MACHINE VISION FOR AUTOMATICVISUAL INSPECTION OF WOODENRAILWAY SLEEPERS USING UNSUPERVISED NEURAL NETWORKS

The motivation for this thesis work is the need for improving reliability of equipment and quality of service to railway passengers as well as a requirement for cost-effective and efficient condition maintenance management for rail transportation. This thesis work develops a fusion of various machine vision analysis methods to achieve high performance in automation of wooden rail track inspection.The condition monitoring in rail transport is done manually by a human operator where people rely on inference systems and assumptions to develop conclusions. The use of conditional monitoring allows maintenance to be scheduled, or other actions to be taken to avoid the consequences of failure, before the failure occurs. Manual or automated condition monitoring of materials in fields of public transportation like railway, aerial navigation, traffic safety, etc, where safety is of prior importance needs non-destructive testing (NDT).In general, wooden railway sleeper inspection is done manually by a human operator, by moving along the rail sleeper and gathering information by visual and sound analysis for examining the presence of cracks. Human inspectors working on lines visually inspect wooden rails to judge the quality of rail sleeper. In this project work the machine vision system is developed based on the manual visual analysis system, which uses digital cameras and image processing software to perform similar manual inspections. As the manual inspection requires much effort and is expected to be error prone sometimes and also appears difficult to discriminate even for a human operator by the frequent changes in inspected material. The machine vision system developed classifies the condition of material by examining individual pixels of images, processing them and attempting to develop conclusions with the assistance of knowledge bases and features.A pattern recognition approach is developed based on the methodological knowledge from manual procedure. The pattern recognition approach for this thesis work was developed and achieved by a non destructive testing method to identify the flaws in manually done condition monitoring of sleepers.In this method, a test vehicle is designed to capture sleeper images similar to visual inspection by human operator and the raw data for pattern recognition approach is provided from the captured images of the wooden sleepers. The data from the NDT method were further processed and appropriate features were extracted.The collection of data by the NDT method is to achieve high accuracy in reliable classification results. A key idea is to use the non supervised classifier based on the features extracted from the method to discriminate the condition of wooden sleepers in to either good or bad. Self organising map is used as classifier for the wooden sleeper classification.In order to achieve greater integration, the data collected by the machine vision system was made to interface with one another by a strategy called fusion. Data fusion was looked in at two different levels namely sensor-level fusion, feature- level fusion. As the goal was to reduce the accuracy of the human error on the rail sleeper classification as good or bad the results obtained by the feature-level fusion compared to that of the results of actual classification were satisfactory.

ANALYSIS & STUDY OF AI TECHNIQUES FORAUTOMATIC CONDITION MONITORING OFRAILWAY TRACK INFRASTRUCTURE : Artificial Intelligence Techniques

Since the last decade the problem of surface inspection has been receiving great attention from the scientific community, the quality control and the maintenance of products are key points in several industrial applications.The railway associations spent much money to check the railway infrastructure. The railway infrastructure is a particular field in which the periodical surface inspection can help the operator to prevent critical situations. The maintenance and monitoring of this infrastructure is an important aspect for railway association.That is why the surface inspection of railway also makes importance to the railroad authority to investigate track components, identify problems and finding out the way that how to solve these problems. In railway industry, usually the problems find in railway sleepers, overhead, fastener, rail head, switching and crossing and in ballast section as well. In this thesis work, I have reviewed some research papers based on AI techniques together with NDT techniques which are able to collect data from the test object without making any damage. The research works which I have reviewed and demonstrated that by adopting the AI based system, it is almost possible to solve all the problems and this system is very much reliable and efficient for diagnose problems of this transportation domain. I have reviewed solutions provided by different companies based on AI techniques, their products and reviewed some white papers provided by some of those companies. AI based techniques likemachine vision, stereo vision, laser based techniques and neural network are used in most cases to solve the problems which are performed by the railway engineers.The problems in railway handled by the AI based techniques performed by NDT approach which is a very broad, interdisciplinary field that plays a critical role in assuring that structural components and systems perform their function in a reliable and cost effective fashion. The NDT approach ensures the uniformity, quality and serviceability of materials without causing any damage of that materials is being tested. This testing methods use some way to test product like, Visual and Optical testing, Radiography, Magnetic particle testing, Ultrasonic testing, Penetrate testing, electro mechanic testing and acoustic emission testing etc. The inspection procedure has done periodically because of better maintenance. This inspection procedure done by the railway engineers manually with the aid of AI based techniques.The main idea of thesis work is to demonstrate how the problems can be reduced of thistransportation area based on the works done by different researchers and companies. And I have also provided some ideas and comments according to those works and trying to provide some proposal to use better inspection method where it is needed.The scope of this thesis work is automatic interpretation of data from NDT, with the goal of detecting flaws accurately and efficiently. AI techniques such as neural networks, machine vision, knowledge-based systems and fuzzy logic were applied to a wide spectrum of problems in this area. Another scope is to provide an insight into possible research methods concerning railway sleeper, fastener, ballast and overhead inspection by automatic interpretation of data.In this thesis work, I have discussed about problems which are arise in railway sleepers,fastener, and overhead and ballasted track. For this reason I have reviewed some research papers related with these areas and demonstrated how their systems works and the results of those systems. After all the demonstrations were taking place of the advantages of using AI techniques in contrast with those manual systems exist previously.This work aims to summarize the findings of a large number of research papers deploying artificial intelligence (AI) techniques for the automatic interpretation of data from nondestructive testing (NDT). Problems in rail transport domain are mainly discussed in this work. The overall work of this paper goes to the inspection of railway sleepers, fastener, ballast and overhead.

Mémoire sur l’évolution de la condition féminine de 1945 à nos jours : Etude comparative d’après les ouvrages de: - Le Deuxième sexe de Simone de Beauvoir - Fausse route d’Elisabeth Badinter

Ce mémoire n’a pas la prétention d’aborder la totalité des combats menés par ces deux personnalités, Simone de Beauvoir et Elisabeth Badinter, pour la libération des femmes. Cependant, il permet de mettre en évidence, voire en parallèles les actions essentielles de deux femmes de générations différentes. Avec une même sensibilité et une pugnacité sans faille malgré les difficultés et  critiques rencontrées, elles ont permis à l’ensemble des hommes et surtout des femmes de prendre conscience des inégalités à combattre pour un meilleur « vivre ensemble ».

Automating condition monitoring of vegetation on railway trackbeds and embankments

Vegetation growing on railway trackbeds and embankments present potential problems. The presence of vegetation threatens the safety of personnel inspecting the railway infrastructure. In addition vegetation growth clogs the ballast and results in inadequate track drainage which in turn could lead to the collapse of the railway embankment. Assessing vegetation within the realm of railway maintenance is mainly carried out manually by making visual inspections along the track. This is done either on-site or by watching videos recorded by maintenance vehicles mainly operated by the national railway administrative body. A need for the automated detection and characterisation of vegetation on railways (a subset of vegetation control/management) has been identified in collaboration with local railway maintenance subcontractors and Trafikverket, the Swedish Transport Administration (STA). The latter is responsible for long-term planning of the transport system for all types of traffic, as well as for the building, operation and maintenance of public roads and railways. The purpose of this research project was to investigate how vegetation can be measured and quantified by human raters and how machine vision can automate the same process. Data were acquired at railway trackbeds and embankments during field measurement experiments. All field data (such as images) in this thesis work was acquired on operational, lightly trafficked railway tracks, mostly trafficked by goods trains. Data were also generated by letting (human) raters conduct visual estimates of plant cover and/or count the number of plants, either on-site or in-house by making visual estimates of the images acquired from the field experiments. Later, the degree of reliability of(human) raters’ visual estimates were investigated and compared against machine vision algorithms. The overall results of the investigations involving human raters showed inconsistency in their estimates, and are therefore unreliable. As a result of the exploration of machine vision, computational methods and algorithms enabling automatic detection and characterisation of vegetation along railways were developed. The results achieved in the current work have shown that the use of image data for detecting vegetation is indeed possible and that such results could form the base for decisions regarding vegetation control. The performance of the machine vision algorithm which quantifies the vegetation cover was able to process 98% of the im-age data. Investigations of classifying plants from images were conducted in in order to recognise the specie. The classification rate accuracy was 95%.Objective measurements such as the ones proposed in thesis offers easy access to the measurements to all the involved parties and makes the subcontracting process easier i.e., both the subcontractors and the national railway administration are given the same reference framework concerning vegetation before signing a contract, which can then be crosschecked post maintenance.A very important issue which comes with an increasing ability to recognise species is the maintenance of biological diversity. Biological diversity along the trackbeds and embankments can be mapped, and maintained, through better and robust monitoring procedures. Continuously monitoring the state of vegetation along railways is highly recommended in order to identify a need for maintenance actions, and in addition to keep track of biodiversity. The computational methods or algorithms developed form the foundation of an automatic inspection system capable of objectively supporting manual inspections, or replacing manual inspections.

Uma interface visual para modelos de bancos de dados orientados a objetos com suporte para versões

Este trabalho apresenta o projeto de uma interface visual para modelos de bancos de dados orientados a objetos, com suporte para versões. Um requisito importante, não atendido pelas interfaces visuais específicas e genéricas para sistemas orientados a objetos, é a capacidade de definir e manipular versões de um objeto nos vários níveis da hierarquia de classes (herança por extensão, adotada pelo modelo de versões [GOL 95]). As interfaces, que manipulam versões, suportam essa característica no nível mais especializado da hierarquia (herança por refinamento, adotada pelos principais SGBDOOs). Procurando prover a possibilidade do versionamento de objetos nos vários níveis da hierarquia de classes, surgiu a motivação para projetar e desenvolver uma interface visual com funcionalidades de interfaces existentes (específicas e genéricas) e que obedeça às características principais dos Modelos de Dados Orientados a Objetos e do Modelo de Versões [GOL 95], seguindo as características recomendadas para interfaces visuais para MDOOs, propostas em [SIL 96]. Foi implementado um protótipo com algumas das características projetadas para o browser de objeto e seu suporte para versões.

Cooperação interfuncional no desenvolvimento de novos produtos : a interface marketing-engenharia

A cooperação interfuncional é o calcanhar-de-aquiles do processo de desenvolvimento de novos produtos. Todas as tentativas de diminuir-se o tempo de desenvolvimento impulsionaram cada vez mais o trabalho conjunto das diversas áreas. Somadas à importância de uma atuação integrada, especialmente das áreas de Marketing e Engenharia, para o sucesso dos novos produtos no mercado, essas tentativas formam um cenário de interfuncionalidade que se torna o eixo do processo de desenvolvimento. Porém a cooperação entre as funções nesse cenário não se dá de forma natural e, muitas vezes, torna-se um empecilho que prejudica o processo. Assim, este trabalho foi desenvolvido no sentido de trazer algumas luzes à compreensão da dinâmica da cooperação entre as áreas de Marketing e Engenharia no desenvolvimento de novos produtos. Isso foi feito através da análise dos mecanismos de integração existentes na literatura e daqueles utilizados pelas empresas. A metodologia utilizada contou com duas etapas: uma de revisão bibliográfica, que permitiu identificar os mecanismos de integração elaborados e apresentados pela literatura das áreas de Engenharia da Produção e de Marketing e os elementos que influenciam a cooperação interfuncional; e uma de estudo de casos, que analisou os mecanismos de integração utilizados por duas empresas localizadas no Estado do Rio Grande do Sul. Associando-se a revisão bibliográfica à análise dos casos, chegou-se a um conjunto de 11 fatores intervenientes na cooperação interfuncional e à relação desses fatores entre si e com os mecanismos de integração utilizados. A realização deste trabalho permitiu, de um lado, a identificação e análise de aspectos essenciais da cooperação interfuncional e, de outro, demonstrou a complexidade envolvida nesse tema e a necessidade de futuros trabalhos para uma compreensão mais completa do mesmo.

Avaliação das demandas de usuários operadores e engenheiros na elaboração de uma interface gráfica de um sistema supervisório (SDCD) de uma planta petroquímica

Este trabalho tem como objetivo identificar, analisar e selecionar as variáveis prioritárias para o controle de um Sistema Digital de Controle Distribuído (SDCD) de transporte pneumático de esferas de uma Petroquímica. O método adotado no estudo foi o Desenho Comentado de Guimarães (1993), onde o usuário é filmado enquanto desenha e verbaliza sobre como se dá o funcionamento e o controle do sistema em estudo. O método permitiu conhecer as necessidades e prioridades dos sujeitos envolvidos na pesquisa e identificou diferenças entre as opiniões, que impactam na concepção da interface: basicamente, os operadores e engenheiros entendem o funcionamento do sistema de forma semelhante mas divergem na forma de conceber uma tela para o controle do mesmo sistema. Os sujeitos engenheiros foram mais detalhistas e preocupados com a segurança do sistema, ao verbalizarem mais variáveis nos dois modos de operação (funcionamento e controle) se comparados com os operadores. Os operadores mostraram preferência por uma interface que represente a área. Pode-se concluir que os operadores têm uma visão local (operacional) do sistema supervisório e os engenheiros têm uma visão global (gerencial) do mesmo sistema. Uma proposta de interface que concilie os conhecimentos teórico e tácito dos dois sujeitos parece ser a melhor alternativa de interface a ser testada.

A gestão de tesouraria e sua interface com as estratégias financeiras das empresas de pequeno porte do setor metal-mecânico de Caxias do Sul

Esta dissertação tem por objetivo discutir e compreender as implicações dos padrões e controles adotados na gestão de tesouraria das pequenas empresas do setor metal- mecânico de Caxias do Sul, na formulação das estratégias financeiras destas organizações. Através de pesquisa exploratória e quantitativa, alicerçada por um questionário, tabulou-se as respostas a fim de proporcionar instrumentos de análise. Buscou-se o cruzamento de respostas e estabelecer relações de interdependência entre as hipóteses formuladas. No discorrer do texto busca-se inicialmente, fazer um breve relato dos conceitos gerais de administração financeira e justificar sua importância para as empresas. Em seguida, apresenta-se as especificidades das pequenas empresas, destacando os conceitos mais comuns de tesouraria e discutindo os conceitos de estratégia. Depois, são abordadas as possibilidades da gestão de tesouraria ser um instrumento estratégico para essas organizações. Finalmente, confrontando e analisando os resultados, pode-se identificar a forma de gestão da tesouraria e as relações que se estabelecem entre a tesouraria e a formulação das estratégias financeiras das pequenas empresas.

Depuração de programas paralelos : projeto de uma interface intuitiva

A programação paralela é sem dúvida mais complexa do que a programação seqüencial. O controle de múltiplos processos e de suas interações são as principais razões para tal complexidade. Apesar da existência de algumas ferramentas que atendem à fase de desenvolvimento de programas paralelos, a complexidade é normalmente passada para as ferramentas paralelas, isto é, as ferramentas não são de fácil utilização. Assim, existe uma necessidade de ambientes e ferramentas realmente fáceis de usar no âmbito da programação paralela. Embora existam algumas ferramentas interessantes, inclusive algumas comerciais, seu uso permanece insuficiente, em parte devido à complexidade na utilização de algumas delas, em parte devido ao seu uso específico em determinadas plataformas. Portanto, existe ainda um grande campo de estudo no que diz respeito a melhorias de projeto sobre ferramentas existentes e desenvolvimento de ferramentas com um maior número de recursos. Provavelmente, a ferramenta paralela mais necessária aos programadores é o depurador paralelo. Por sua vez, ferramentas de depuração paralela estão entre as mais complexas de se desenvolver e talvez isso explique o motivo pelo qual poucas têm sido efetivamente utilizadas. Este trabalho descreve uma contribuição no campo da depuração paralela através da análise de interfaces de depuração paralela e da proposta de um modelo. A partir deste modelo, uma interface de depuração paralela – PADI (PArallel Debugger Interface) foi desenvolvida e seu principal objetivo é o de oferecer uma interface intuitiva e de fácil utilização. O modelo proposto e conseqüentemente a ferramenta PADI tratam da depuração paralela simbólica on-line. A depuração on-line trata do oferecimento de acesso aos símbolos do programa, como variáveis e registradores. A depuração on-line diferencia-se da off-line pelo tipo de interação com a execução do programa. A depuração on-line oferece interação direta com a aplicação, enquanto que a off-line interage com um arquivo de monitoração gravado durante a execução da aplicação paralela. A depuração on-line é similar à depuração seqüencial tradicional e, conseqüentemente, é de mais fácil utilização por parte da maioria dos programadores.