Relatório de Estágio na Inficon AG e na PT Inovação & Sistemas

This document focuses the projects developed during two independent internships, which were carried out at Inficon AG and PT Inovação & Sistemas. Since the research areas of both internships are unrelated, individual abstracts are presented.

AMBIENTE DE PROGRAMAÇÃO SCRATCH VOLTADA PARA CRIANÇAS SOB A PERSPECTIVA DA ENGENHARIA SEMIÓTICA

Neste atual cenário mundial, em que as mudanças acontecem em uma velocidade espantosa, novos desafios, novas tecnologias e novos atores aparecem e participam ativamente dessas mudanças. Esta pesquisa apresenta exatamente um desses novos atores, as crianças, as quais interagem cada vez mais cedo com essa diversidade tecnológica. A participação das crianças nesse cenário passa a ser mais ativa quando as mesmas começam a aprender linguagem de programação através de ambientes computacionais. Esses ambientes são avaliados através de sua metacomunicação com aplicação de métodos da Engenharia Semiótica. Assim, a pesquisa tenta compreender e avaliar o processo de metacomunicação usuário-sistema e a contribuição do mesmo no processo de aprendizagem infantil. Com o objetivo de verificarmos essas ocorrências de rupturas entre o ambiente de programação Scratch e seu público-alvo específico, aplicamos a metodologia denominada MAC – Método de Avaliação da Comunicabilidade –, uma técnica conhecida pela Engenharia Semiótica desde 1999. Diversos resultados foram percebidos, porém um merece destaque especial, em que percebemos que as mensagens foram, em sua maioria, identificadas e interpretadas pelos usuários finais. Por outro lado, ocorreram rupturas de comunicação em todos os voluntários, mesmo para aqueles que concluíram todas as tarefas.

Sistema integrado de localização de contentores de correio

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Rotina computacional de obtenção, tratamento e visualização de dados oceanográficos

Atualmente, sensores remotos e computadores de alto desempenho estão sendo utilizados como instrumentos principais na coleta e produção de dados oceanográficos. De posse destes dados, é possível realizar estudos que permitem simular e prever o comportamento do oceano por meio de modelos numéricos regionais. Dentre os fatores importantes no estudo da oceanografia, podem ser destacados àqueles referentes aos impactos ambientais, de contaminação antrópica, utilização de energias renováveis, operações portuárias e etc. Contudo, devido ao grande volume de dados gerados por instituições ambientais, na forma de resultados de modelos globais como o HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) e dos programas de Reanalysis da NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), torna-se necessária a criação de rotinas computacionais para realizar o tratamento de condições iniciais e de contorno, de modo que possam ser aplicadas a modelos regionais como o TELEMAC3D (www.opentelemac.org). Problemas relacionados a baixa resolução, ausência de dados e a necessidade de interpolação para diferentes malhas ou sistemas de coordenadas verticais, tornam necessária a criação de um mecanismo computacional que realize este tratamento adequadamente. Com isto, foram desenvolvidas rotinas na linguagem de programação Python, empregando interpoladores de vizinho mais próximo, de modo que, a partir de dados brutos dos modelos HYCOM e do programa de Reanalysis da NOAA, foram preparadas condições iniciais e de contorno para a realização de uma simulação numérica teste. Estes resultados foram confrontados com outro resultado numérico onde, as condições foram construídas a partir de um método de interpolação mais sofisticado, escrita em outra linguagem, e que já vem sendo utilizada no laboratório. A análise dos resultados permitiu concluir que, a rotina desenvolvida no âmbito deste trabalho, funciona adequadamente para a geração de condições iniciais e de contorno do modelo TELEMAC3D. Entretanto, um interpolador mais sofisticado deve ser desenvolvido de forma a aumentar a qualidade nas interpolações, otimizar o custo computacional, e produzir condições que sejam mais realísticas para a utilização do modelo TELEMAC3D.

Uma Introdução à Sintaxe do C++: C++03 e C++11

A interacção dos humanos com os computadores envolve uma combinação das tarefas de programação e de utilização. Nem sempre é explícita a diferença entre as duas tarefas. Introduzir comandos num programa de desenho assistido por computador é utilização ou programação numa linguagem interpretada? Modificar uma folha de cálculo com macros é utilização ou programação? Usar um “Integrated Development Environment” ou IDE para inserir dados num ficheiro é utilização (do IDE) ou programação? A escrita de um texto usando LaTeX ou HTML é utilização ou programação numa “markup language”? Recorrer a um programa de computação simbólica é utilização ou programação? Utilizar um processador de texto é utilização ou programação visual? Ao utilizador não se exige um conhecimento completo de todos os comandos, todos os menus, todos os símbolos do software que utiliza. Nem a memorização da sintaxe e de todos os pormenores de funcionamento de um programa é um atributo necessário ou sequer útil ao utilizador; a concretização desse conhecimento não assegura maior eficiência na utilização. Quando se começa, apenas algumas instruções elementares são recebidas, por vezes de um colega, de um Professor, ou obtidas recorrendo à pesquisa na Internet. Com a familiarização, o utilizador exige mais do Software que usa e de si próprio: um manual passa a ser um recurso de grande utilidade. A confiança conquistada gera, periodicamente, a necessidade de auto-exame e de aumento do âmbito do conhecimento. Desta forma, quem utiliza computadores acaba por ser confrontado com uma tarefa que, efectivamente, pode ser considerada ou requer programação. Põe-se uma questão no imediato (se ninguém decidiu por si) que é a da selecção da linguagem de programação. A abordagem multiparadigma e longa experiência de utilização do C++ tornam-no atractivo para aplicações onde a eficiência se combina com a disponibilidade de estruturas de dados e algoritmos adoptados pela indústria (o que coloquialmente se denomina STL, Standard Template Library, cf. [#breymann, #josuttis], mais geralmente biblioteca Standard). Adicionalmente, linguagens populares como o Java, C# e PHP possuem sintaxes inspiradas e em muitas partes coincidentes com as do C e C++. Por exemplo, um ciclo “for” em Java é parcialmente coincidente com o do C99, que é um sub-conjunto do “for” do C++. São os pormenores, a eficiência e as capacidades do C++ que permitem a criação de software Profissional. Todos os sistemas operativos clássicos (Unix, Microsoft Windows, Linux) dispõem de compiladores, IDE, bibliotecas e são em grande parte construídos recorrendo a C e C++. Relativamente a outras linguagens, a quantidade de ferramentas disponível e o conhecimento adquirido durante décadas é difícil de ignorar. Esse conhecimento faz com que a sintaxe do C++ pareça muito maior do que o estritamente necessário e afaste potenciais interessados. A longa evolução do C++ introduziu também uma diferença no estilo muito marcada. Código dos anos 80 e 90 do século XX é frequentemente menos legível do que o que correntemente se produz. Muitos tutoriais disponíveis online fazem parecer a linguagem menos rigorosa (e mais complexa) do que na realidade é, já que raramente é apresentado o caso geral da sintaxe. Constata-se que muitos autores ainda usam os cabeçalhos do C, quando já não são necessários. Scott Meyers afirma que o C++ é uma federação de linguagens [#scottmeyers] e por esse facto requer perspectivas de abordagem distintas de outras linguagens. Sem alguma sistematização é difícil apreciar a sua compacidade e coerência. Porém, a forma harmoniosa como as componentes sintácticas se encaixam é uma grande mais-valia do C++ só constatada com experimentação e leitura atenta. A presente monografia dirige-se a quem pretenda utilizar o C++ como ferramenta profissional de Software. Em termos de pré-requisitos Académicos, dir-se-á que um curso (1º Ciclo) de Ciência ou de Engenharia aumentará o interesse por certos aspectos mais técnicos da linguagem mas qualquer indivíduo com gosto pela experimentação tirará proveito do conteúdo. Este texto não busca a exaustividade enciclopédica na cobertura do tema. Neste texto forneço, de forma directa, uma introdução ao C++ a qual permite começar a produzir código sem os custos da dispersão de fontes e notações na recolha de informação. Antecipo assim a sua utilização nos Países de Língua Portuguesa, uma vez que os textos que encontrei são ora mais exigentes ora menos completos, frequentemente ambos.

Figuras de linguagem

Como pode ser estudado por este material pedagógico, as figuras de linguagem são recursos usados na fala ou na escrita que têm a função de realçar a mensagem transmitida e estão presentes tanto nos textos literários quanto nos informativos e publicitários. Ao utilizar essas figuras é possível ter mais de uma interpretação, segundo o plano de leitura em que for analisada. Portanto, é de grande relevância identificar e conhecer o significado de cada figura de linguagem, a fim de compreender melhor as mensagens contidas nos diversos gêneros textuais

iMap : um mecanismo de inferência para mapas conceituais

Mapas Conceituais são representações gráficas do conhecimento de uma pessoa num dado momento e área de conhecimento. Por sua natureza investigativa, são utilizados como ferramentas de apoio em abordagens pedagógicas que objetivam promover a aprendizagem significativa. No entanto, o processo de avaliação de um mapa tende a ser custoso pois acarreta uma pesada carga de processamento cognitivo por parte do avaliador, já que este precisa mapear os conceitos e relações em busca de nuances de conhecimento alí presentes. Essa pesquisa tem por objetivo aumentar o nível de abstração nas interações entre o avaliador e os mapas conceituais fornecendo uma camada intermediária de inteligência computacional que favoreça a comunicação por meio de perguntas e respostas em linguagem natural, fornecendo ao avaliador ferramentas que lhe permita examinar o conteúdo do mapa conceitual sem exigir deste o mapeamento visual dos conceitos e relações presentes nos mapas avaliados. Uma ferramenta é prototipada e uma prova de conceito apresentada. A análise da arquitetura proposta permitiu definir uma arquitetura final com características que permitem potencializar o uso de mapas conceituais e facilitar diversas operações pedagógicas com estes. Essa pesquisa situa-se na área de investigação de sistemas de perguntas e resposta, aplicando técnicas de processamento de linguagem natural para análise da pergunta e interpretação do mapa conceitual e aplica técnica de inteligência artificial para inferir respostas às perguntas.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Concepção de uma pequena turbina eólica destinada ao segmento doméstico (simplificação e análise aerodinâmica das pás)

O trabalho que se apresenta incide sobre o estudo aerodinâmico das pás de uma turbina eólica de pequeno porte, com vista à simplificação geométrica, de forma a que estas sejam baratas e de fácil concepção. A teoria da quantidade de movimento do elemento de pá (BEMT), que é o modelo de referência para o projecto e análise aerodinâmica das pás das turbinas eólicas, foi utilizada neste trabalho de forma a projectar e analisar aerodinamicamente as pás da turbina. Sendo assim, desenvolveu-se um programa computacional em MATLAB, denominado de “Turbina”, de forma a implementar a teoria BEM. Introduzindo os dados dos parâmetros de projecto no programa (potência requerida, o número de pás, velocidade do vento, a TSR e o tipo de perfil alar), obtêm-se os parâmetros geométricos das pás (distribuição da corda ao longo da envergadura, o raio da pá e a distribuição da torção da pá), os parâmetros aerodinâmicos e de desempenho. Uma pá ideal foi calculada e de seguida foi modificada de forma a obter-se uma pá simples e menos carregada aerodinamicamente. Introduzidas as modificações na geometria da pá ideal, obtiveram-se duas configurações distintas. Uma configuração linear, onde a distribuição da corda e do ângulo de torção se tornam lineares, e outra configuração bi-linear, onde a distribuição da corda continua linear mas o ângulo de torção se torna bi-linear, isto é, a pá é composta por dois troços onde cada troço apresenta uma distribuição linear do ângulo de torção geométrica. As conclusões demonstram que a configuração bi-linear é uma boa alternativa a configuração ideal, apresentando uma redução do desempenho do rotor de 2.8% para um aumento do raio da pá em 1.41%, para se obter a mesma potência da configuração ideal. A análise aos perfis alares, utilizados neste trabalho, foi efectuada a partir dos programas comerciais ICEM e FLUENT. De forma a automatizar a análise de CFD, três programas foram desenvolvidos utilizando a linguagem de programação “C”. Os programas são denominados de “Malha2D”, “Calcula_Coeficientes” e “Plot_Graficos”. Finalmente, um estudo paramétrico foi feito de forma a avaliar a influências das variáveis de projecto no desempenho geral da turbina.

Desenvolvimento de algoritmos para a determinação da máxima injeção nodal em redes de energia elétrica

A presente dissertação apresenta um conjunto de algoritmos, cujo objetivo é a determinação da capacidade máxima de energia que é possível integrar numa rede de energia elétrica, seja num único nó ou em vários nós simultaneamente. Deste modo, obtém-se uma indicação dos locais mais adequados à nova instalação de geração e quais os reforços de rede necessários, de forma a permitirem a alocação da nova energia. Foram estudados e identificados os fatores que influenciam o valor da capacidade máxima nodal, assim como as suas consequências no funcionamento da rede, em particular o carácter simultâneo associado às referidas injeções nodais. Nesse sentido, são apresentados e desenvolvidos algoritmos que têm em consideração as características técnicas da geração a ligar e as restrições físicas impostas pela rede elétrica existente. Os algoritmos desenvolvidos apresentados baseiam-se em busca gaussiana, tendo sido igualmente implementada uma heurística que tem em consideração a proximidade de outras injeções em nós adjacentes e finalmente, dada a natureza combinatória do problema, propõe-se a aplicação de algoritmos genéticos especificamente adaptados ao problema Conclui-se que os algoritmos genéticos encerram características que lhes permitem ser aplicados em qualquer topologia com resultados superiores a todos os algoritmos desenvolvidos. Os métodos apresentados foram desenvolvidos e implementados usando a linguagem de programação Python, tendo-se desenvolvido ainda um interface visual ao utilizador, baseado em wxPython, onde estão implementadas diversas ferramentas que possibilitam a execução dos algoritmos, a configuração dos seus parâmetros e ainda o acesso à informação resultante dos algoritmos em formato Excel.

Study on influence of the new CoDeSys V3.0 on the existing CoDeSys discipline of the Mind8 Engineering Center

CoDeSys "Controller Development Systems" is a development environment for programming in the area of automation controllers. It is an open source solution completely in line with the international industrial standard IEC 61131-3. All five programming languages for application programming as defined in IEC 61131-3 are available in the development environment. These features give professionals greater flexibility with regard to programming and allow control engineers have the ability to program for many different applications in the languages in which they feel most comfortable. Over 200 manufacturers of devices from different industrial sectors offer intelligent automation devices with a CoDeSys programming interface. In 2006, version 3 was released with new updates and tools. One of the great innovations of the new version of CoDeSys is object oriented programming. Object oriented programming (OOP) offers great advantages to the user for example when wanting to reuse existing parts of the application or when working on one application with several developers. For this reuse can be prepared a source code with several well known parts and this is automatically generated where necessary in a project, users can improve then the time/cost/quality management. Until now in version 2 it was necessary to have hardware interface called “Eni-Server” to have access to the generated XML code. Another of the novelties of the new version is a tool called Export PLCopenXML. This tool makes it possible to export the open XML code without the need of specific hardware. This type of code has own requisites to be able to comply with the standard described above. With XML code and with the knowledge how it works it is possible to do component-oriented development of machines with modular programming in an easy way. Eplan Engineering Center (EEC) is a software tool developed by Mind8 GmbH & Co. KG that allows configuring and generating automation projects. Therefore it uses modules of PLC code. The EEC already has a library to generate code for CoDeSys version 2. For version 3 and the constant innovation of drivers by manufacturers, it is necessary to implement a new library in this software. Therefore it is important to study the XML export to be then able to design any type of machine. The purpose of this master thesis is to study the new version of the CoDeSys XML taking into account all aspects and impact on the existing CoDeSys V2 models and libraries in the company Harro Höfliger Verpackungsmaschinen GmbH. For achieve this goal a small sample named “Traffic light” in CoDeSys version 2 will be done and then, using the tools of the new version it there will be a project with version 3 and also the EEC implementation for the automatically generated code.

Controlo fotogramétrico da condição de estruturas quebra-mar

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

Implementação de sistemas para controlo e monitorização de equilíbrio, cinética e dinâmica de adsorção

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Controlo de um robô autónomo através de redes neuronais

Neste trabalho pretende-se introduzir os conceitos associados às redes neuronais e a sua aplicação no controlo de sistemas, neste caso na área da robótica autónoma. Foi utilizado um AGV de modo a testar experimentalmente um controlo através de uma rede neuronal artificial. A grande vantagem das redes neuronais artificiais é estas poderem ser ensinadas a funcionarem como se pretende. A partir desta caraterística foram efetuadas duas abordagens na implementação do AGV disponibilizado. A primeira abordagem ensinava a rede neuronal a funcionar como o controlo por lógica difusa que foi implementado no AGV aquando do seu desenvolvimento. A segunda abordagem foi ensinar a rede neuronal artificial a funcionar a partir de dados retirados de um controlo remoto simples implementado no AGV. Ambas as abordagens foram inicialmente implementadas e simuladas no MATLAB, antes de se efetuar a sua implementação no AGV. O MATLAB é utilizado para efetuar o treino das redes neuronais multicamada proactivas através do algoritmo de treino por retropropagação de Levenberg-Marquardt. A implementação de uma rede neuronal artificial na primeira abordagem foi implementada em três fases, MATLAB, posteriormente linguagem de programação C no computador e por fim, microcontrolador PIC no AGV, permitindo assim diferenciar o desenvolvimento destas técnicas em várias plataformas. Durante o desenvolvimento da segunda abordagem foi desenvolvido uma aplicação Android que permite monitorizar e controlar o AGV remotamente. Os resultados obtidos pela implementação da rede neuronal a partir do controlo difuso e do controlo remoto foram satisfatórios, pois o AGV percorria os percursos testados corretamente, em ambos os casos. Por fim concluiu-se que é viável a aplicação das redes neuronais no controlo de um AGV. Mais ainda, é possível utilizar o sistema desenvolvido para implementar e testar novas RNA.

DSLtranslator - ferramenta para transformação de modelos

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática