Engenharia Eletrônica (UACSA)
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TCC - Trabalho de Conclusão de Curso
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Item Desenvolvimento de um filtro UHF sintonizável em microfita(2025-08-15) Gonçalves, Rommel Luis Freitas; Oliveira, Elias Marques Ferreira de; http://lattes.cnpq.br/2576044894885888; http://lattes.cnpq.br/9617533383231008O trabalho proposto foca no desenvolvimento de um filtro passa-banda UHF planar sintonizável em microfita, utilizando diodos varicaps para ajuste fino de frequência e será projetado em uma estrutura de microfita. O objetivo principal é viabilizar um dispositivo capaz de filtrar sinais em uma frequência específica, podendo esta ser sintonizada com a utilização dos diodos em material substrato FR4, proporcionando flexibilidade e adaptabilidade em ambientes dinâmicos. Os procedimentos de análise e simulação foram realizados nos softwares de simulação eletromagnética QUCS Studio e o Keysight Advanced Design Systems (ADS). Os processos para a estruturação do filtro incluem a determinação do tipo de filtro e da ordem do mesmo, estimativas dos parâmetros do filtro utilizando métodos analíticos, descoberta da estrutura do protótipo da rede passa-banda em elementos concentrados e o dimensionamento dos componentes em impedâncias para atender às especificações pré-determinadas.Item Análise de desempenho de métodos de compressão para imagens de Light Field: um estudo comparativo entre a Transformada Discreta do Cosseno 4D e a Transformada de Fourier sobre grafos(2026-01-09) Costa, Alessandra Nunes; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/6133284575916617A tecnologia de light field representa um avanço expressivo na captura visual ao registrar não apenas a intensidade, mas também a direção dos raios de luz, habilitando aplicações como refocagem digital e percepção de profundidade. Contudo, essa riqueza informacional resulta em um volume massivo de dados quadridimensionais, impondo desafios de armazenamento e transmissão que exigem técnicas eficientes de redução de dimensionalidade. Este trabalho propõe uma análise comparativa entre duas abordagens distintas para a compressão desses dados: a Transformada Discreta do Cosseno em quatro dimensões (4D-DCT, do inglês FourDimensional Discrete Cosine Transform), que estende os padrões clássicos de codificação explorando a redundância espacial e angular, e a Transformada de Fourier sobre Grafos (GFT, do inglês Graph Fourier Transform), uma técnica emergente que modela a imagem como um sinal sobre uma estrutura topológica irregular adaptável. A metodologia compreendeu a implementação e simulação dos algoritmos utilizando o banco de dados JPEG Pleno. Para a GFT, desenvolveu-se uma topologia dinâmica em que a matriz de adjacência é construída com base na similaridade local de intensidade, permitindo que a base da transformada se molde ao conteúdo de cada bloco. O estudo investigou a relação entre a qualidade de reconstrução, medida por meio da Relação Sinal-Ruído de Pico (PSNR, do inglês Peak Signal-to-Noise Ratio) e do Índice de Similaridade Estrutural (SSIM, do inglês Structural Similarity Index), e a complexidade computacional de cada método. Os resultados evidenciaram comportamentos complementares: a 4D-DCT consolidou-se como a solução mais robusta para aplicações gerais, unindo alta fidelidade e baixo tempo de execução. Em contrapartida, a GFT demonstrou superioridade na preservação da estrutura visual em regimes de alta compressão, sustentando a coerência da imagem de forma mais robusta do que os métodos clássicos, embora sua aplicação prática seja restringida por um custo de processamento significativamente superior. Conclui-se que a 4D-DCT é ideal para requisitos de tempo real, enquanto a GFT se posiciona como alternativa especializada para cenários onde a preservação estrutural sob severa restrição de dados é prioritária.Item Estratégias de controle aplicadas no gerador de vapor(2025-12-15) Silva, Wesley Irio de Lima; Cervantes, Ania Lussón; http://lattes.cnpq.br/5793691069517813; http://lattes.cnpq.br/8333349121739620Os geradores de vapor desempenham um papel essencial em diversas indústrias, como geração de energia, processos químicos e alimentícios, e são sistemas complexos que apresentam desafios significativos de controle devido a interações multivariáveis, comportamento nãolinear e a influência de distúrbios. Nesse contexto, o controlador Proporcional-IntegralDerivativo (PID) é o controle convencional mais usado nas indústrias. Além, a Lógica Fuzzy surge como uma alternativa robusta, pois permite incorporar o conhecimento e a experiência de operadores humanos na forma de regras linguísticas, lidando eficazmente com as incertezas e imprecisões inerentes a processos não-lineares, sem exigir um modelo matemático exato. Alternativamente, as Redes Neurais Artificiais surgem como outra alternativa pois conseguem aprender o comportamento dinâmico a partir de dados, lidando bem com não linearidades. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo comparativo de estratégias de controle num gerador de vapor, em que as variáveis controladas são a pressão de vapor e o nível de água. A metodologia envolveu a obtenção do modelo matemático em espaço de estados do gerador e o desenvolvimento de 3 estratégias de controle: PID (com sintonia baseada em Otimização por Enxame de Partículas - PSO e Algoritmo Genético - AG), um controlador neural, utilizando o algoritmo Soft Actor-Critic de aprendizado por reforço no ambiente CaldeiraEnv, e por fim um controlador Fuzzy. O desempenho das estratégias foi avaliado por meio de métricas baseadas em parâmetros de resposta transitória e de índices integrais. Os resultados das simulações, mostraram um bom seguimento de referência e a rejeição dos distúrbios de todos os controladores, ressaltando que os controladores PID sintonizados por PSO e AG tiveram desempenho superior em relação aos outros controladores, apresentando índices de desempenho menores.Item Sistema de classificação e compressão para nuvens de pontos geradas por sensores LIDAR(2025-12-19) Melo, Davi de Almeida; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/993925511314378; http://lattes.cnpq.br/3528552393951602As mídias imersivas buscam representar a realidade em modelos 3D digitais. Por sua vez, as nuvens de pontos (Point Clouds – PC) são parte desse conjunto capaz de digitalizar estruturas, objetos e regiões. Uma PC é composta pelo conjunto de pontos que descreve a cena ou objeto e cada ponto possui uma coordenada no plano cartesiano (x,y,z) além de algumas informações adicionais como reflectância, iluminância ou camadas de cores. Essa mídia é utilizada em sistemas da atualidade nas mais diversas áreas. Algumas delas são: direção autônoma, realidade aumentada, robótica, arquitetura, vendas, planejamento, gerenciamento, saúde e educação. Entretanto, nuvens possuem na maior parte dos cenários um alto volume de dados, o que dificulta a sua utilização. Esse volume impacta as etapas de processamento, armazenamento e transmissão das nuvens de pontos. Além disso, outro problema enfrentado ao lidar com nuvens de pontos é o formato não linear. Ele interfere principalmente nas técnicas de aprendizado profundo que buscam extrair informações da nuvem, como por exemplo modelos de segmentação semântica e classificação de objetos. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo desenvolver e analisar um sistema de compressão e classificação de nuvens de pontos geradas por sensores LIDAR. A quantização vetorial é o método de compressão adotado para o sistema. Já o modelo de classificação de objetos foi customizado a partir de camadas de convolução baseadas no modelo PointNet++ e PPFNet. O algoritmo de quantização vetorial obtido é capaz de alcançar altas taxas de compressão enquanto mantém a qualidade das nuvens de pontos ao serem reconstruídas. Uma arquitetura central e sete diferentes modelos de classificação foram criados. Todos eles possuem acurácia acima de 84,23%. Ademais, os algoritmos de compressão e classificação podem ser executados em conjunto e em qualquer sequência de execução necessária. Por fim, o sistema foi avaliado de modo qualitativo perante diferentes cenários e quantitativamente em função da qualidade de reconstrução e acurácia dos modelos.Item Uma análise comparativa de técnicas de segmentação para imagens odontológicas(2025-11-27) Rocha, Pedro Ivaldo Valença; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; https://lattes.cnpq.br/0713156674874267A segmentação de imagens odontológicas é uma etapa fundamental para a análise automatizada de exames radiográficos, pois possibilita a identificação precisa de estruturas anatômicas relevantes para o diagnóstico clínico. Este trabalho tem como objetivo realizar uma análise comparativa entre diferentes técnicas tradicionais de segmentação aplicadas a radiografias panorâmicas odontológicas. Foram avaliados métodos baseados em contornos ativos, agrupamento e modelagem estatística, especificamente Chan-Vese, Morphological Chan-Vese, K-means e Gaussian Mixture Model. A metodologia consistiu na aplicação dessas técnicas a um conjunto de imagens radiográficas previamente segmentadas por especialistas, utilizado como referência (ground truth), seguido da avaliação quantitativa por meio das métricas de acurácia, precisão, recall, especificidade e F1-score, além de análise qualitativa dos resultados obtidos. Os resultados indicam que os métodos tradicionais apresentam desempenho satisfatório em imagens com bom contraste e baixa complexidade estrutural, porém demonstram limitações em cenários com ruído, baixo contraste e sobreposição anatômica. Dentre os métodos analisados, o Morphological Chan-Vese apresentou desempenho global superior, evidenciando maior robustez e equilíbrio entre as métricas avaliadas. Conclui-se que a escolha da técnica de segmentação deve considerar as características da imagem, o objetivo clínico e os recursos computacionais disponíveis, contribuindo para o desenvolvimento de sistemas de apoio ao diagnóstico odontológico.Item Classificação dos estágios do sono por meio de sinais de polissonografia com auxílio de algoritmos de aprendizagem de máquina e processamento de sinais(2023-04-26) Sobreira, José Lucas de Vasconcelos Costa; Ferreira, Felipe Alberto Barbosa Simão; http://lattes.cnpq.br/9939255113143786; http://lattes.cnpq.br/7848280458599931Uma das grandes razões para a incidência de graves problemas de saúde na atualidade são os distúrbios do sono. Alguns dos impactos destes na saúde vão desde a perda de produtividade nas atividades diárias até a incidência de obesidade. Hoje, a Polissonografia (PSG) é considerada um método padrão de alta qualidade para diagnósticar diversos distúrbios do sono. Contudo, o processo de diagnóstico destes distúrbios utilizando PSG é um trabalho exaustivo, uma vez que são necessárias anotações de especialistas durante a gravação dos sinais fisiológicos do paciente, que em muitos casos dura mais do que 6 horas. Além disso, a classificação dos estágios do sono por meio de anotações de especialistas requere que o mesmo defina um padrão de estágios cerebrais baseado em frequências de ondas mostradas no PSG para então realizar as anotações, tornando o processo de classificação de maneira manual trabalhoso. Como alternativa, há métodos sugeridos na literatura utilizando modelos de algoritmos de aprendizagem de máquina para classificação dos estágios do sono, facilitando assim o processo de diagnóstico de distúrbios relacionados a este estado fisiológico. Desenvolvimentos recentes presentes na literatura demonstram uma acurácia de 80% a 95% utilizando algoritmos de aprendizagem de máquina na classificação de estágios do sono, a depender do número de pacientes estudados e da técnica utilizada. Este trabalho propõe estudar e analisar algoritmos de aprendizagem de máquina para classificação de estágios de sono utilizando processamento de sinais de PSG de diferentes pacientes e seguindo os padrões da American Academy of Sleep Medicine (AASM) com valores pré-definidos para cada estágio de sono. A metodologia utilizada para desenvolver o algoritmo é descrita neste documento, tal como a avaliação de desempenho do modelo gerado pelo algoritmo de aprendizagem de máquina utilizando a técnica de árvore de decisão e random forest, mostrando que o modelo desenvolvido consegue alcançar um desempenho semelhante ao presente na literatura.Item Chatbots textuais no apoio administrativo para alunos universitários: comparação entre uso de palavras-chave e modelos de linguagem de grande escala(2025-08-01) Silva, Erick Gabriel de Lima; Pimentel, João Henrique Correia; http://lattes.cnpq.br/8257035194560179; https://lattes.cnpq.br/7816577990350764A burocracia nos processos administrativos das instituições de ensino superior representa um desafio para os estudantes, especialmente em contextos com comunicação pouco acessível e protocolos institucionais complexos. Nesse cenário, chatbots surgem como ferramentas promissoras para automatizar o atendimento e facilitar o acesso às informações acadêmicas. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre dois chatbots desenvolvidos para auxiliar alunos de uma unidade da Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE) em dúvidas relacionadas ao cotidiano universitário: um baseado em palavras-chave e outro fundamentado em um modelo de linguagem de grande escala (LLM, do inglês Large Language Models), com uso da técnica de Geração Aumentada por Recuperação (RAG, do inglês Retrieval-Augmented Generation). Após a implementação, foi realizado um experimento com 15 estudantes, os quais interagiram com ambos os sistemas e avaliaram aspectos como precisão, clareza e utilidade, além de indicarem qual chatbot prefeririam utilizar no dia a dia. As respostas foram tratadas estatisticamente por meio do teste não paramétrico de Wilcoxon, o qual revelou que, embora não tenha havido diferenças estatisticamente significativas entre os dois sistemas nos critérios avaliados, a maioria dos participantes (9) demonstraram preferência pelo chatbot com RAG, enquanto 3 escolheram o baseado em palavras-chave e 3 apontaram utilidade em ambos. Os resultados indicam que, apesar de desempenhos similares em métricas objetivas, as características subjetivas como: linguagem mais fluida, maior naturalidade das respostas e melhor compreensão de perguntas mal formuladas podem ter influenciado a escolha dos usuários para o chatbot baseado em inteligência artificial, ratificando o potencial do uso de RAG em assistentes virtuais voltados ao contexto educacional.Item Projeto e controle de um sistema do tipo barra-bola(2025-03-20) Santos, Thiago Elias dos; Aguedo, Reinel Beltrán; http://lattes.cnpq.br/2770313428458626; http://lattes.cnpq.br/3748803428932625Este trabalho aborda o desenvolvimento de um protótipo do sistema barra-bola, incluindo sua modelagem matemática e estratégias de controle, com o objetivo de comparar técnicas de controle como PID, I-PD, lógica fuzzy, realimentação de estados e controladores híbridos. A modelagem dinâmica do sistema foi derivada das leis de Newton, e o sistema foi construído usando materiais e componentes de baixo custo: um microcontrolador ESP32, um sensor VL53L0X (para medição da posição da bola) e um sensor ultrassônico HC-SR04 (para definição da referência desejada), acoplados a um servomotor TowerPro MG996R que regula a inclinação da barra. O projeto incorpora duas Interfaces Homem-Máquina: uma embarcada no protótipo para o ajuste de parâmetros e visualização de dados em tempo real, e outra externa para monitoramento remoto. A implementação utilizou ferramentas como MATLAB/Simulink (para simulação e projeto de controladores), Arduino IDE (programação do ESP32) e Visual Studio Code (desenvolvimento da IHM externa). Os testes de desempenho, realizados com entradas do tipo degrau e rampa, avaliaram os controladores por meio de critérios integrais e da análise das características da resposta transitória. Os resultados demonstram que cada técnica apresenta vantagens específicas, dependendo do critério analisado, destacando a importância da seleção contextual do controlador para otimizar o desempenho do sistema.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 de um sistema eletrônico de magnetometria de efeitos oscilantes aplicada a materiais magnetoativos(2025-02-19) Dias, Adrielson de Araújo; Silva Júnior, José Holanda da; http://lattes.cnpq.br/9520110809903265; http://lattes.cnpq.br/7617640667967532A análise de materiais magnetoativos, como o BiFeO3, exige técnicas experimentais avançadas para compreender suas propriedades sob a influência de campos magnéticos. Uma abordagem promissora é a magnetometria de efeitos oscilantes, que utiliza campos magnéticos modulados para excitar as amostras e analisar suas respostas. Técnicas clássicas empregam sistemas compostos por bobinas e eletroímãs, integrados a circuitos eletrônicos que geram sinais magnéticos precisos. Bobinas de Helmholtz, por exemplo, são amplamente utilizadas para produzir campos homogêneos, enquanto eletroímãs reforçam a intensidade do campo aplicado. Essas configurações têm sido exploradas em diversos estudos para investigar efeitos magnetoativos, magneto-ópticos e outras interações magnéticas. Neste trabalho, foi desenvolvido e validado um sistema eletrônico voltado à aplicação da técnica de magnetometria de efeitos oscilantes. O sistema é composto por bobinas de Helmholtz calibradas para gerar campos homogêneos e eletroímãs alimentados por uma fonte DC para aumentar a intensidade dos campos. As bobinas foram projetadas e construídas com fio AWG 16 e carretéis personalizados, suportando correntes de até 3,7 A. Um gerador de funções foi integrado para modular o campo magnético, enquanto um osciloscópio monitorou as respostas experimentais das amostras posicionadas em um guia de onda central. A validação experimental foi realizada utilizando amostras de BiFeO3, submetidas a campos magnéticos oscilantes com formas de onda senoidais e pulsadas. Os dados coletados, incluindo variações de tensão e potência, foram processados em software especializado para análise quantitativa. Os resultados indicaram alterações significativas nas propriedades magnéticas das amostras, destacando o potencial do sistema para explorar novos efeitos magnetoativos. O desenvolvimento deste sistema representa um avanço significativo na aplicação da magnetometria de efeitos oscilantes, oferecendo uma plataforma robusta para estudos em materiais multiferroicos e suas aplicações tecnológicas.
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