Sensorless synchronization method for thin-film direct optical broadband monitoring system

Optical monitoring systems are necessary to manufacture multilayer thin-film optical filters with low tolerance on spectrum specification. Furthermore, to have better accuracy on the measurement of film thickness, direct monitoring is a must. Direct monitoring implies acquiring spectrum data from the optical component undergoing the film deposition itself, in real time. In making film depositions on surfaces of optical components, the high vacuum evaporator chamber is the most popular equipment. Inside the evaporator, at the top of the chamber, there is a metallic support with several holes where the optical components are assembled. This metallic support has rotary motion to promote film homogenization. To acquire a measurement of the spectrum of the film in deposition, it is necessary to pass a light beam through a glass witness undergoing the film deposition process, and collect a sample of the light beam using a spectrometer. As both the light beam and the light collector are stationary, a synchronization system is required to identify the moment at which the optical component passes through the light beam.

Embedded DSP-Based Compact Fuzzy System and Its Application for Induction-Motor V/f Speed Control

This paper presents a compact embedded fuzzy system for three-phase induction-motor scalar speed control. The control strategy consists in keeping constant the voltage-frequency ratio of the induction-motor supply source. A fuzzy-control system is built on a digital signal processor, which uses speed error and speed-error variation to change both the fundamental voltage amplitude and frequency of a sinusoidal pulsewidth modulation inverter. An alternative optimized method for embedded fuzzy-system design is also proposed. The controller performance, in relation to reference and load-torque variations, is evaluated by experimental results. A comparative analysis with conventional proportional-integral controller is also achieved.

Implementation of a Control Loop Experiment in a Network-Based Control System With LonWorks Technology and IP Networks

Considering the increasing popularity of network-based control systems and the huge adoption of IP networks (such as the Internet), this paper studies the influence of network quality of service (QoS) parameters over quality of control parameters. An example of a control loop is implemented using two LonWorks networks (CEA-709.1) interconnected by an emulated IP network, in which important QoS parameters such as delay and delay jitter can be completely controlled. Mathematical definitions are provided according to the literature, and the results of the network-based control loop experiment are presented and discussed.

A calibration approach based on Takagi-Sugeno fuzzy inference system for digital electronic compasses

Recently, the development of industrial processes brought on the outbreak of technologically complex systems. This development generated the necessity of research relative to the mathematical techniques that have the capacity to deal with project complexities and validation. Fuzzy models have been receiving particular attention in the area of nonlinear systems identification and analysis due to it is capacity to approximate nonlinear behavior and deal with uncertainty. A fuzzy rule-based model suitable for the approximation of many systems and functions is the Takagi-Sugeno (TS) fuzzy model. IS fuzzy models are nonlinear systems described by a set of if then rules which gives local linear representations of an underlying system. Such models can approximate a wide class of nonlinear systems. In this paper a performance analysis of a system based on IS fuzzy inference system for the calibration of electronic compass devices is considered. The contribution of the evaluated IS fuzzy inference system is to reduce the error obtained in data acquisition from a digital electronic compass. For the reliable operation of the TS fuzzy inference system, adequate error measurements must be taken. The error noise must be filtered before the application of the IS fuzzy inference system. The proposed method demonstrated an effectiveness of 57% at reducing the total error based on considered tests. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Performance of a multi-level TDR system exposed to tropical field conditions - A time-space comparison with tensiometry

Time-domain reflectometry (TDR) is an important technique to obtain series of soil water content measurements in the field. Diode-segmented probes represent an improvement in TDR applicability, allowing measurements of the soil water content profile with a single probe. In this paper we explore an extensive soil water content dataset obtained by tensiometry and TDR from internal drainage experiments in two consecutive years in a tropical soil in Brazil. Comparisons between the variation patterns of the water content estimated by both methods exhibited evidences of deterioration of the TDR system during this two year period at field conditions. The results showed consistency in the variation pattern for the tensiometry data, whereas TDR estimates were inconsistent, with sensitivity decreasing over time. This suggests that difficulties may arise for the long-term use of this TDR system under tropical field conditions. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Bond strength of an adhesive system irradiated with Nd : YAG laser in dentin treated with Er : YAG laser

The purpose of this in vitro study was to verify through micro tensile bond test the bond strength of an adhesive system irradiated with Nd:YAG laser in dentine previously treated with Er:YAG laser. Twenty caries free extracted human third molars were used. The teeth were divided in four experimental groups (n = 5): (G1) control group; (G2) irradiation of the adhesive system with the Nd:YAG laser; (G3) dentin treatment with Er:YAG laser; (G4) dentin treatment with Er:YAG laser followed by the irradiation of the adhesive system with Nd:YAG laser. The Er:YAG laser fluency parameter for the dentin treatment was of 60 J/cm(2). ne adhesive system was irradiated with the Nd:YAG laser with fluency of 100 J/cm(2). Dental restorations were performed with Adper Single Bond 2/Z250. One tooth from each group was prepared for the evaluation of the adhesive interface under SEM and bond failure tests were also performed and evaluated. The statistical analysis showed statistical significant difference between the groups G1 and G3, G1 and G4, G2 and G3, and G2 and G4; and similarity between the groups G1 and G2, and G3 and G4. The adhesive failures were predominant in all the experimental groups. The SEM analysis showed an adhesive interface with features confirming the results of the mechanical tests. The Nd:YAG laser on the adhesive system did not influence the bond strength in dentin treated or not with the Er:YAG laser.

Classification System of Raman Spectra using Cluster Analysis to Diagnose Coronary Artery Lesions

The traditional methods employed to detect atherosclerotic lesions allow for the identification of lesions; however, they do not provide specific characterization of the lesion`s biochemistry. Currently, Raman spectroscopy techniques are widely used as a characterization method for unknown substances, which makes this technique very important for detecting atherosclerotic lesions. The spectral interpretation is based on the analysis of frequency peaks present in the signal; however, spectra obtained from the same substance can show peaks slightly different and these differences make difficult the creation of an automatic method for spectral signal analysis. This paper presents a signal analysis method based on a clustering technique that allows for the classification of spectra as well as the inference of a diagnosis about the arterial wall condition. The objective is to develop a computational tool that is able to create clusters of spectra according to the arterial wall state and, after data collection, to allow for the classification of a specific spectrum into its correct cluster.

The Effect of Repetitive Pilot-Hole Use on the Insertion Torque and Pullout Strength of Vertebral System Screws

Study Design. In vitro biomechanical investigation of the screw-holding capacity. Objective. To evaluate the effect of repetitive screw-hole use on the insertional torque and retentive strength of vertebral system screws. Summary and Background Data. Placement and removal of vertebral system screws is sometimes necessary during the surgical procedures in order to assess the walls of the pilot hole. This procedure may compromise the holding capacity of the implant. Methods. Screws with outer diameter measuring 5, 6, and 7 mm were inserted into wood, polyurethane, polyethylene, and cancellous bone cylindrical blocks. The pilot holes were made with drills of a smaller, equal, or wider diameter than the inner screw diameter. Three experimental groups were established based on the number of insertions and reinsertions of the screws and subgroups were created according to the outer diameter of the screw and the diameter of the pilot hole used. Results. A reduction of screw-holding capacity was observed between the first and the following insertions regardless the anchorage material. The pattern of reduction of retentive strength was not similar to the pattern of torque reduction. The pullout strength was more pronounced between the first and the last insertions, while the torque decreased more proportionally from the first to the last insertions. Conclusion. Insertion and reinsertion of the screws of the vertebral fixation system used in the present study reduced the insertion torque and screw purchase.

Instrumentation used to measure residential magnetic fields and currents

The equipment used to measure magnetic fields and, electric currents in residences is described. The instrumentation consisted of current transformers, magnetic field probes and locally designed and, built signal conditioning modules. The data acquisition system was capable of unattended recording for extended time periods. The complete system was calibrated to verify its response to known physical inputs. (C) 2003 ISA-The Instrumentation Automation Society.

Collecting system percutaneous access using real-time tracking sensors: first pig model in vivo experience

Purpose: Precise needle puncture of the renal collecting system is an essential but challenging step for successful percutaneous nephrolithotomy. We evaluated the efficiency of a new real-time electromagnetic tracking system for in vivo kidney puncture. Materials and Methods: Six anesthetized female pigs underwent ureterorenoscopy to place a catheter with an electromagnetic tracking sensor into the desired puncture site and ascertain puncture success. A tracked needle with a similar electromagnetic tracking sensor was subsequently navigated into the sensor in the catheter. Four punctures were performed by each of 2 surgeons in each pig, including 1 each in the kidney, middle ureter, and right and left sides. Outcome measurements were the number of attempts and the time needed to evaluate the virtual trajectory and perform percutaneous puncture. Results: A total of 24 punctures were easily performed without complication. Surgeons required more time to evaluate the trajectory during ureteral than kidney puncture (median 15 seconds, range 14 to 18 vs 13, range 11 to 16, p ¼ 0.1). Median renal and ureteral puncture time was 19 (range 14 to 45) and 51 seconds (range 45 to 67), respectively (p ¼ 0.003). Two attempts were needed to achieve a successful ureteral puncture. The technique requires the presence of a renal stone for testing. Conclusions: The proposed electromagnetic tracking solution for renal collecting system puncture proved to be highly accurate, simple and quick. This method might represent a paradigm shift in percutaneous kidney access techniques

A Wireless EEG Acquisition Platform based on Embedded Systems

This paper proposes a wireless EEG acquisition platform based on Open Multimedia Architecture Platform (OMAP) embedded system. A high-impedance active dry electrode was tested for improving the scalp- electrode interface. It was used the sigma-delta ADS1298 analog-to-digital converter, and developed a “kernelspace” character driver to manage the communications between the converter unit and the OMAP’s ARM core. The acquired EEG signal data is processed by a “userspace” application, which accesses the driver’s memory, saves the data to a SD-card and transmits them through a wireless TCP/IP-socket to a PC. The electrodes were tested through the alpha wave replacement phenomenon. The experimental results presented the expected alpha rhythm (8-13 Hz) reactiveness to the eyes opening task. The driver spends about 725 μs to acquire and store the data samples. The application takes about 244 μs to get the data from the driver and 1.4 ms to save it in the SD-card. A WiFi throughput of 12.8Mbps was measured which results in a transmission time of 5 ms for 512 kb of data. The embedded system consumes about 200 mAh when wireless off and 400 mAh when it is on. The system exhibits a reliable performance to record EEG signals and transmit them wirelessly. Besides the microcontroller-based architectures, the proposed platform demonstrates that powerful ARM processors running embedded operating systems can be programmed with real-time constrains at the kernel level in order to control hardware, while maintaining their parallel processing abilities in high level software applications.

WPAC: wireless payment and access control: dispositivos móveis no pagamento de serviços e controlo de acessos

A rápida evolução dos dispositivos móveis e das tecnologias de comunicação sem fios transformou o telemóvel num poderoso dispositivo de computação móvel. A necessidade de estar sempre contactável, comum à civilização moderna, tem aumentado a dependência deste dispositivo, sendo transportado pela maioria das pessoas num ambiente urbano e assumindo um papel talvez mais importante que a própria carteira. A ubiquidade e capacidade de computação dos telemóveis aumentam o interesse no desenvolvimento de serviços móveis, além de tradicionais serviços de voz. Um telemóvel pode em breve tornar-se um elemento activo nas nossas tarefas diárias, servindo como um instrumento de pagamento e controlo de acessos, proporcionando assim novas interfaces para serviços existentes. A unificação de vários serviços num único dispositivo é um desafio que pode simplificar a nossa rotina diária e aumentar o conforto, no limite deixaremos de necessitar de dinheiro físico, cartões de crédito ou débito, chaves de residência e de veículos automóveis, ou inclusive documentos de identificação como bilhetes de identidade ou passaportes. O interesse demonstrado pelos intervenientes, desde os fabricantes de telemóveis e operadores de rede móvel até às instituições financeiras, levaram ao aparecimento de múltiplas soluções de serviços móveis. Porém estas soluções respondem geralmente a problemas específicos, apenas contemplando um fornecedor de serviços ou uma determinada operação de pagamento, como seja a compra de bilhetes ou pagamento de estacionamento. Estas soluções emergentes consistem também tipicamente em especificações fechadas e protocolos proprietários. A definição de uma arquitectura genérica, aberta interoperável e extensível é necessária para que os serviços móveis possam ser adoptados de uma forma generalizada por diferentes fornecedores de serviços e para diversos tipos de pagamento. A maior parte das soluções actuais de pagamento móvel depende de comunicações através da rede móvel, algumas utilizam o telemóvel apenas como uma interface de acesso à internet enquanto outras possibilitam o envio de um SMS (Short Message Service) para autorizar uma transacção, o que implica custos de comunicação em todas as operações de pagamento. Este custo de operação torna essas soluções inadequadas para a realização de micropagamentos e podem por isso ter uma aceitação limitada por parte dos clientes. As soluções existentes focam-se maioritariamente em pagamentos à distância, não tirando partido das características do pagamento presencial e não oferecendo por isso uma verdadeira alternativa ao modelo actual de pagamento com cartões de crédito/débito. As capacidades computacionais dos telemóveis e suporte de diversos protocolos de comunicação sem fio local não têm sido aproveitadas, vendo o telemóvel apenas como um terminal GSM (Global System for Mobile Communications) e não oferecendo serviços adicionais como seja a avaliação dinâmica de risco ou controlo de despesas. Esta dissertação propõe e valida, através de um demonstrador, uma aquitectua aberta para o pagamento e controlo de acesso baseado em dispositivos móveis, intitulada WPAC (Wireless Payment and Access Control). Para chegar à solução apresentada foram estudadas outras soluções de pagamento, desde o aparecimento dos cartões de débito até a era de pagamentos electrónicos móveis, passando pelas soluções de pagamento através da internet. As capacidades dos dispositivos móveis, designadamente os telemóveis, e tecnologias de comunicação sem fios foram também analisadas a fim de determinar o estado tecnológico actual. A arquitectura WPAC utiliza padrões de desenho utilizados pela indústria em soluções de sucesso, a utilização de padrões testados e a reutilização de soluções com provas dadas permite aumentar a confiança nesta solução, um destes exemplos é a utilização de uma infra-estrutura de chave pública para o estabelecimento de um canal de comunicação seguro. Esta especificação é uma arquitectura orientada aos serviços que utiliza os Web Services para a definição do contracto do serviço de pagamento. A viabilidade da solução na orquestração de um conjunto de tecnologias e a prova de conceito de novas abordagens é alcançada com a construção de um protótipo e a realização de testes. A arquitectura WPAC possibilita a realização de pagamentos móveis presenciais, isto é, junto do fornecedor de bens ou serviços, seguindo o modelo de pagamento com cartões de crédito/débito no que diz respeito aos intervenientes e relações entre eles. Esta especificação inclui como aspecto inovador a avaliação dinâmica de risco, que utiliza o valor do pagamento, a existência de pagamentos frequentes num período curto de tempo, e a data, hora e local do pagamento como factores de risco; solicitando ao cliente o conjunto de credenciais adequado ao risco avaliado, desde códigos pessoais a dados biométricos. É também apresentada uma alternativa ao processo normal de pagamento, que apesar de menos cómoda permite efectuar pagamentos quando não é possível estabelecer um canal de comunicação sem fios, aumentando assim a tolerância a falhas. Esta solução não implica custos de operação para o cliente na comunicação com o ponto de venda do comerciante, que é realizada através de tecnologias de comunicação local sem fios, pode ser necessária a comunicação através da rede móvel com o emissor do agente de pagamento para a actualização do agente de software ou de dados de segurança, mas essas transmissões são ocasionais. O modelo de segurança recorre a certificados para autenticação dos intervenientes e a uma infra-estrutura de chave pública para cifra e assinatura de mensagens. Os dados de segurança incluídos no agente de software móvel, para desabilitar a cópia ou corrupção da aplicação mas também para a comparação com as credenciais inseridas pelo cliente, devem igualmente ser encriptados e assinados de forma a garantir a sua confidencialidade e integridade. A arquitectura de pagamento utiliza o standard de Web Services, que é amplamente conhecido, aberto e interoperável, para definição do serviço de pagamento. Existem extensões à especificação de Web Services relativas à segurança que permitem trocar itens de segurança e definem o modo de cifra e assinatura de mensagens, possibilitando assim a sua utilização em aplicações que necessitem de segurança como é o caso de serviços de pagamento e controlo de acesso. O contracto de um Web Service define o modo de invocação dos serviços, transmissão de informação e representação de dados, sendo normalmente utilizado o protocolo SOAP que na prática não é mais que um protocolo de troca de mansagens XML (eXtensible Markup Language). O envio e recepção de mensagens XML; ou seja, a transmissão de simples sequências de caracteres, é suportado pela maioria dos protocolos de comunicação, sendo portanto uma solução abrangente que permite a adopção de diversas tecnologias de comunicação sem fios. O protótipo inclui um agente de software móvel, implementado sobre a forma de uma MIDlet, aplicação Java para dispositivos móveis, que implementa o protocolo de pagamento comunicando sobre uma ligação Bluetooth com o ponto de venda do comerciante, simulado por uma aplicação desenvolvida sobre a plataforma .NET e que por isso faz prova da heterogeneidade da solução. A comunicação entre o comerciante e o seu banco para autorização do pagamento e transferência monetária utiliza o protocolo existente para a autorização de pagamentos, com base em cartões de crédito/débito. A definição desta especificação aberta e genérica em conjunto com o forte interesse demonstrado pelos intervenientes, proporciona uma boa perspectiva em termos de adopção da solução, o que pode impulsionar a implementação de serviços móveis e dessa forma simplificar as rotinas diárias das pessoas. Soluções móveis de pagamento reduzem a necessidade de transportar vários cartões de crédito/débito na nossa carteira. A avaliação dinâmica de risco permite aumentar a segurança dos pagamentos, com a solicitação de mais credenciais ao cliente para pagamentos com um maior risco associado, sendo um ponto importante quer para os clientes quer para as instituições financeiras pois diminui o risco de fraude e aumenta a confiança no sistema. Esta solução de pagamento electrónico pode também facilitar a consulta de pagamentos efectuados e saldos, mantendo um histórico dos movimentos, o que não é possível nos cartões de crédito/débito sem uma visita a uma ATM (Automated Teller Machine) ou utilização de homebanking.

Ubiquitous ambient intelligence in a flight decision assistance system

In this paper a new free flight instrument is presented. The instrument named FlyMaster distinguishes from others not only at hardware level, since it is the first one based on a PDA and with an RF interface for wireless sensors, but also at software level once its structure was developed following some guidelines from Ambient Intelligence and ubiquitous and context aware mobile computing. In this sense the software has several features which avoid pilot intervention during flight. Basically, the FlyMaster adequate the displayed information to each flight situation. Furthermore, the FlyMaster has its one way of show information.

Efficient implementation of a dominance protocol for wireless medium access

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

On the use of IEEE 802.15.4/Zigbee for time-sensitive wireless sensor network applications

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores