Programa d'anàlisi d'imatges de provetes metal·logràfiques

L’objectiu del present TFM és explorar les possibilitats del programa matemàtic MATLAB i la seva eina Entorn de Disseny d’Interfícies Gràfiques d’Usuari (GUIDE), desenvolupant un programa d’anàlisi d’imatges de provetes metal·logràfiques que es pugui utilitzar per a realitzar pràctiques de laboratori de l’assignatura Tecnologia de Materials de la titulació de Grau en Enginyeria Mecatrònica que s’imparteix a la Universitat de Vic. Les àrees d’interès del treball són la Instrumentació Virtual, la programació MATLAB i les tècniques d’anàlisi d’imatges metal·logràfiques. En la memòria es posa un èmfasi especial en el disseny de la interfície i dels procediments per a efectuar les mesures. El resultat final és un programa que satisfà tots els requeriments que s’havien imposat en la proposta inicial. La interfície del programa és clara i neta, destinant molt espai a la imatge que s’analitza. L’estructura i disposició dels menús i dels comandaments ajuda a que la utilització del programa sigui fàcil i intuïtiva. El programa s’ha estructurat de manera que sigui fàcilment ampliable amb altres rutines de mesura, o amb l’automatització de les rutines existents. Al tractar-se d’un programa que funciona com un instrument de mesura, es dedica un capítol sencer de la memòria a mostrar el procediment de càlcul dels errors que s’ocasionen durant la seva utilització, amb la finalitat de conèixer el seu ordre de magnitud, i de saber-los calcular de nou en cas que variïn les condicions d’utilització. Pel que fa referència a la programació, malgrat que MATLAB no sigui un entorn de programació clàssic, sí que incorpora eines que permeten fer aplicacions no massa complexes, i orientades bàsicament a gràfics o a imatges. L’eina GUIDE simplifica la realització de la interfície d’usuari, malgrat que presenta problemes per tractar dissenys una mica complexos. Per altra banda, el codi generat per GUIDE no és accessible, cosa que no permet modificar manualment la interfície en aquells casos en els que GUIDE té problemes. Malgrat aquests petits problemes, la potència de càlcul de MATLAB compensa sobradament aquestes deficiències.

Método para a correção da distorção de imagens obtidas por videofluoroscopia

OBJETIVO: Operacionalizar um protocolo para a correção de imagens obtidas por videofluoroscopia a partir de um modelo matemático descrito por Baltzopoulos (1995) e avaliar a magnitude do erro pelos métodos de calibração linear e não linear. MATERIAIS E MÉTODOS: As imagens foram obtidas por meio de um videofluoroscópio da marca Axion Siemens Iconos R100 de um indivíduo realizando exercício de extensão de joelho. Para a correção das imagens foi utilizado padrão de calibração não-linear. O processamento dos dados foi realizado em placa de captura da marca Silicon Graphics 320 e posteriormente analisado em um "software" Matlab. RESULTADOS: Para demonstrar a aplicabilidade do método foi avaliada a deformação do ligamento patelar. A utilização do padrão de calibração linear produziu um erro máximo de 0,086 mm, enquanto o padrão de calibração não linear atingiu um valor máximo de 0,019 mm. Já com relação ao erro médio, a calibração linear atingiu o valor de 0,024 mm, e a não linear apresentou um valor de 0,007 mm. CONCLUSÃO: Os resultados evidenciam a necessidade de utilização de um procedimento de calibração não linear.

Protocolo de comunicación trabajador-robot mediante imágenes

La idea del proyecto viene del concepto de “fábricas del futuro”, donde las barreras entre robots y humanos se rompen para que la colaboración entre ambos sea como en un equipo. Para la realización de este proyecto se ha utilizado el brazo robótico IRB120 de la marca ABB de 6 Grados de libertad, Matlab y el software Robot Studio. El Objetivo principal de este proyecto es establecer el protocolo de comunicación trabajador-robot mediante imágenes. El trabajador debería poder controlar el robot mediante dibujos realizados en la mesa de trabajo. En el desarrollo de la comunicación trabajador-robot cabe distinguir tres partes: · El análisis y tratamiento de imágenes para el cual se ha utilizado el software Matlab. · Transmisión de los datos desde Matlab al robot. · Programación de las acciones a realizar por el robot mediante el software “Robot Studio”. Con el protocolo de comunicación desarrollado y las imágenes realizadas por el trabajador el robot es capaz de detectar lo siguiente: · la herramienta que debe utilizar (rotulador, boli o ventosa) · si lo que tiene que dibujar en la mesa de trabajo son puntos o trazo continuo. · la localización de los puntos o del trazo continuo en la mesa de trabajo. Se ha alcanzado el objetivo propuesto con éxito, el protocolo de comunicación trabajador-robot mediante imágenes ha sido establecido. Mediante el análisis y tratamiento de imágenes se puede conseguir la información necesaria para que el robot pueda ejecutar las acciones requeridas por el trabajador.

Programa d'anàlisi d'imatges de provetes metal·logràfiques

L’objectiu del present TFM és explorar les possibilitats del programa matemàtic MATLAB i la seva eina Entorn de Disseny d’Interfícies Gràfiques d’Usuari (GUIDE), desenvolupant un programa d’anàlisi d’imatges de provetes metal·logràfiques que es pugui utilitzar per a realitzar pràctiques de laboratori de l’assignatura Tecnologia de Materials de la titulació de Grau en Enginyeria Mecatrònica que s’imparteix a la Universitat de Vic. Les àrees d’interès del treball són la Instrumentació Virtual, la programació MATLAB i les tècniques d’anàlisi d’imatges metal·logràfiques. En la memòria es posa un èmfasi especial en el disseny de la interfície i dels procediments per a efectuar les mesures. El resultat final és un programa que satisfà tots els requeriments que s’havien imposat en la proposta inicial. La interfície del programa és clara i neta, destinant molt espai a la imatge que s’analitza. L’estructura i disposició dels menús i dels comandaments ajuda a que la utilització del programa sigui fàcil i intuïtiva. El programa s’ha estructurat de manera que sigui fàcilment ampliable amb altres rutines de mesura, o amb l’automatització de les rutines existents. Al tractar-se d’un programa que funciona com un instrument de mesura, es dedica un capítol sencer de la memòria a mostrar el procediment de càlcul dels errors que s’ocasionen durant la seva utilització, amb la finalitat de conèixer el seu ordre de magnitud, i de saber-los calcular de nou en cas que variïn les condicions d’utilització. Pel que fa referència a la programació, malgrat que MATLAB no sigui un entorn de programació clàssic, sí que incorpora eines que permeten fer aplicacions no massa complexes, i orientades bàsicament a gràfics o a imatges. L’eina GUIDE simplifica la realització de la interfície d’usuari, malgrat que presenta problemes per tractar dissenys una mica complexos. Per altra banda, el codi generat per GUIDE no és accessible, cosa que no permet modificar manualment la interfície en aquells casos en els que GUIDE té problemes. Malgrat aquests petits problemes, la potència de càlcul de MATLAB compensa sobradament aquestes deficiències.

Aaltovoimalaitteen toimintaperiaatteen analysointi

Diplomityö tehtiin Wello Oy:n toimeksiannosta. Wello Oy on vesi- ja tuulivoimaratkaisuihin keskittynyt yritys, joka kehittää aaltovoimalaitekonseptia. Työssä selvitettiin aaltovoimaan liittyviä ilmiöitä ja aaltovoimalaitteen mekaanista konseptia ja tehtiin arvio niiden tehokkuudesta. Työssä käytettiin kaupallisia simulointityökaluja kuten monikappaledynamiikan simulointiohjelmaa MSC.ADAMS R3:a ja yleistä matematiikka ohjelmaa Matlab Simulink:ia. Simulointimallia käytettiin arvioimaan laitteen yleistä käyttäytymistä. Lisäksi laitteen analyyttisiä malleja käytettiin laitteen toimintaperiaatteen selvitykseen. Simulointia käytettiin kelluvan laitteen mekanismin tutkimukseen. Tuloksiin pohjautuen laitteelle määriteltiin teoreettiset maksimiteho rajat ja rajoitteet, jotka vaikuttavat laitteen tehokkuuteen.

Uso de redes neurais artificiais na identificação de vocalização de suínos

O bem-estar dos animais tem sido importante tópico de pesquisa na produção animal, principalmente no tocante às formas de sua avaliação. Na avaliação do bem-estar animal, a vocalização mostra-se como ferramenta interessante, por fornecer dados de forma não-invasiva, podendo também ser facilmente automatizada. O presente trabalho teve o objetivo de implementar algoritmo baseado em redes neurais artificiais, capaz de reconhecer vocalizações relacionadas com padrões indicativos de bem-estar. A pesquisa teve duas partes, sendo a primeira o desenvolvimento do algoritmo, e a segunda, sua validação com dados de campo. Registros prévios permitiram o desenvolvimento do algoritmo, a partir de comportamentos observados em porcas alojadas em gaiolas de maternidade. O software Matlab® foi utilizado na implementação da rede. Foi selecionado um algoritmo de gradiente de retropropagação para treinar a rede com os seguintes critérios de parada: máximo de 5.000 iterações ou soma quadrática do erro menor que 0,1. A validação deu-se com porcas e leitões alojados em granja comercial. Dentre os comportamentos usuais, os que mereceram destaque foram: a disputa por alimento no momento das mamadas e o eventual risco de agressão involuntária entre os leitões ou entre esses e a porca. O algoritmo foi capaz de reconhecer, por meio da intensidade do ruído, a situação inerente ao risco de redução do bem-estar dos leitões.

Avaliação da sinergia da musculatura abdomino-pélvica em nulíparas com eletromiografia e biofeedback perineal

OBJETIVO: verificar o comportamento da musculatura abdominal e perineal em face de alterações respiratórias induzidas em 15 nulíparas, sem história de disfunções perineais e/ou respiratórias prévias, com faixa etária de 20 a 26 anos (22,9±1,83). MÉTODOS: a atividade elétrica dos músculos abdominais e perineais foi analisada utilizando a eletromiografia de superfície, e a pressão perineal (PP) obtida mediante biofeedback digital, simultaneamente. As voluntárias foram instruídas a realizar três repetições e a execução de manobras respiratórias: inspiração máxima (PImáx), expiração máxima (PEmáx) e Valsalva (MV), em ordem aleatória. As voluntárias foram posicionadas em mesa ginecológica, com 60º de inclinação de tronco. Os sinais eletromiográficos foram coletados pelo software AqDados® (4.4) para linguagem binária ASCii, sendo posteriormente processados no software Matlab® (6.5.1). A análise estatística da envoltória (EN) do sinal foi realizada por meio da correlação de Spearman e do teste Kruskal-Wallis, com nível de significância de 5% (p<0,05). RESULTADO: observou-se que a PP foi maior na PImáx (2,98±2,38), seguida da MV (29,10±10,68), sendo ambas superadas pela PEmáx (38,22±9,98) (p<0,01). Demonstrou-se ainda correlação positiva entre a PEmáx e a PP (p<0,01), bem como entre a EN da musculatura perineal e abdominal na PEmáx e PImáx (p<0,05 e p=0,03, respectivamente). Os resultados relativos às MVs não foram significativos, quando analisadas a PP e EN. CONCLUSÃO: foi possível identificar a presença de sinergia abdômino-pélvica durante a execução das manobras respiratórias, em especial em relação a PEmáx.

Learning disability prediction tool using ANN and ANFIS

Learning Disability (LD) is a neurological condition that affects a child’s brain and impairs his ability to carry out one or many specific tasks. LD affects about 15 % of children enrolled in schools. The prediction of LD is a vital and intricate job. The aim of this paper is to design an effective and powerful tool, using the two intelligent methods viz., Artificial Neural Network and Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, for measuring the percentage of LD that affected in school-age children. In this study, we are proposing some soft computing methods in data preprocessing for improving the accuracy of the tool as well as the classifier. The data preprocessing is performed through Principal Component Analysis for attribute reduction and closest fit algorithm is used for imputing missing values. The main idea in developing the LD prediction tool is not only to predict the LD present in children but also to measure its percentage along with its class like low or minor or major. The system is implemented in Mathworks Software MatLab 7.10. The results obtained from this study have illustrated that the designed prediction system or tool is capable of measuring the LD effectively

Diseño y elaboración de prácticas interactivas para el autoaprendizaje en internet de las asignaturas troncales de ecuaciones diferenciales ordinarias en la Licenciatura de Matemáticas.

Este proyecto se ha desarrollado en el Departamento de Matemática Aplicada y Computación con sede en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Valladolid. Están implicados en él tres profesores del citado departamento. Los objetivos del proyecto son el diseño y elaboración de prácticas relativas al descriptor troncal 'Ecuaciones diferenciales ordinarias' de la Licenciatura de Matemáticas que sean interactivas y elaboradas con medios informáticos susceptibles de ser trasladados a la red. El proceso de elaboración ha sido en las propias prácticas de asignaturas de la Licenciatura, concretamente en la asignatura modelos matemáticos I. El trabajo ha sido utilizado de forma real en las prácticas informáticas puede afirmarse que: 1. Favorecen el aprendizaje de los alumnos 2. Disminuyen el fracaso escolar 3. potencian la eficacia de las prácticas. Los materiales elaborados son: guía de uso de alumnos (27 páginas), 3 prácticas interactivas en MATLAB, copia anexa en CD. Para ello se ha usado un ordenador personal Pentium III, 933MHz, 128Mb RAM y el software MATLAB 5.1. No publicado.

DC Motor Speed Control via Fuzzy / Pole Placement / PI Controller

This report presents a new way of control engineering. Dc motor speed controlled by three controllers PID, pole placement and Fuzzy controller and discusses the advantages and disadvantages of each controller for different conditions under loaded and unloaded scenarios using software Matlab. The brushless series wound Dc motor is very popular in industrial application and control systems because of the high torque density, high efficiency and small size. First suitable equations are developed for DC motor. PID controller is developed and tuned in order to get faster step response. The simulation results of PID controller provide very good results and the controller is further tuned in order to decrease its overshoot error which is common in PID controllers. Further it is purposed that in industrial environment these controllers are better than others controllers as PID controllers are easy to tuned and cheap. Pole placement controller is the best example of control engineering. An addition of integrator reduced the noise disturbances in pole placement controller and this makes it a good choice for industrial applications. The fuzzy controller is introduce with a DC chopper to make the DC motor speed control smooth and almost no steady state error is observed. Another advantage is achieved in fuzzy controller that the simulations of three different controllers are compared and concluded from the results that Fuzzy controller outperforms to PID controller in terms of steady state error and smooth step response. While Pole placement controller have no comparison in terms of controls because designer can change the step response according to nature of control systems, so this controller provide wide range of control over a system. Poles location change the step response in a sense that if poles are near to origin then step response of motor is fast. Finally a GUI of these three controllers are developed which allow the user to select any controller and change its parameters according to the situation.

Análise dinâmica de rotores de grupos turbo e hidrogeradores com o método das matrizes de transferência

Conhecer o comportamento vibratório de rotores de máquinas rotativas, já durante a fase de projeto, é uma necessidade cada vez maior nos dias atuais, quando modificações corretivas, após o início da operação, já não são mais aceitáveis, devido aos altos custos de material e execução empregados, se comparados com os lucros que são cada vez mais reduzidos, em função das regras impostas pelo mercado, e devido também ao tempo necessário para tais modificações, que implica em manter a máquina parada, sem gerar lucros nesse penodo, acarretando em mu1tas contratuais para o fabricante. o presente trabalho visa dar subsídiosà análise dinâmicadas linhas de eixos de turbo e hidrogeradores (conjuntos formados pela turbina mais o gerador, usados respectivamentenas centraistermelétricase hidrelétricas). Inicialmente é feita uma breve explanação sobre formas construtivas de hidrogeradores e tipos de turbinas hidráu1icas utilizados atualmente. O trabalho prossegue apresentando as propriedades dos mancais com filme de óleo, os fenômenos do empuxo magnético no rotor do gerador e do efeito giroscópico, bem como a norma ISO 1940, que define os níveis admissíveis de desbalanceamentos residuais para rotores de máquinas É apresentada uma formulação matemática pelo Método das Matrizes de Transferência para as análises das vibrações livres, bem como das vibrações forçadas com carregamentos cíclicos devido aos desbalanceamentos residuais das linhas de eixos. A análise das vibrações livres é feita para a obtenção das fteqüências naturais torcionais e das fteqüências tlexionais críticas em um plano. A análise das vibrações forçadas é elaborada para fornecer as respostas dinâmicas em dois planos ortogonais, devido ao desbalanceamento residual. Para aplicação da metodologia de cálculo apresentada, são elaboradas rotinas computacionais de cálculos, utilizando como plataforma o software MATLAB. Para testar o Método das Matrizes de Transferência, bem como os programas de computador elaborados, faz-se algumas análises com soluções analíticas exatas e comparam-se resultados obtidos. Como aplicação prática, faz-se um estudo aprofundado dos comportamentos dinâmicos algumas linhas de eixos de hidrogeradores, para variações de configurações de construção dessas, bem como para as diversas condições de operação.

Medição de deslocamento através de sensores magnetoresistivos aplicada ao movimento mandibular

Neste trabalho é apresentado um método para medição de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais são sensibilizados pela variação do campo magnético produzido por um imã permanente em deslocamento no espaço. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistência varia conforme varia o campo magnético, de modo que o circuito mais indicado para este caso é um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de uma técnica para medir deslocamentos sem contato, e estender os resultados para medida de movimentos mandibulares. A montagem consiste de duas placas de celeron, distantes 30mm uma da outra e unidas por parafusos de polietileno. Em cada uma destas placas foram dispostos quatro sensores, num total de oito, sendo que para cada um deles existe um circuito de amplificação e filtragem do sinal de saída. Sob uma chapa de alumínio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibração em 3D, a qual, após a obtenção da matriz de calibração, foi substituída por um emulador de movimento mandibular. Os parâmetros do modelo foram estimados através do método dos mínimos quadrados com auxílio do software Matlab, Release 12. Este software também foi utilizado para o sistema de aquisição de dados durante a realização dos experimentos. A imprecisão dos resultados obtidos na determinação dos deslocamentos, está na ordem de décimos de milímetros. O trabalho apresenta, também, o mapeamento do campo magnético do magneto utilizado nos experimentos através do software FEM2000 – Método de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.

Simulação e controle de um sistema de suspensão simplificado

As aplicações da mecânica vibratória vêm crescendo significativamente na análise de sistemas de suspensões e estruturas de veículos, dentre outras. Desta forma, o presente trabalho desenvolve técnicas para a simulação e o controle de uma suspensão de automóvel utilizando modelos dinâmicos com um, dois e três graus de liberdade. Na obtenção das equações do movimento para o sistema massa-mola-amortecedor, o modelo matemático utilizado tem como base a equação de Lagrange e a segunda lei de Newton, com condições iniciais apropriadas. A solução numérica destas equações é obtida através do método de Runge-Kutta de 4ª ordem, utilizando o software MATLAB. Para controlar as vibrações do sistema utilizou-se três métodos diferentes de controle: clássico, LQR e alocação de pólos. O sistema assim obtido satisfaz as condições de estabilidade e de desempenho e é factível para aplicações práticas, pois os resultados obtidos comparam adequadamente com dados analíticos, numéricos ou experimentais encontrados na literatura, indicando que técnicas de controle como o clássico podem ser simples e eficientes.

Pico de força das articulações do membro inferior e ativação muscular da coluna dorso-lombar durante o manuseio de carga com estilo livre

o objetivo do presente estudo foi analisar o pico de força articular (FA) do tornozelo, joelho e quadril do membro inferior direito, e a ativação eletromiográfia (AE) da musculatura da coluna dorso-lombar no manuseio de carga, no movimento de colocar e retirar uma caixa situada no chão e na altura dos olhos. Foram utilizadas cargas correspondentes a I% e 10% da massa corporal do sujeito, totalizando-se oito tarefas. A amostra foi composta por 4 mulheres e 4 homens, na faixa etária entre 23 a 36 anos. Nenhuma instrução foi dada em relação à forma de execução da tarefa caracterizando-a como estilo livre. Para a análise do pico de FA utilizou-se a dinâmica inversa 2D, com auxílio de rotinas desenvolvidas no software MATLAB. Para análise da AE foi utilizada a eletromiografia de superfície. Adotou-se um Índice Postural (IP) nas tarefas de altura baixa para quantificar a postura no início da retirada da carga, e no final da colocação da mesma. Para o tratamento estatístico foi realizado o teste de normalidade de Shapiro-Wlik, e de homogeneidade de Levene após a ANOVA e post-hoc Tukey-b. O nível de significância foi p< 0.05. Em todas as situações o pico de FA apresentou um padrão em que os valores foram maiores no tornozelo, seguidos pelo joelho e depois pelo quadril. O fator que influenciou significativamente o pico de FA, o valor RMS e pico de AE foi a altura, sendo os maiores valores encontrados na altura baixa com peso pesado no movimento de retirar. Em uma relação temporal, os picos de FA e picos de AE na tarefa da altura baixa no movimento de retirar, em sua maioria, ocorreram na primeira metade do movimento, e no movimento de colocar na segunda metade. Já em uma relação temporal na tarefa da altura alta, não houve um padrão. O IP identificou que a amostra realizou uma postura predominantemente de agachamento, não havendo diferença intra e entre os sujeitos. Durante o manuseio de carga na altura baixa, o instante do pico de FA ocorreu quando o joelho e o quadril estavam em flexão máxima, e o tornozelo em desiflexão. Infere-se, então, que as articulações estudadas podem estar mais suscetíveis a lesões nestes espaços temporais ao se manusearem cargas que se encontram ao nível do chão.

Precificação de opções de dólar no mercado brasileiro utilizando redes neurais e algoritmos genéticos

Esse trabalho comparou, para condições macroeconômicas usuais, a eficiência do modelo de Redes Neurais Artificiais (RNAs) otimizadas por Algoritmos Genéticos (AGs) na precificação de opções de Dólar à Vista aos seguintes modelos de precificação convencionais: Black-Scholes, Garman-Kohlhagen, Árvores Trinomiais e Simulações de Monte Carlo. As informações utilizadas nesta análise, compreendidas entre janeiro de 1999 e novembro de 2006, foram disponibilizadas pela Bolsa de Mercadorias e Futuros (BM&F) e pelo Federal Reserve americano. As comparações e avaliações foram realizadas com o software MATLAB, versão 7.0, e suas respectivas caixas de ferramentas que ofereceram o ambiente e as ferramentas necessárias à implementação e customização dos modelos mencionados acima. As análises do custo do delta-hedging para cada modelo indicaram que, apesar de mais complexa, a utilização dos Algoritmos Genéticos exclusivamente para otimização direta (binária) dos pesos sinápticos das Redes Neurais não produziu resultados significativamente superiores aos modelos convencionais.