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Utilização da tecnologia CAD/CAM no planejamento e tratamento ortodôntico de pacientes com má-oclusão de Classe I /

Moreira, Fernando César. January 2020 (has links)
Orientador: Luis Geraldo Vaz / Resumo: Os sistemas CAD/CAM têm auxiliado ortodontistas no planejamento e posicionamento de braquetes com o objetivo de minimizar os erros e melhorar a qualidade do tratamento. Este estudo teve como objetivo validar as mensurações realizadas no software do sistema eXceed™, avaliar a previsibilidade e as alterações dento-alveolares. A amostra foi composta por 24 adultos jovens, portadores de má-oclusão Classe I de Angle. Foram obtidas Tomografia Computadorizada de Feixe Cônico (TCFC) antes e após o tratamento para avaliar as alterações dento-alveolares. Modelos de gesso foram obtidos por moldagens das arcadas com alginato e posteriormente digitalizados por meio de um escâner de mesa 3Shape R700 (3Shape Dental System™, Copenhague, Dinamarca). Os modelos 3D foram convertidos em estereolitografia (.stl) pelo OrthoAnalyser™ e exportados para a plataforma eXceed™ para o planejamento e criação do setup virtual. Dispositivos de colagem indireta foram fabricados a partir dos modelos 3D com as informações da posição idealizada dos braquetes sobre o modelo virtual. Os pacientes foram submetidos ao tratamento ortodôntico com aparelho fixo e braquetes autoligados. Os modelos 3D dos setups digitais iniciais foram comparados com os modelos digitais dos casos tratados (após o completo alinhamento e nivelamento das arcadas com o fio de aço .019”x.025”). As mensurações lineares realizadas em ambos os grupos pelo software Geomagic® foram avaliadas empregando-se o sistema de classificação do American Bo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor
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Impacto de técnicas de redução do consumo de energia no projeto de SoCs Multimedia / The impact of design techniques in the reduction of power consumption of SoCs Multimedia

Yang, Yun Ju, 1980- 19 August 2018 (has links)
Orientador: Guido Costa Souza de Araújo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T00:08:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Yang_YunJu_M.pdf: 3101962 bytes, checksum: 3711cbf9c4db60e5d2938d566db0d87c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A indústria de semicondutores sempre enfrentou fortes demandas em resolver problema de dissipação de calor e reduzir o consumo de energia em dispositivos. Esta tendência tem sido intensificada nos últimos anos com o movimento de sustentabilidade ambiental. A concepção correta de um sistema eletrônico de baixo consumo de energia é um problema de vários níveis de complexidade e exige estratégias sistemáticas na sua construção. Fora disso, a adoção de qualquer técnica de redução de energia sempre está vinculada com objetivos especiais e provoca alguns impactos no projeto. Apesar dos projetistas conheçam bem os impactos de forma qualitativa, as detalhes quantitativas ainda são incógnitas ou apenas mantidas dentro do 'know-how' das empresas. Neste trabalho, de acordo com resultados experimentais baseado num plataforma de SoC1 industrial, tentamos quantificar os impactos derivados do uso de técnicas de redução de consumo de energia. Nos concentramos em relacionar o fator de redução de energia de cada técnica aos impactos em termo de área, desempenho, esforço de implementação e verificação. Na ausência desse tipo de dados, que relacionam o esforço de engenharia com as metas de consumo de energia, incertezas e atrasos serão frequentes no cronograma de projeto. Esperamos que este tipo de orientações possam ajudar/guiar os arquitetos de projeto em selecionar as técnicas adequadas para reduzir o consumo de energia dentro do alcance de orçamento e cronograma de projeto / Abstract: The semiconductor industry has always faced strong demands to solve the problem of heat dissipation and reduce the power consumption in electronic devices. This trend has been increased in recent years with the action of environmental sustainability. The correct conception of an electronic system for low power consumption is an issue with multiple levels of complexities and requires systematic approaches in its construction. However, the adoption of any technique for reducing the power consumption is always linked with some specific goals and causes some impacts on the project. Although the designers know well that these impacts can affect the design in a quality aspect, the quantitative details are still unkown or just be kept inside the company's know-how. In this work, according to the experimental results based on an industrial SoC2 platform, we try to quantify the impacts of the use of low power techniques. We will relate the power reduction factor of each technique to the impact in terms of area, performance, implementation and verification effort. In the absence of such data, which relates the engineering effort to the goals of power consumption, uncertainties and delays are frequent. We hope that such guidelines can help/guide the project architects in selecting the appropriate techniques to reduce the power consumption within the limit of budget and project schedule / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação
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Complete-arch implant-supported frameworks produced by different manufacturing techniques and materials: a stress deformation and internal fit analysis / Infraestruturas para próteses totais sobre implantes confeccionadas por diferentes métodos e materiais: análise das deformações geradas na região peri-implantar e da adaptação interna

Marques, Milena Steluti 12 December 2018 (has links)
Statement of problem: With the variety of materials and techniques available, the knowledge of which combination provides frameworks with a better biomechanical behavior and greater fit accuracy is essential for a planning aiming prosthesis longevity. Purpose. To analyze which manufacture technique and material provides a better stress/strain and internal fit correlation. Material and methods. The groups were divided according to framework material and fabrication method: Titanium milled (TiCAD), Zirconia milled (ZrCAD), Cobalt-Chromium alloy milled (CoCrCAD), one-piece casting CoCr alloy (CoCrCAS) and cast and welded CoCr alloy (CoCrWEL). Four external hexagon implants and their respective mini-abutments were placed parallel to each other in a polyurethane model. This model was duplicated, scanned, and a single framework design was created to be used for all milled groups. Casting was done from a wax milled pattern following the same framework design used for the other groups. In preload condition, the strains generated by each framework were recorded by strain gauges fixed around the implants. The internal fit was evaluated by micro-CT scanning. Results. Regarding the uniformity of stress distribution, ZrCAD and CoCrCAD groups presented irregular stress distribution, while TiCAD presented the most uniform distribution. Regarding the internal fit, the TiCAD group presented values significantly better than the others, but not statistically different from ZrCAD. The three manufacturing methods associated to CoCr alloy presented no statistical differences among them. The correlation between the method was statistically significant. Conclusion. The physical and mechanical properties of the complete-arch implant-supported frameworks materials influence the stresses distribution and internal fit. TiCAD presented the best framework stress/strain ratio and internal fit. / Afirmação do problema. Diante da variedade de materiais e técnicas disponíveis, ter o conhecimento de qual combinação proporciona infraestruturas com um melhor comportamento biomecânico e maior precisão na adaptação é essencial para um planejamento visando a longevidade da prótese. Finalidade. Analisar qual material e método de confecção das infraestruturas proporciona a melhor relação tensão/deformação e adaptação interna. Material e métodos. Os grupos foram divididos de acordo com o material e forma de confecção das infraestruturas: fresado em Titânio (TiCAD), fresado em Zircônia (ZrCAD), fresado em Cobalto Cromo (CoCrCAD), CoCr fundido em monobloco (CoCrCAS) e CoCr fundido e com ponto de solda (CoCrWEL). Quatro implantes hexágonos externos e seus respectivos mini-abutments foram colocados paralelos entre si em um modelo de poliuretano. Este modelo foi duplicado, digitalizado e um único desenho de infraestrutura foi criado para todos os grupos fresados. Para fundição, foi utilizado um padrão de cera fresado a partir do projeto usado nos outros grupos. Na condição de pré-carga, as tensões geradas por cada infraestrutura foram registradas por strain gauges fixados ao redor dos implantes. A adaptação interna foi avaliada através de escaneamento por micro-CT. Resultados. Quanto a uniformidade na distribuição das tensões, os grupos ZrCAD e CoCrCAD se apresentaram irregulares, sendo que o grupo TiCAD apresentou distribuição mais uniforme. Quanto à adaptação interna, o grupo TiCAD apresentou valores significativamente melhores que os demais, mas sem diferença estatística em relação ao grupo ZrCAD. As três formas de produção da infraestrutura usando a liga de CoCr não apresentaram diferenças estatísticas entre si. A correlação entre os métodos foi estatisticamente significativa. Conclusão. As propriedades físicas e mecânicas dos materiais de confecção das infraestruturas influenciam na distribuição de estresses e na adaptação interna. O grupo que apresentou a melhor relação tensão/deformação e adaptação foi o grupo TiCAD.
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Análise da aplicação de ferramenta computacional de modelagem e simulação humana no projeto de situações produtivas

Moura, Daniel Braatz Antunes de Almeida 09 February 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T19:51:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2245.pdf: 5872409 bytes, checksum: b12b83b426b4420e3e1477afb63c08df (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / This research aims at presenting the human modeling and simulation contextualized by Ergonomic Work Analysis (EWA) and Probable Future Activities to assist in the design of new workstations. Two case studies in which human simulation was applied using the software Jack were analyzed. The first case study concerns the design of a new attendance counter in a Governmental Postal Company. The second concerns the design of a workstation in the production line of surgical needles in an industry of hygiene and medical products. The results indicate the contributions and challenges of using such technology in projects aiming envisaging issues of health and productivity. The use of simulation together with the Ergonomic Work Analysis (EWA) enabled predicting probable future activities and the participation and integration of actors involved in these social process. / Esta pesquisa apresenta como a ferramenta computacional de Modelagem e Simulação Humana contextualizada pela Análise Ergonômica do Trabalho (AET) e pela análise da Atividade Futura Provável pode auxiliar nos processos de projeto de postos de trabalho. São analisados dois estudos de caso nos quais a Simulação Humana foi empregada com auxílio do software Jack (UGS Siemens). O primeiro estudo aborda a concepção de um balcão de atendimento em uma empresa pública de serviços postais. O segundo apresenta o desenvolvimento de uma estação de trabalho de abastecimento de agulhas cirúrgicas em uma empresa de manufatura de produtos relacionados as áreas de saúde e higiene. A partir dos resultados dos estudos de caso são explicitadas as contribuições e desafios da utilização dessa tecnologia em projetos de concepção, visando equacionar as questões do bem-estar humano e da produtividade. O uso da simulação, integrada ao processo de intervenção da AET, permitiu melhorar a antecipação das futuras atividades prováveis das novas situações de trabalho e auxiliou a integração e comunicação dos atores envolvidos nesses processos sociais.
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Influência de técnicas de moldagem com e sem casquetes na exatidão dimensional de modelos de gesso e adaptação marginal de infraestruturas em zircônia / Influence of impression techniques with and without acrylic copings on the dimensional accuracy of gypsum casts and marginal fit of zirconia frameworks

Silva, Stephania Caroline Rodolfo [UNESP] 20 June 2016 (has links)
Submitted by Stephania Caroline Rodolfo Silva null (stephaniacrsilva@foar.unesp.br) on 2016-08-18T20:52:01Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Defesa Stephania C. R. Silva 18.08.pdf: 885533 bytes, checksum: cf1bd5bf272a148a2e397dbde32c3029 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-19T20:19:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_scr_me_arafo.pdf: 885533 bytes, checksum: cf1bd5bf272a148a2e397dbde32c3029 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-19T20:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_scr_me_arafo.pdf: 885533 bytes, checksum: cf1bd5bf272a148a2e397dbde32c3029 (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente estudo analisou a exatidão de modelos de gesso, obtidos a partir de diferentes técnicas de moldagem, incluindo casquetes individuais, isolados ou unidos, bem como mensurou o desajuste marginal cervical de infraestruturas de zircônia sobre preparos dentais para coroa total. Foi utilizado um modelo mestre (controle), com preparos nos dentes 14, 16, 21 e 25, sobre o qual infraestruturas de zircônia foram confeccionadas por tecnologia CAD/CAM. Para cada técnica de moldagem: simultânea com silicone de condensação (T1a), ou adição (T1b); casquetes individuais isolados (T2); unidos com cilindros de resina acrílica (T3); unidos com cilindros metálicos (T4); foram obtidos 8 moldes totais, por único operador calibrado, com moldeira de estoque. As moldagens com casquetes foram realizadas com poliéter e as transferências com silicone de condensação. Para a análise da adaptação marginal cervical das infraestruturas de zircônia, as mesmas foram passivamente adaptadas sobre os preparos nos modelos de gesso, sendo as mensurações do desajuste marginal cervical realizadas em estereomicroscópio (50x). Para a análise de exatidão dimensional linear oclusal global, os modelos foram escaneados e, a partir de três pontos pré-definidos, realizadas mensurações látero-laterais (LL) e anteroposteriores (AP) bilaterais do arco dental no programa ImageJ. Além disso, mensurações das dimensões áxio-cervicais de cada preparo e da distância entre os preparos do segmento 14-16 foram realizadas com paquímetro digital. Métodos estatísticos (α=0,05) foram empregados para avaliar a influência das técnicas de moldagem. Para o desajuste cervical, não houve diferença (p>0,05) para o dente 21. Para os dentes 14 e 16, apenas a técnica com casquetes individuais isolados apresentou diferença (p<0,05) em relação ao controle; enquanto para o dente 25 todas as técnicas com casquetes diferiram (p<0,05) do controle. Na mensuração da exatidão dimensional global, nenhuma técnica apresentou diferença (p>0,05) em relação ao controle. Para as mensurações áxio-cervicais do dente 25, todas as técnicas com casquete foram diferentes (p<0,05) do controle. Não houve diferença (p>0,05) nas dimensões do dente 21 e da distância interpreparos do segmento 14-16. De maneira geral, a técnica com casquetes isolados produziu modelos com maior desajuste marginal cervical. A forma de união dos casquetes, não apresentou influência sobre a exatidão dos modelos. / This study examined the accuracy of gypsum casts obtained from different impression techniques, including individual acrylic copings, and measured the cervical misfit of zirconia frameworks on dental preparations for fixed prosthodontics. A master cast with preparations in the teeth #14, 16, 21 and 25, on which zirconia frameworks were made by CAD/CAM technology, was used as control (baseline measurements). For each impression technique: single-step with condensation silicone (T1a), or vinyl polysiloxane (T1b); individual acrylic copings (T2); acrylic copings bonded with acrylic resin cylinders (T3) or metal cylinders (T4), 8 impressions were obtained by a single calibrated operator using stock trays. For the techniques T2, T3 and T4, polyether was used into the acrylic copings and condensation silicone was used for their pick-up. For the analysis of cervical marginal fit, zirconia frameworks were passively seated on the dental preparations of the gypsum casts, and measurements of cervical misfit calculated in stereo (50x). For the analysis of occlusal linear dimensional accuracy, the casts were scanned and, from three pre-defined points, side-to-side (LL) and bilateral anteroposterior (AP) measurements were performed by means of digitized images in the ImageJ software. Additionally, measurements of axio-cervical dimensions of each dental preparation and the distance between the preparations of the #14-16 fixed prosthodontics’ segment were taken with a digital caliper. Statistical analyzes (α=.05) were used to evaluate the influence of impression techniques. For cervical misfit, there was no difference (p>.05) for the tooth #21. For the teeth #14 and 16, only the technique T2 showed significant difference (p<.05) comparing to control; while for the tooth #25 all techniques with acrylic copings (T2, T3 and T4) differ (p<.05) from control. No significant differences were found among the techniques and the control (master cast) for the occlusal linear dimensions (p>.05). For axio-cervical measurements of tooth #25, all techniques using acrylic copings differ (p<.05) from control. There was no difference (p>.05) in the axio-cervical dimensions of tooth #21 and interpreparation distance of the #14-16 segment. In general, the technique with isolated acrylic copings (T2) produced casts with larger cervical misfit. The method for bonding the acrylic copings, by acrylic or metal cylinders, had no effect on the accuracy of the casts.
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Desenvolvimento de uma órtese personalizada para subluxação de ombro por manufatura aditiva a partir de escaneamento corporal /

Diaz, Vincent Edward Wong January 2019 (has links)
Orientador: Cesar Renato Foschini / Resumo: Desenvolvimento de uma ortese personalizada para subluxação de ombro por manufatura aditiva a partir de escaneamento corporal. A órtese é um dispositivo aplicado à superfície externa do corpo para: controlar o alinhamento biomecânico, corrigir ou acomodar a deformidade, proteger e suportar uma lesão, auxiliar na reabilitação, reduzir a dor, aumentar a mobilidade e a independência. Nos últimos anos, o desenvolvimento de órteses usando manufatura aditiva tem se incrementado tanto para membros superiores como inferiores devido a sua capacidade de reposicionar o membro de maneira mais precisa e personalizada. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para projetar e fabricar uma órtese de subluxação de ombro utilizando escaneamento corporal e manufatura aditiva. O usuário foi submetido ao escaneamento 3D para obtenção do modelo digital sólido em formato 3D, operações elementares espaciais foram aplicadas ao modelo escaneado do usuário para a obtenção da órtese a fim de gerar uma silhueta tridimensional adequada ao ombro/tórax do paciente. Finalmente, a silhueta foi evoluída a órtese pela agregação de espessura, furos e contornos. Uma vez obtida a órtese, foi impressa, ajustada e testada no paciente. Uma primeira versão foi proposta em função do relato do paciente quanto à adaptação do ombro e conforto, e outras duas versões evolutivas foram desenvolvidas e avançaram para outros aspectos importantes como a redução de peso, graus de liberdade nos ombros saudávei... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Development of a custom shoulder orthosis by additive manufacturing from body from body scan. Orthotics is a device applied to the external surface of the body to control biomechanical alignment, correct or accommodate the deformity, protect and support an injury, assist in rehabilitation, reduce pain, increase mobility and independence. In recent years, the development of orthosis using additive manufacturing has been increasing for both upper and lower limbs because of their ability to more accurately and custom reposition the limb. This work aimed to develop a methodology to design and manufacture a shoulder subluxation orthosis using body scanning and additive manufacturing. The user underwent 3D scanning to obtain the solid digital model in 3D format, spatial elemental operations were applied to the user's scanned model to obtain the orthosis to generate a three-dimensional silhouette suitable for the patient's shoulder / chest. Finally, the silhouette was evolved into orthosis by aggregating thickness, holes, and contours. Once the orthosis was obtained, it was printed, adjusted and tested on the patient. A first version was proposed based on the patient's report on shoulder adaptation and comfort, and two other evolutionary versions were developed and advanced to other important aspects such as weight reduction, degrees of freedom in healthy shoulders and comfort gain. In each of the three prototypes, an evaluation questionnaire was applied to the user to improve diffe... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre
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Avaliação de sistemas de digitalização 3D de baixo custo aplicados ao desenvolvimento de órteses por manufatura aditiva / Evaluation of low-cost 3D scanning systems applied to orthosis development by additive manufacturing

Rosenmann, Gabriel Chemin 26 September 2017 (has links)
CAPES : CNPq / Pessoas com paralisia cerebral apresentam grande diversidade de alterações posturais, sendo mais características as consequentes da espasticidade. Objetivando a otimização do desempenho funcional, juntamente com outros objetivos terapêuticos pode ser prescrito o uso órteses. Neste contexto a manufatura aditiva pode se apresentar como uma alternativa à fabricação de produtos personalizados de Tecnologia Assistiva, tais como as órteses. Para este fim a digitalização 3D é uma etapa importante, considerando que a geometria da anatomia do usuário será a referência para o desenvolvimento do produto em ambiente CAD 3D para posterior fabricação. No entanto os equipamentos de digitalização 3D possuem custos elevados, sendo um dos fatores que dificultam a popularização desta solução. Deste modo este trabalho visa avaliar a utilização de sistemas de baixo custo para realizar a digitalização 3D, no contexto do desenvolvimento de órteses personalizadas para punho, mão e dedos a serem fabricadas por manufatura aditiva. Foi proposto um método estruturado em três fases sendo: definição das ferramentas e sistemas a serem avaliados, definição dos parâmetros para avaliação e dos protocolos de utilização dos sistemas digitalização 3D; avaliação dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo a partir da digitalização de uma peça padrão; e avaliação dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo aplicados ao contexto de órteses para punho, mão e dedos. Os sistemas selecionados para a avaliação foram o Kinect 360 utilizando o programa Skanect, o sistema Kinect One com o programa 3DScan e o sistema ReMake com uma câmera Canon T3i. Os protocolos para a utilização dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo foram: protocolo 1, com marcações visuais apenas no ambiente de digitalização; protocolo 2, com aplicação de adesivos coloridos sobre o objeto; e o protocolo 3, com a aplicação de linhas desenhadas à mão formando um xadrez sobre o objeto. Foi desenvolvida e fabricada uma peça padrão, composta por três elementos (um cone, um cilindro e um cubo seccionado). Para a avaliação dimensional foram considerados os parâmetros altura do cone, diâmetro do cilindro e medidas paralelas aos eixos X, Y e Z aferidas pela distância entre as faces opostas do cubo. Também foi realizada a análise dos desvios utilizando o programa Geomagic e uma avaliação da qualidade onde se verificou visualmente a formação dos vértices e das arestas. Para a avaliação aplicada ao contexto do desenvolvimento de órteses, foi aplicado mesmo procedimento sobre um molde da geometria do punho, mão e dedos confeccionado em atadura gessada. As digitalizações geraram 27 malhas 3D da peça padrão e 9 malhas 3D do molde. As avaliações indicaram que os sistemas Kinect 360 e Kinect One não apresentaram variação significativa entre os diferentes protocolos. Já o sistema ReMake foi o mais sensível, sendo o protocolo 3 o que gerou malhas 3D com os melhores resultados dimensionais e de qualidade em relação a todos os sistemas, com valores variando entre 0,07 mm e 0,27 mm nas análises dos desvios realizadas sobre a peça padrão. / People with cerebral palsy could have wide range of postural changes, the most characteristic are resulting from spasticity. Custom orthosis use can be prescribed in this context aiming increase functional performance and other therapeutic goals. The additive manufacturing is an alternative to the custom assistive products fabrication, such as orthoses. In this context 3D scanning is an important step, considering that the user anatomy is a geometric reference to product development in 3D CAD for further fabrication. However, the 3D scanners have high costs, one of the factors that hinder the popularization of this solution. Thus, this study aims to evaluate the use of low cost systems to perform 3D scanning in the context of custom orthoses development for wrist, hand and fingers to be fabricated by additive manufacturing. A three-phases method was proposed as follows: definition of tools and systems to be evaluated, definition of parameters for assessment, and definition of protocols for using 3D scanning systems; evaluation of low-cost 3D scanning systems using a standard piece; and evaluation of low-cost 3D scanning systems applied to context of orthosis for wrist, hand and fingers. The selected systems for the evaluation were 360 Kinect using Skanect software, Kinect One system with 3DScan software and the ReMake system with a Canon T3i camera. The low-cost 3D scanning systems used protocols were: Protocol 1, with visual markings only on the scanning environment; Protocol 2, with colored stickers application on the object; and protocol 3, with the use of hand drawn lines forming a chess pattern on the object. A standard piece was developed and manufactured, composed of three elements (a cone, a cylinder and a sectioned cube). The cone height, cylinder diameter and parallel measures to axes X, Y and Z were considered as the dimensional evaluation parameters. Also, a Deviations Analysis was performed using Geomagic software and a visual-quality evaluation that observed the formation of vertices and edges. For the evaluation on orthoses development context, the same procedure was applied on a cast of the wrist, hand and fingers. This cast was made of plaster bandages. The procedure generated 27 standard piece 3D mesh and 9 cast 3D meshes. The evaluations indicated that Kinect 360 and Kinect One systems have no significant variation between the different protocols. The ReMake system was the most sensitive, and the protocol 3 generated 3D meshes with the best dimensional and quality results among all systems. The deviations analysis performed on the standard piece indicated errors ranging between 0.07 mm and 0.27 mm for the ReMake’s 3D meshes.
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Avaliação de sistemas de digitalização 3D de baixo custo aplicados ao desenvolvimento de órteses por manufatura aditiva / Evaluation of low-cost 3D scanning systems applied to orthosis development by additive manufacturing

Rosenmann, Gabriel Chemin 26 September 2017 (has links)
CAPES : CNPq / Pessoas com paralisia cerebral apresentam grande diversidade de alterações posturais, sendo mais características as consequentes da espasticidade. Objetivando a otimização do desempenho funcional, juntamente com outros objetivos terapêuticos pode ser prescrito o uso órteses. Neste contexto a manufatura aditiva pode se apresentar como uma alternativa à fabricação de produtos personalizados de Tecnologia Assistiva, tais como as órteses. Para este fim a digitalização 3D é uma etapa importante, considerando que a geometria da anatomia do usuário será a referência para o desenvolvimento do produto em ambiente CAD 3D para posterior fabricação. No entanto os equipamentos de digitalização 3D possuem custos elevados, sendo um dos fatores que dificultam a popularização desta solução. Deste modo este trabalho visa avaliar a utilização de sistemas de baixo custo para realizar a digitalização 3D, no contexto do desenvolvimento de órteses personalizadas para punho, mão e dedos a serem fabricadas por manufatura aditiva. Foi proposto um método estruturado em três fases sendo: definição das ferramentas e sistemas a serem avaliados, definição dos parâmetros para avaliação e dos protocolos de utilização dos sistemas digitalização 3D; avaliação dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo a partir da digitalização de uma peça padrão; e avaliação dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo aplicados ao contexto de órteses para punho, mão e dedos. Os sistemas selecionados para a avaliação foram o Kinect 360 utilizando o programa Skanect, o sistema Kinect One com o programa 3DScan e o sistema ReMake com uma câmera Canon T3i. Os protocolos para a utilização dos sistemas de digitalização 3D de baixo custo foram: protocolo 1, com marcações visuais apenas no ambiente de digitalização; protocolo 2, com aplicação de adesivos coloridos sobre o objeto; e o protocolo 3, com a aplicação de linhas desenhadas à mão formando um xadrez sobre o objeto. Foi desenvolvida e fabricada uma peça padrão, composta por três elementos (um cone, um cilindro e um cubo seccionado). Para a avaliação dimensional foram considerados os parâmetros altura do cone, diâmetro do cilindro e medidas paralelas aos eixos X, Y e Z aferidas pela distância entre as faces opostas do cubo. Também foi realizada a análise dos desvios utilizando o programa Geomagic e uma avaliação da qualidade onde se verificou visualmente a formação dos vértices e das arestas. Para a avaliação aplicada ao contexto do desenvolvimento de órteses, foi aplicado mesmo procedimento sobre um molde da geometria do punho, mão e dedos confeccionado em atadura gessada. As digitalizações geraram 27 malhas 3D da peça padrão e 9 malhas 3D do molde. As avaliações indicaram que os sistemas Kinect 360 e Kinect One não apresentaram variação significativa entre os diferentes protocolos. Já o sistema ReMake foi o mais sensível, sendo o protocolo 3 o que gerou malhas 3D com os melhores resultados dimensionais e de qualidade em relação a todos os sistemas, com valores variando entre 0,07 mm e 0,27 mm nas análises dos desvios realizadas sobre a peça padrão. / People with cerebral palsy could have wide range of postural changes, the most characteristic are resulting from spasticity. Custom orthosis use can be prescribed in this context aiming increase functional performance and other therapeutic goals. The additive manufacturing is an alternative to the custom assistive products fabrication, such as orthoses. In this context 3D scanning is an important step, considering that the user anatomy is a geometric reference to product development in 3D CAD for further fabrication. However, the 3D scanners have high costs, one of the factors that hinder the popularization of this solution. Thus, this study aims to evaluate the use of low cost systems to perform 3D scanning in the context of custom orthoses development for wrist, hand and fingers to be fabricated by additive manufacturing. A three-phases method was proposed as follows: definition of tools and systems to be evaluated, definition of parameters for assessment, and definition of protocols for using 3D scanning systems; evaluation of low-cost 3D scanning systems using a standard piece; and evaluation of low-cost 3D scanning systems applied to context of orthosis for wrist, hand and fingers. The selected systems for the evaluation were 360 Kinect using Skanect software, Kinect One system with 3DScan software and the ReMake system with a Canon T3i camera. The low-cost 3D scanning systems used protocols were: Protocol 1, with visual markings only on the scanning environment; Protocol 2, with colored stickers application on the object; and protocol 3, with the use of hand drawn lines forming a chess pattern on the object. A standard piece was developed and manufactured, composed of three elements (a cone, a cylinder and a sectioned cube). The cone height, cylinder diameter and parallel measures to axes X, Y and Z were considered as the dimensional evaluation parameters. Also, a Deviations Analysis was performed using Geomagic software and a visual-quality evaluation that observed the formation of vertices and edges. For the evaluation on orthoses development context, the same procedure was applied on a cast of the wrist, hand and fingers. This cast was made of plaster bandages. The procedure generated 27 standard piece 3D mesh and 9 cast 3D meshes. The evaluations indicated that Kinect 360 and Kinect One systems have no significant variation between the different protocols. The ReMake system was the most sensitive, and the protocol 3 generated 3D meshes with the best dimensional and quality results among all systems. The deviations analysis performed on the standard piece indicated errors ranging between 0.07 mm and 0.27 mm for the ReMake’s 3D meshes.

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