Integration of ROS for the control of industrial robotic systems in a proprietary environment

The paper deals with the integration of ROS, in the proprietary environment of the Marchesini Group company, for the control of industrial robotic systems. The basic tools of this open-source software are deeply studied to model a full proprietary Pick and Place manipulator inside it, and to develop custom ROS nodes to calculate trajectories; speaking of which, the URDF format is the standard to represent robots in ROS and the motion planning framework MoveIt offers user-friendly high-level methods. The communication between ROS and the Marchesini control architecture is established using the OPC UA standard; the tasks computed are transmitted offline to the PLC, supervisor controller of the physical robot, because the performances of the protocol don’t allow any kind of active control by ROS. Once the data are completely stored at the Marchesini side, the industrial PC makes the real robot execute a trajectory computed by MoveIt, so that it replicates the behaviour of the simulated manipulator in Rviz. Multiple experiments are performed to evaluate in detail the potential of ROS in the planning of movements for the company proprietary robots. The project ends with a small study regarding the use of ROS as a simulation platform. First, it is necessary to understand how a robotic application of the company can be reproduced in the Gazebo real world simulator. Then, a ROS node extracts information and examines the simulated robot behaviour, through the subscription to specific topics.

Towards the sustainable production of methyl methacrylate: A comparative analysis of industrial chemical production processes using life cycle assessment methodology

Increasing environmental awareness has been a significant driving force for innovations and process improvements in different sectors and the field of chemistry is not an outlier. Innovating around industrial chemical processes in line with current environmental responsibilities is however no mean feat. One of such hard to overhaul process is the production of methyl methacrylate (MMA) commonly produced via the acetone cyanohydrin (ACH) process developed back in the 1930s. Different alternatives to the ACH process have emerged over the years and the Alpha Lucite process has been particularly promising with a combined plant capacity of 370,000 metric tonnes in Singapore and Saudi Arabia. This study applied Life Cycle Assessment methodology to conduct a comparative analysis between the ACH and Lucite processes with the aim of ascertaining the effect of applying principles of green chemistry as a process improvement tool on overall environmental impacts. A further comparison was made between the Lucite process and a lab-scale process that is further improvement on the former, also based on green chemistry principles. Results showed that the Lucite process has higher impacts on resource scarcity and ecosystem health whereas the ACH process has higher impacts on human health. On the other hand, compared to the Lucite process the lab-scale process has higher impacts in both the ecosystem and human health categories with lower impacts only in the resource scarcity category. It was observed that the benefits of process improvements with green chemistry principles might not be apparent in some categories due to some limitations of the methodology. Process contribution analysis was also performed and it revealed that the contribution of energy is significant, therefore a sensitivity analysis with different energy scenarios was performed. An uncertainty analysis using Monte Carlo analysis was also performed to validate the consistency of the results in each of the comparisons.

Axis control optimization: autotuning techniques and frequency response analysis of industrial mechatronic systems

In the field of industrial automation, there is an increasing need to use optimal control systems that have low tracking errors and low power and energy consumption. The motors we are dealing with are mainly Permanent Magnet Synchronous Motors (PMSMs), controlled by 3 different types of controllers: a position controller, a speed controller, and a current controller. In this thesis, therefore, we are going to act on the gains of the first two controllers by going to find, through the TwinCAT 3 software, what might be the best set of parameters. To do this, starting with the default parameters recommended by TwinCAT, two main methods were used and then compared: the method of Ziegler and Nichols, which is a tabular method, and advanced tuning, an auto-tuning software method of TwinCAT. Therefore, in order to analyse which set of parameters was the best,several experiments were performed for each case, using the Motion Control Function Blocks. Moreover, some machines, such as large robotic arms, have vibration problems. To analyse them in detail, it was necessary to use the Bode Plot tool, which, through Bode plots, highlights in which frequencies there are resonance and anti-resonance peaks. This tool also makes it easier to figure out which and where to apply filters to improve control.

Gestão integrada de resíduos de construção e demolição: análise de estudo

A actividade de construção civil é responsável por grande parte dos resíduos produzidos, nomeadamente em obras de construção, demolições de edifícios ou derrocadas, operações de manutenção, restauro, remodelação e reabilitação de construções. A gestão dos resíduos deste sector, abreviadamente designada por resíduos de construção e demolição (RCD), passou a estar regulada, através de regime de operações de gestão de RCD. Este diploma, define entre outras, a responsabilidade dos vários intervenientes no processo de gestão de resíduos, fase de projecto, execução, transporte e recepção. Com a evolução das preocupações ambientais da população e maior envolvência das empresas na contribuição para uma gestão integrada de resíduos, existe um crescente desenvolvimento de estudos no âmbito de caracterização de quantidades e tipos de resíduos produzidos pelo sector. Neste contexto, e por ser importante uma economia integrada com a gestão de resíduos, os principais desafios passam pelo planeamento e preparação de Obra desde da fase de projecto à fase de execução, com vista à prevenção, redução, reutilização e valorização dos RCD. O presente trabalho pretende contribuir para este desenvolvimento do sector, mais concretamente na obtenção de indicadores de resíduos de construção (RC), resíduos de demolição (RD) e caracterização da tipologia destes. Para tanto, foi feita uma avaliação dos estudos desenvolvidos no âmbito de caracterização dos tipos de resíduos e indicadores de RC e RD, como método comparativo. Os indicadores deste estudo foram obtidos com base na análise de dados de casos de estudo, no caso concreto RC, de obras de estruturas, e RD de edifícios com execução de demolição selectiva. Na parte final deste estudo apresentam-se algumas conclusões e recomendações.

Ligantes de baixo impacto ambiental e baixo custo, baseados na ativação química de escórias de aciaria

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil

Teollisuuden jätteet ja niiden hyötykäyttö Kouvolan seudulla

Vuonna 2000 Suomessa syntyi jätteitä ja niihin rinnastettavia sivutuotteita yhteensä noin 127miljoonaa tonnia. Tästä määrästä lähes 17 miljoonaa tonnia oli peräisin teollisuudesta. Kouvolan seudun teollisuus tuottaa vuosittain jätettä noin 650 000 tonnia, josta suurimman osan muodostaa metsäteollisuus. Suurin osa teollisuuden jätteestä Kouvolan seudulla on kuitenkin helposti hyödynnettävää puujätettä. Hyötykäytön kannalta hankalia jätejakeita ovat etenkin paperiteollisuuden suuret jätevirrat, kuten kattilatuhkat. Kouvolan seudun teollisuusyrityksille suunnatuissa haastatteluissa selvisi, että jätteiden hyödyntäminen ja siihen suunnattavat resurssit vaihtelevat varsin paljon yrityksittäin ja toimialoittain. Parhaiten jätteitä pystytään hyödyntämään suurimmissa yrityksissä. Tyypillisiä syitä jätteiden hyödyntämättä jäämiselle ovat mm. kiinnostuksen, tiedon ja jätteelle sopivan hyötykäyttökohteen puuttuminen. Jos teollisuuden jätteiden hyötykäyttöä halutaan Kouvolan seudulla lisätä, tulee huomiota kiinnittää erityisesti alueella syntyviinsuuriin hyödyntämättä jääviin jätevirtoihin, mutta myös pk-yritysten tilanteeseen. Osassa pk-yrityksiä kaikki jäte toimitetaan edelleen kaatopaikoille. Jätealan lainsäädännössä annetaan tavoitteita jätteen hyötykäytön lisäämiseksi. Tavoitteiden saavuttamiseksi Suomessa tarvitaan runsaasti lisää jätteenkäsittelykapasiteettia. Jätevirtojen ympärille tuleekin tulevaisuudessa kehittymään uutta jätealan liiketoimintaa. Kouvolan seudulla jätealan toimintaa on muodostunut erityisesti Anjalankosken Ekoparkin alueelle. Alueelle voisi tulevaisuudessa kehittääesimerkiksi metsäteollisuuden sivutuotteiden ympärille rakentuvan osaamiskeskuksen. Liiketoimintamahdollisuuksia on myös esimerkiksi rakennusjätteen ja lasin kierrätyksessä sekä jätteen biologisessa käsittelyssä.

Teollisuusjätteen käyttö kiinteytys-stabiloinnin sideaineena ja haitta-aineiden stabiloinnin tehostamisessa

Tässä kanditaatintyössä selvitettiin kuinka erilaiset sideaineseokset soveltuvat raskas-metallien sitomiseen 28 vuorokautta stabiloiduissa näytteistä. Työssä oletettiin teollisten jätefraktioiden käytön tehostavan eräiden metallien, kuten kupari ja sinkki, immobilisointia lievästi pilaantuneista maa-aineksista. Kokeellisessa osassa stabiloitiin Kokkolan satamasta ruopattua sedimenttiä, jonka sinkkipitoisuudet olivat ylittäneet saastuneen sedimentin ohjearvon (≥400 mg/kg). Sedimenttiin lisättiin eri sideaineseoksia ja näytteiden annettiin stabiloitua 28 vuorokautta, minkä jälkeen niistä testattiin liukenevat raskasmetallit muokatulla ravistelutestillä. Eri sideaineseoksilla saatuja tuloksia verrattiin pelkän yleissementin käyttöön. Lisäksi erillisistä näytteistä otettiin pyyhkäisyelektronimikros-koopilla (SEM) kuvia havainnollistamaan stabiloitumista. Näissä näytteissä käytettiin samoja sideaineita kuin tehdyissä kokeissa. Liukoisuustestien tuloksista voidaan huomata näytteissä ongelmalliseksi raskasmetalliksi identifioidun sinkin sitoutuvan parhaiten sementin ja kipsin sekoituksella. Myös tuhkaa sisältävät sideainesekoitukset pienensivät sinkin liukoisuutta verrattuna pelkkään yleis-sementtiin. Jatkotutkimuksissa voitaisiin testata erilaisia sideainesekoituksia betonira-kentamisessa, joilla saadaan ainakin 25 MPa lujuusarvo, pilaantunutta sedimenttiä tai maa-ainesta käyttäen.

Concreto celular polimérico: influência na adição de resíduo de poliéster insaturado termofixo

This work addresses the production of lightweight concrete building elements, such as plates, prefabricated slabs for pre-molded and panels of fencing, presenting a singular concrete: the Lightweight Concrete, with special properties such low density and good strength, by means of the joint use of industrial waste of thermosetting unsaturated polyesters and biodegradable foaming agent, named Polymeric Lightweight Concrete. This study covered various features of the materials used in the composition of the Polymeric Lightweight Concrete, using a planning of factorial design 23, aiming at studying of the strength, production, dosage processes, characterization of mechanical properties and microstructural analysis of the transition zone between the light artificial aggregate and the matrix of cement. The results of the mechanical strength tests were analyzed using a computational statistics tool (Statistica software) to understand the behavior and obtain the ideal quantity of each material used in the formula of the Polymeric Lightweight Concrete. The definition of the ideal formula has the purpose of obtaining a material with the lowest possible dry density and resistance to compression in accordance with NBR 12.646/92 (≥ 2.5 MPa after 28 days). In the microstructural characterization by scanning electron microscopy it was observed an influence of the materials in the process of cement hydration, showing good interaction between the wrinkled face of the residue of unsaturated polyesters thermosetting and putty and, consequently, the final strength. The attaining of an ideal formula, given the Brazilian standards, the experimental results obtained in the characterization and comparison of these results with conventional materials, confirmed that the developed Polymeric Lightweight Concrete is suitable for the production of building elements that are advantageous for construction

Avaliação do potencial fitorremediador da mamona (Ricinus communis L.) e girassol (Helianthus annuus L.) quanto à remoção de chumbo e tolueno em efluentes sintéticos.

The development of research that aim to reduce or even eliminate the environmental impacts provided by anthropogenic actions. One of these main action is the discard of industrial waste in the biotic compartments such as soil, water and air, gained more space in academic settings and in private. A technique of phytoremediation involving the use of plants (trees, shrubs, creepers and aquatic) and their associated microorganisms in order to remove, degrade or isolate toxic substances to the environment. This study aimed to evaluate the potential for phytoremediation of castor bean (Ricinus communis L.) and sunflower (Helianthus annuus L.), wild crops suitable region of Rio Grande do Norte, to reduce concentrations of lead and toluene present in synthetic wastewater that simulate the characteristics of treated water production originated in the petrochemical Guamaré. The experiment was accomplished in randomized blocks in four replicates. Seeds of BRS Energy for the development of seedlings of castor beans and sunflower for Catissol 01, both provided by EMPARN (Empresa de Pesquisa Agropecuária do Rio Grande do Norte) were used. Lead concentrations tested were 250, 500 and 1000 mg/L called T2, T3 and T4, respectively, for toluene the concentrations used were 125, 256 and 501 μg/L, called T5, T6 and T7, respectively. The data for removal of lead in relation to sewage systems applied in castor bean and sunflower were 43.89 and 51.85% (T2), 73.60 and 73.74% (T3) and 85.66 and 87.80 % (T4), respectively, and toluene were approximately 52.12 and 25.54% (T5), 55.10 and 58.05% (T6) and 79.77 and 74.76% (T7) for castor and sunflower seeds, respectively. From the data obtained, it can be deduce that mechanisms involved in reducing the contaminants were of phytoextraction, in relation to lead and phytodegradation for toluene. However, it can be concluded that the castor bean and sunflower crops can be used in exhaust after-treatment of industrial effluents that have this type of contaminant

Resíduo de laranja: estudo da cinética de secagem das sementes e influência da temperatura na qualidade do óleo

Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

Efeito de dregs e grits nos atributos de um neossolo quartzarênico e na produção volumétrica de eucalipto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Durabilidade da argamassa mista de revestimento interno contendo dregs-grits em substituição à areia

This paper concerns about the durability of new material in construction. It is noteworthy the fact that increases increasingly searching for alternative materials that do not depend only of natural resources and at the same time be an alternative for reuse of industrial waste. Since the construction materials have a long life and a high cost of civil works and maintenance, it is crucial to estimate the behavior of a new product. Thus , this work discuss the durability of mixed mortar lining , made with waste from the process Kraft pulp production , known as dregs and grits , in partial replacement of sand. Tests were conducted to simulate conditions as adverse environments of constant heat and fire, with the aim of analyzing the behavior of mortar mixed matched the behavior of standard mortar

Viabilidade financeira da implantação do projeto de construção da estação de tratamento de esgotos - ETE - do Município de Lençóis Paulista - Estado de São Paulo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da substituição da fluorita por alumina ou sodalita e de cal por resíduo de mármore em escórias sintéticas dessulfurantes.

A siderurgia vem sofrendo transformações que buscam inovação e matérias-primas alternativas. Dentro deste contexto, o uso de resíduos industriais para a formação de escórias sintéticas é tido como alternativa na busca de novos materiais e rotas de reaproveitamento de resíduos. Portanto, este trabalho teve como objetivo estudar o uso de escórias sintéticas na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, aço e ferro fundido. Assim como, propor a utilização da sodalita e da alumina em substituição à fluorita e o resíduo de mármore em substituição à cal convencional. Inicialmente, o resíduo foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química, análise granulométrica, área de superfície específica, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de espectroscopia por energia dispersiva (EDS). Os resultados da caracterização mostraram que aproximadamente 90% das partículas do resíduo de mármore estão abaixo de 100m e sua área superficial foi de 0,24m²/g. Através da difração de raios-X foi observado que o resíduo é composto por CaCO3, MgCO3 e SiO2. Na sequência, foram feitas simulações com o software Thermo-Calc para obter dados termodinâmicos das fases presentes nas misturas e compará-los com os resultados experimentais. Além disso, também foram calculados dados de capacidade de sulfeto (Cs), partição de enxofre (Ls) e basicidade ótica () das misturas iniciais. Posteriormente, foram realizados os ensaios experimentais em escala laboratorial para ferro-gusa, ferro fundido e aço, respectivamente nas temperaturas de 1400°C, 1550°C e 1600°C. Nos ensaios de dessulfuração do aço e do ferro-gusa, utilizou-se um rotor de alumina com o objetivo de favorecer a agitação no metal e aumentar a remoção de enxofre. Na etapa de dessulfuração do ferro-gusa, constatou-se que a fase sólida de CaO é a responsável pela remoção de enxofre e que a presença das fases silicato tricálcio e aluminato tricálcio (3CaO.SiO2 e 3CaO.Al2O3) limitam a reação, sendo maiores suas concentrações nas escórias que utilizaram o resíduo de mármore e sodalita, devido a presença de SiO2 e Al2O3 nestas matérias-primas. Já para o aço e o ferro fundido, que foram estudados com escórias à base de CaO e Al2O3, observou-se que o aumento da fase líquida favoreceu a dessulfuração. Verificou-se que a dessulfuração no ferro fundido foi por escória de topo e no aço por um processo misto, onde a fase líquida e fase sólida participaram da dessulfuração.

Proposta de um modelo de gestão de resíduos industriais para o setor calçadista de Franca-SP com vistas à Política Nacional de Resíduos Sólidos

Criado inicialmente com a função básica de proteção aos pés, o calçado tornou-se um objeto de desejo e um acessório essencial de moda. Entre 1950 a 2015, estima-se que a produção mundial passe de 2,5 bilhões de pares produzidos para 25 bilhões de pares por ano, crescimento bem maior do que a população mundial. O couro, principal matéria-prima para a confecção de calçados, caracteriza-se por gerar grandes quantidades de resíduos ao longo de toda a cadeia produtiva. Especificamente na indústria coureiro-calçadista, o problema concentra-se nos elevados volumes de resíduos gerados na atividade produtiva, podendo causar desperdícios e grandes volumes de resíduos a serem descartados, envolvendo, principalmente, questões financeiras e ambientais. Países como Alemanha e Estados Unidos possuem legislação específica sobre a gestão de resíduos desde os anos 1970. No Brasil, depois de mais de 20 anos de tramitação no Congresso Nacional, em 2010, foi instituída a Política Nacional de Resíduos Sólidos, que reúne princípios, objetivos, instrumentos, diretrizes e metas, que deverão ser adotados pelos governos nas esferas federal, estadual e municipal, bem como pelas empresas com vistas à gestão integrada e ao gerenciamento ambientalmente adequado dos resíduos sólidos. Dessa forma, o objetivo desta tese foi desenvolver um modelo de gestão de resíduos industriais para o setor calçadista de Franca-SP com vistas à Política Nacional de Resíduos Sólidos. O desenvolvimento do modelo teve como ponto de partida um estudo bibliográfico sobre o assunto e, na sequência, por intermédio de uma pesquisa aplicada, conseguiu-se, em um primeiro momento, analisar a situação atual para compreender o modelo de gestão de resíduos vigente e realizar uma pesquisa de diagnóstico dos resíduos industriais do setor. Tal pesquisa possibilitou verificar que atualmente, esses resíduos, são enviados em sua totalidade para aterros sanitários, possibilitou também sua quantificação e cálculos dos custos envolvidos para transporte e destinação. Na sequência, realizaram-se estudos sobre a viabilidade técnica e financeira para tratamento térmico desses resíduos e a busca de benchmark no setor. O estudo também proporcionou uma contribuição de caráter mais prático e/ou gerencial ao recomendar diretrizes para a elaboração de um plano de gestão integrada de resíduos industriais para o setor, e uma proposta de gestão compartilhada dos resíduos industriais entre a entidade de classe e as indústrias calçadistas, com vistas à eliminação de envio desses resíduos para aterros. Dessa forma, contribuiu também para a elaboração do Plano Municipal de Gestão Integrada de Resíduos Sólidos do município em questão. Nesse sentido, após as análises e desdobramentos das etapas anteriores, foi possível propor um modelo de gestão de resíduos industriais, bem como demonstrar sua viabilidade técnica e financeira. Tal modelo foi denominado \"Modelo de Equiparação de Custos com Eficiência Ambiental\".