TCC - Engenharia Eletrônica (UACSA)
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Item Análise de sistemas de visão computacional para inspeção automática de linhas de produção(2024-10-02) Menezes, Daíres Macedo Félix de; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/8485755067358122O uso de sensores inteligentes se aplica em diversas áreas, como o controle de nível, para evitar transbordamentos de líquidos, e no monitoramento de vibrações, para indicar quando máquinas precisam de manutenção. Na visão computacional, os problemas da indústria que são solucionados giram em torno da inspeção de qualidade e classificação. Por exemplo, a indústria de embalagens precisa garantir uniformidade de tamanhos e formatos, a indústria automotiva busca garantir a uniformidade de pneus, enquanto a eletrônica enfrenta desafios com soldas, que podem ser inspecionadas com sistemas de visão. No setor logístico, a leitura de códigos de barras permite uma separação de itens mais rápida e automática. Este trabalho aborda o uso de sistemas de visão computacional para a inspeção automática de linhas de produção, com foco na aplicação no ramo alimentício. Foi explorado um vasto material bibliográfico sobre os conceitos fundamentais de processamento de imagem, destacando as diferenças entre análise de imagem e visão computacional. Elementos como cores, texturas, iluminação, contraste e brilho foram analisados por sua importância na qualidade das imagens digitais. Foram discutidas também as principais técnicas de análise de imagem, operações lógicas e aritméticas, além da presença de ruídos e métodos eficazes para sua remoção ou redução por meio de filtros. O estudo comparou as tecnologias 2D e 3D existentes, explicando seus princípios ópticos e funcionais. Além disso, foi apresentado o software da SICK Sensor Intelligence, utilizado no estudo de caso de inspeção 3D de caixas empacotadoras de 50 pacotes do produto lámen. O sistema foi aplicado para garantir a conformidade na quantidade e organização dos pacotes na linha de produção, com o objetivo de automatizar o processo e reduzir as reclamações dos clientes, que impactavam negativamente tanto a credibilidade da empresa quanto suas métricas de satisfação. Nesse estudo, o uso da triangulação a laser foi aplicado, devido à sua baixa interferência causada por diferentes cores (refletividade) do material inspecionado e pela necessidade de analisar as discrepâncias em três dimensões, já que as ocorrências de erro no empacotamento exigiam uma análise precisa. O estudo demonstrou que o uso da tecnologia 3D para inspeção foi extremamente eficaz, atingindo uma eficiência superior a 95%, mostrando-se uma solução bem-sucedida para o controle de qualidade e automação industrial.Item Desenvolvimento e avaliação de desempenho de um sistema de posicionamento automático de placas fotovoltaicas(2024-03-05) Santos, Marcos Paulo Jerônimo dos; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; http://lattes.cnpq.br/7884920585085694A crescente demanda por energia renovável tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias mais eficientes e acessíveis, destacando a energia fotovoltaica como uma das principais fontes de energia limpa. No entanto, a eficiência dos painéis solares atuais ainda não supre a elevada demanda energética, pois depende diretamente do alinhamento das placas solares em relação ao sol. Esta pesquisa tem como objetivo desenvolver um protótipo de rastreador solar e avaliar métodos de rastreamento solar como estratégias para aumentar a eficiência das placas fotovoltaicas. Por meio de uma análise comparativa, foram exploradas diferentes formas de automatizar o posicionamento dos painéis solares, incluindo sistemas de rastreamento em um e dois eixos, com e sem a utilização de controladores PID. Para isso, foi desenvolvida uma plataforma de testes capaz de simular o posicionamento do sol ao longo do dia, permitindo que o protótipo acompanhasse com precisão a trajetória da luz. Os dados foram coletados utilizando um sistema supervisório SCADA, possibilitando uma análise detalhada da eficiência dos diferentes métodos de rastreamento, evidenciando a superioridade do rastreador de dois eixos. Os resultados comprovam que a utilização de controladores PID pode proporcionar ganhos significativos na eficiência energética.Item Design e simulação de um acoplador planar reconfigurável para aplicação em sistemas de telecomunicações em micro-ondas(2024-10-10) Santos, Cleberson Andrade da Silva; Oliveira, Elias Marques Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/2576044894885888; http://lattes.cnpq.br/2197671175992514A crescente demanda por dispositivos eletrônicos avançados para comunicação tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias de micro-ondas capazes de operar em múltiplas bandas de frequência. Inicialmente, a comunicação sem fio era limitada por transmissões fixas e frequências de baixa gama, mas a inovação tecnológica permitiu a expansão para frequências de micro-ondas, abrangendo de 3 GHz a 300 GHz. Entre os componentes críticos nessa faixa, destacam-se filtros, duplexadores e acopladores híbridos, que são essenciais para a gestão e distribuição de potência eletromagnética em sistemas de comunicação. No entanto, à medida que as exigências tecnológicas evoluíram, a necessidade de dispositivos multifuncionais, capazes de operar em mais de uma faixa de frequência, tornouse crucial. Os acopladores direcionais que tradicionalmente possuem quatro portas e são utilizados para acoplar uma quantidade específica de potência eletromagnética, são exemplos clássicos de acopladores projetados para dividir a potência de forma equitativa entre as portas e são conhecidos como acopladores híbridos, como um tipo específico de acoplador conhecido que é o branch-line, em que é amplamente aplicado em circuitos como amplificadores e misturadores balanceados. A inovação neste tipo de dispositivo tem focado na integração de linhas de transmissão artificiais (LTAs) para possibilitar a operação multibanda desses acopladores. LTAs são projetadas para simular o comportamento de linhas de transmissão convencionais em várias faixas de frequência e são cruciais para o desenvolvimento de dispositivos com capacidades de operação em múltiplas bandas. Este trabalho propõe a investigação e desenvolvimento de novas técnicas para a concepção de acopladores híbridos do tipo branch-line, com foco na criação de versões reconfiguráveis, além de aprimorar a relação entre as frequências de operação e reduzir o tamanho dos dispositivos. A abordagem visa otimizar o desempenho dos acopladores, atendendo às crescentes demandas dos modernos sistemas de comunicação, fornecendo soluções mais versáteis e eficientes para aplicações em micro-ondas. O projeto será realizado com o auxílio de software de simulação eletromagnética, e o comportamento dos elementos chaveadores será modelado por meio de circuitos equivalentes, permitindo uma análise detalhada e precisa das características do dispositivo.Item Implementação de um sistema de projeção a laser para a melhoria da segurança, qualidade, produtividade e custos em uma indústria de pás eólicas(2022-12-06) Silva, Natasha Milena dos Santos da; Farias Filho, João Gutemberg Barbosa de; Gonçalves, Israel Lira; http://lattes.cnpq.br/0718103459959119; http://lattes.cnpq.br/3970580572877916A indústria de energia eólica está ganhando cada vez mais espaço na matriz energética brasileira. O aerogerador é o sistema utilizado para gerar a energia elétrica e ele é composto por vários componentes, dentre eles, as pás eólicas, que estão se tornando cada vez maiores para viabilizar uma maior geração de energia. Os processos de manufatura de turbinas eólicas tipicamente são de mão de obra intensiva e exige o uso de trenas e gabaritos para realizar a marcação solicitadas no procedimento de trabalho e auxiliar o posicionamento dos materiais durante o processo produtivo. Porém, as trenas são suscetíveis a erros operacionais e é necessária uma rotina de calibração constante, já os gabaritos, por serem normalmente uma estrutura metálicas têm o risco de acidentes e todo o posicionamento e retirada do gabarito durante o processo exige um tempo do processo. Diante disso, o trabalho apresenta o desenvolvimento realizado para a implementação de um sistema de projeção a laser em uma indústria de pá eólica visando a melhoria da eficiência e segurança durante os processos que envolvam marcações e posicionamento de material, fazendo com que a empresa possua vantagem competitiva no mercado, melhorando os indicadores de desempenho da empresa. A metodologia utilizada para implementar o sistema é detalhada neste documento e uma comparação entre os processos antes e depois são apresentados, com fim de mensurar os ganhos obtidos relacionados a quantidade de etapas envolvidas no processo, quantidade de pessoas e tempo necessário para realizar a atividade. Como resultados deste trabalho, foi observado que o sistema de projeção a laser aparece como uma boa alternativa para substituir o uso de trenas e gabaritos durante o processo produtivo de pás eólicas, pois podem reduzir em até 43% o número de etapas durante o processo produtivo, impactando em uma redução de aproximadamente 30 % do tempo de ciclo dos três principais processos de produção de pás eólicas.Item Implementação em VHDL e análise comparativa da Transformada Discreta do Cosseno e a aproximação de Lengwehasatit-Ortega(2024-08-27) Silva, Leonardo Nogueira Lindolfo da; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/3309281833356970O alto volume de imagens transmitidas diariamente pela internet consome grande parte da largura de banda e da capacidade de processamento. Para otimizar a compressão e manter a qualidade, são utilizadas ferramentas de processamento digital de sinais como a Transformada Discreta do Cosseno (DCT do inglês, Discrete Cosine Transform). A DCT é uma operação matemática que concentra a maior parte da energia do sinal em baixas frequências, sendo muito utilizada em algoritmos de compressão de imagens. O cálculo da Transformada Discreta do Cosseno é realizado utilizando multiplicação de matrizes, onde os elementos da matriz de transformação são números de ponto flutuante. Para simplificar esses cálculos, são encontradas na literatura diversas aproximações para a Transformada Discreta do Cosseno que utilizam o máximo possível de simplificações em suas matrizes de transformação. Devido à recorrência do cálculo de matrizes nos sistemas computacionais modernos especialmente para processamento de imagens e inteligência artificial, diversos sistemas apresentam ASICs (Application Specific Integrated Circuit) ou parte de SoCs (System on Chip) dedicados a essa tarefa. Nesse trabalho, foram avaliadas algumas das aproximações da DCT no contexto de compressão de imagens. A aproximação de Lengwehasatit- Ortega que apresentou o melhor desempenho, além da DCT exata foram implementadas em VHDL e sintetizadas em FPGA. Foi possível observar que seguindo a mesma filosofia de design a aproximação consumiu uma quantidade muito menor de recursos de hardware assim como era esperado.Item Filtragem de sinais sobre grafos aplicada à classificação de dados ruidosos definidos em estruturas irregulares(2023-10-03) Medeiros, Jorge Barros; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/9517722947492097As redes convolucionais baseadas em grafos (Graph Convolutional Networks, GCN) permitem que modelos de redes neurais profundas aprendam a partir de dados definidos em estruturas irregulares representados por meio de um grafo. Essa abordagem tem atraído cada vez mais atenção nos últimos anos. Tais algoritmos geralmente aprendem com base na informação associada aos vértices e arestas do grafo, sendo possível utilizá-las para melhorar o desempenho de diversas tarefas como classificação de vértices, de um sinal definido sobre o grafo ou do próprio grafo. O objetivo deste trabalho é avaliar a classificação de dados ruidosos dispostos em uma estrutura irregular a partir do treinamento de filtros passa-baixas realizado pelas camadas convolucionais de uma GCN. Os filtros são projetados e aplicados baseando-se em ferramentas de processamento de sinais sobre grafos como a transformada de Fourier sobre grafos. A rede neural convolucional baseada em grafos realizará o aprendizado de parâmetros para diferentes escalas de ruídos no domínio da transformada de Fourier sobre grafos que sejam capazes de extrair informação relevante para classificação do conjunto de dados ruidosos.Item Um estudo sobre ocultação de dados para imagens digitais(2023-04-26) Mendonça, Thatyta de Sousa Silva; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/2783767585088280A segurança digital é um campo de estudo em expansão em diversas áreas da ciência, que inclui a esteganografia - a arte de escrever de forma oculta - como uma das novas áreas de pesquisa. Neste trabalho de conclusão de curso, é apresentada a implementação de uma técnica esteganográfica LSB (Least Significant Bit) para inserir mensagens de texto em arquivos de imagem. O estudo é fundamentado em pesquisas bibliográficas sobre as técnicas de ocultação de dados em imagens digitais e a importância da utilização de marca d’água como medida de proteção contra a pirataria e a falsificação de imagens. O trabalho apresenta os conceitos teóricos envolvidos na técnica LSB, bem como os métodos e ferramentas utilizadas para a inserção da marca d’água digital. Os resultados obtidos a partir de testes realizados comprovam a eficácia da técnica LSB na inserção de marca d’água digital em imagens digitais de forma segura e eficiente.Item Projeto de marca d’água digital do tipo frágil para nuvens de pontos 3D baseado em processamento de sinais sobre grafos(2023-09-20) Silva, João Victor da; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; https://lattes.cnpq.br/1535688689643312As aplicações baseadas em modelos 3D vêm se destacando constantemente devido à sua maior fidelidade e aplicação em objetos do mundo real, para isso, é preciso buscar alternativas mais adequadas para efetuar a obtenção, codificação, representação, visualização e proteção dos dados estudados. Em vista da importância do processamento de sinais para preservar a integridade e autenticidade de nuvens de pontos, surge a necessidade de abordagens avançadas que assegurem a segurança e proteção desses dados. Nesse contexto, surge a pesquisa e o desenvolvimento de um projeto de marca d'água digital baseado em processamento de sinais sobre grafos. Essa abordagem visa não apenas aprimorar a proteção desses dados, mas também identificar quaisquer modificações indesejadas e maliciosas que possam ocorrer. Para tanto, este trabalho apresenta a criação de um método de geração de marca d'água do tipo frágil para nuvens de pontos 3D com o intuito de avaliar tanto a robustez contra ataques quanto a eficácia desse método. Além disso, busca-se implementar uma solução prática que permita a aplicação dessa marca d'água digital diretamente nas nuvens de pontos 3D, com o propósito de preservar sua integridade e autenticidade, protegendo-as contra possíveis modificações indesejadas ou maliciosas. Dessa forma, é realizada revisão da literatura e logo em seguida simulações utilizando bancos de dados de modelos reais, utilizando ferramentas de processamento de sinais sobre grafos (GSP, em inglês graph signal processing), aplicando a técnica de transformada de Fourier sobre grafos (GFT, em inglês graph Fourier transform). As bases de dados utilizadas para as simulações foram extraídas de diversas fontes de pesquisas, sendo alguns deles: Oxford RobotCar, KITTI, NuScenes, entre outros. As métricas responsáveis por avaliar o desempenho da técnica proposta são: Peak Signal-to-Noise Ratio (PSNR), Root Mean Squared Error (RMSE) e Bit Error Ratio (BER). Diante disso, verifica-se que o método de marca d'água digital proposto apresenta resultados satisfatórios em termos de robustez contra ataques e preservação da qualidade dos dados 3D. Os experimentos demonstraram a viabilidade e a eficiência da implementação da marca d'água digital em nuvens de pontos 3D. Portanto, conclui-se que a utilização de marca d'água digital baseada em processamento de sinais sobre grafos é uma solução promissora para garantir a segurança e a autenticidade de dados 3D em diversas aplicações.Item Desenvolvimento de uma memória atômica eficiente baseada no fenômeno da absorção eletromagneticamente induzida(2023-08-04) Santos, Victor Ádony Alves; Oliveira, Rafael Alves de; Degiorgi, Sérgio Vladimir Barreiro; http://lattes.cnpq.br/7323495611053601; http://lattes.cnpq.br/8436849042308265; http://lattes.cnpq.br/7229155753540906O armazenamento de informação utilizando memórias atômicas pode ser feito atra- vés de alguns fenômenos coerentes da luz, sendo dois deles a transparência ele- tromagneticamente induzida (EIT), uma das condições mais exploradas, e a absorção eletromagneticamente induzida (EIA), que possui um vasto número de lacunas acerca de suas aplicações. Portanto, foi desenvolvido um modelo teórico-analítico de uma memória atômica, passando pelos estágios da escrita, do armazenamento e da leitura, utilizando as configurações de EIT e EIA para que pudessem ser feitas as comparações da energia do pulso extraído, da forma temporal do pulso, do tempo de armazenamento da memória e da eficiência energética na extração do pulso. Foi demonstrado que, na condição de EIA, a energia e a intensidade máxima do pulso extraído são muito maiores que na condição de EIT. Além disso, pôde-se observar que a energia e a máxima intensidade do pulso óptico gerado possuem o mesmo tempo de decaimento, independente se a condição utilizada for EIT ou EIA. O trabalho comprova que se obtém uma eficiência maior na extração de energia no regime saturado de uma memória atômica baseada no EIA que em uma na condição de EIT.Item Protótipo do sistema de telemetria para aplicação no projeto do fórmula SAE elétrico(2022-10-13) Galindo, Erick Flávio de Arruda; Hiramatsu, Roberto Kenji; http://lattes.cnpq.br/3420705447094049; http://lattes.cnpq.br/3088233771948458A fórmula SAE elétrico é uma competição com o objetivo de proporcionar aos estudantes de engenharia a oportunidade de desenvolver na prática um projeto completo de um carro tipo fórmula. Um dos pilares importantes da competição está relacionado com o desempenho do carro em provas dinâmicas onde são observados aspectos referentes ao funcionamento total dos sistemas como aceleração, frenagem, aerodinâmica, segurança e partida do veículo. Com um papel importante, nota-se a necessidade da telemetria aplicada ao carro elétrico com o objetivo de extrair e monitorar dados em tempo real possibilitando à equipe maneiras de estudar e aprimorar os aspectos referentes ao funcionamento dos subsistemas. Neste contexto, o presente trabalho desenvolve um protótipo de sistema de telemetria focado na transmissão, armazenamento e apresentação de dados em tempo real utilizando os recursos disponíveis pela internet of things (IOT). Como resultado, obteve-se a comunicação entre dois dispositivos construídos com a interface de comunicação Lora e o micro controlador ESP 32, sendo, respectivamente, o emissor que será instalado no carro e receptor que ficará no box da competição. Os dados coletados e transmitidos pelo sistema de telemetria são armazenados em um banco de dados MongoDB e apresentados em tempo real em um dashboard construído no Node-Red. Os resultados obtidos atendem aos requisitos mínimos do sistema de telemetria que se resume na transmissão de informação entre o carro e um servidor de dados local abrindo um leque de possibilidades para novos estudos e melhorias do sistema de telemetria.