletromecânica. É proposto o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de baixo custo aplicado em uma barra de alumínio aeronáutico com 10 posições de fixação de porcas e parafusos. O objetivo do sistema é avaliar, a partir das curvas de impedância extraídas do transdutor PZT fixado na barra, sua capacidade de classificar a existência ou não de um dano na estrutura e, em caso de existência do dano, indicar sua localização e seu grau de severidade. Foram utilizados os seguintes classificadores neste trabalho: máquina de vetor de suporte, redes neurais artificiais e K vizinhos mais próximos. / This work presents the development of intelligent systems applied to the monitoring of aircraft structures addressing two distinct models: the first is the analysis and classification of ultrasound images of aircraft structures in order to support decisions on repair of aircraft structures. A scope of work was defined as a cross section of the wing of the aircraft model Boeing 707. After the removal of surface material in damaged areas by corrosion, thickness measurements in the whole structure are evaluated. Based on the measurements, the Engineering performs structural analysis, observing the limits determined by the maintenance manual and determining the necessity of repair. The second model includes the method of electromechanical impedance. It is proposed to develop a low cost monitoring system applied to an aircraft aluminum bar with 10 positions for fixing nuts and bolts. The goal of the system is to classify an impedance curve in the condition of the aluminum bar if there is or not a damage to the structure and, in case of the existence of damage, indicating their position in the aluminum bar and if the damage is severe or not. The following classifiers were used in this work: support vector machine, artificial neural networks and K nearest neighbors.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de sistemas inteligentes aplicados ao monitoramento de estruturas aeronáuticas abordando dois modelos distintos: o primeiro é a análise e classificação de imagens de ultrassom de estruturas aeronáuticas com objetivo de apoiar decisões em reparo de estruturas aeronáuticas. Foi definido como escopo do trabalho uma seção transversal da asa da aeronave modelo Boeing 707. Após a remoção de material superficial em áreas comprometidas por corrosão, é realizada a medição da espessura ao longo da área da peça. Com base nestas medições, a Engenharia realiza a análise estrutural, observando os limites determinados pelo manual de manutenção e determina a necessidade ou não de reparo. O segundo modelo compreende o método de impedância eletromecânica. É proposto o desenvolvimento de um sistema de monitoramento de baixo custo aplicado em uma barra de alumínio aeronáutico com 10 posições de fixação de porcas e parafusos. O objetivo do sistema é avaliar, a partir das curvas de impedância extraídas do transdutor PZT fixado na barra, sua capacidade de classificar a existência ou não de um dano na estrutura e, em caso de existência do dano, indicar sua localização e seu grau de severidade. Foram utilizados os seguintes classificadores neste trabalho: máquina de vetor de suporte, redes neurais artificiais e K vizinhos mais próximos. / This work presents the development of intelligent systems applied to the monitoring of aircraft structures addressing two distinct models: the first is the analysis and classification of ultrasound images of aircraft structures in order to support decisions on repair of aircraft structures. A scope of work was defined as a cross section of the wing of the aircraft model Boeing 707. After the removal of surface material in damaged areas by corrosion, thickness measurements in the whole structure are evaluated. Based on the measurements, the Engineering performs structural analysis, observing the limits determined by the maintenance manual and determining the necessity of repair. The second model includes the method of electromechanical impedance. It is proposed to develop a low cost monitoring system applied to an aircraft aluminum bar with 10 positions for fixing nuts and bolts. The goal of the system is to classify an impedance curve in the condition of the aluminum bar if there is or not a damage to the structure and, in case of the existence of damage, indicating their position in the aluminum bar and if the damage is severe or not. The following classifiers were used in this work: support vector machine, artificial neural networks and K nearest neighbors.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de metodologia para avaliar a utilização do Sistema de Posicionamento Global (GPS) como ferramenta de pesquisa no estudo do comportamento dinâmico de obras viárias. Para ser caracterizado como um instrumento de medição, foi estudada a potencialidade de um método, que se fundamenta numa forma específica de coleta e processamento de dados GPS; análise dos resíduos resultantes do processamento da dupla diferença de fase e aplicação de análise espectral para filtragem de informações indesejáveis (multicaminhamento dos sinais GPS). A coleta envolve um oscilador eletro-mecânico, especialmente projetado, que permite calibrar as medidas de amplitude e freqüência das oscilações mensuráveis pela obra sob teste. Inúmeros experimentos foram realizados em ambientes de reflexões e difrações variáveis e com diversos tipos de receptores e antenas GPS. Alguns ensaios foram realizados utilizando, simultaneamente, equipamentos como transdutores de deslocamento, acelerômetros e estações totais. Comparando os resultados obtidos, mesmo com valores prescritos em normas e códigos, afirma-se que o GPS, sob o método de coleta de dados testado, é um instrumento confiável para detecção e caracterização do comportamento dinâmico de estruturas, apresentado confiabilidade para as medições realizadas, da ordem de décimos de milímetro. Quanto à detecção das freqüências, as mais baixas ficam comprometidas pela presença do multicaminhamento e as mais elevadas têm a detecção limitada pela máxima taxa de coleta dos receptores (Lei de Nyquist) / This work presents the development of a methodology to appraise the use of Global Positioning System (GPS) as a tool for researching of dynamic behavior of road transport structures. To be characterized as an instrument for measuring it was studied the potentiality of one method which includes a specific mode of GPS data collection; analyses of double difference phase residuals and application of spectral analyses and filtering for excluding undesirable information (multipath). The GPS data collected applies an electro-mechanical oscillator, specially built for that, which permits to calibrate the measures of frequency and amplitude of structure’s oscillations under dynamic load test. Several field tests were carried out in vicinities with high and low capacity of causing signal reflections and diffractions and with different types of GPS receivers and GPS antennas. A couple of fields were carried out using, at the same time, transducers of displacement, accelerometers and total stations. Comparing these results obtained even with values of codes, it is affirmed that GPS, under the data collection method tested, it is a trustworthy instrument for detection and characterization of dynamic behavior of structures, presenting reliability of measures ranging around tenths of millimeters. The very low frequencies are highly degraded by multipath and very high frequencies have its detection limited by the receiver data rate (Theorem’s Nyquist)