SISTEMA DE CONTROLE DE BAIXO CUSTO USANDO PROCESSAMENTO DE IMAGENS

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SISTEMA DE CONTROLE DE BAIXO CUSTO USANDO PROCESSAMENTO DE IMAGENS.

LAVRAS-MG

2016

Geraldo Luciano de Carvalho Neto, Gustavo Alves da Silva, Hugo de Carvalho Braga, Karolina Cardoso Faria e Leonardo Ferreira Velho.

SISTEMA DE CONTROLE DE BAIXO CUSTO USANDO PROCESSAMENTO DE IMAGENS.

                                                         Trabalho Solicitado pelo professor Rodrigo Allan Pereira, na disciplina de Desenho Técnico Aplicado à Engenharia de Controle e Automação.

        

                                        

LAVRAS-MG

2016

Sumário

1. Fase 1- Identificação do Problema .......................................................    4
2. Fase 2 – Desenvolvimento de Conceitos e Compromissos....................  4-6
3. Fase 3 – Modelo/Protótipo...................................................................     6

1. Materiais ..........................................................................................  6-7
2. Montagem  .......................................................................................   7

3.2.1 Protótipo .................................................................................   8

3.2.2 Software ..................................................................................  8-9

1. Fase 4 - Resultados e discussões ...........................................................  9-10
2. Fase 5 - Conclusão ................................................................................  10

Fase 1 - Identificação do Problema

Os sistemas de controle automatizados são amplamente utilizados na indústria, uma vez que permitem a produção precisa e de qualidade de seu produto. A maioria dos sistemas aplicados na indústria, no entanto, em sua maioria são extremamente dispendiosos requerendo grande investimento. O desenvolvimento de um protótipo de sistema de controle automatizado de baixo custo e boa eficiência torna-se, portanto, de alta relevância.

Sendo o objetivo deste protótipo controlar de forma automática o equilíbrio de uma esfera em uma superfície plana, utilizando materiais acessíveis.

Fase 2 – Desenvolvimento de Conceitos e Compromissos

Uma alternativa de realizar o controle da esfera sobre a superfície é utilizar a visão computacional visto que esta é bastante eficiente na extração de informações  relevantes para efetuar-se tal controle. Além disso o uso desta tecnologia pode ser feito de  forma acessível utilizando-se smartphone  android , uma vez  que estes estão amplamente inseridos no cotidiano da sociedade.

Uma forma de interligar a visão computacional do celular com os atuadores mecânicos é possível pela plataforma Arduíno. A utilização deste microcontrolador fez se viável devido á sua fácil programação, ao seu bom custo benefício e sua aplicação em diversas áreas.

Antes de confeccionar o protótipo, foi necessária a discussão se o projeto teria Hardware e/ou Software. Neste caso, como há um processamento de imagem e microcontroladores, há softwares envolvidos, e a intervenção no mundo real pelo equilíbrio fornecido pela mesa dá-se por meio de hardware.

Percebeu-se que o software deve se ajustar ao hardware, e não o contrário, assim, discutiu-se primeiramente a confecção da superfície. Em tal discussão, visualizou-se os componentes necessários a construção do hardware, e elaborou-se uma primeira ideia:

Primeira ideia: Dois servos motores acoplados por meio de hastes metálicas há uma superfície leve, a priori MDF, tal que esta estaria apoiada em seu centro por meio de um eixo que fornecesse rotação nos três eixos.

Com esta ideia em mente, surgiu um primeiro problema:

Primeiro problema: Os servos motores disponíveis possuem um baixo torque (1,6 Kg*m). Assim ele não pode atuar em uma superfície pesada como o MDF, pois suas engrenagens falhariam.

Com este problema, veio uma etapa crucial em qualquer projeto, a procura de um material leve e barato para a confecção do protótipo:

Segunda ideia: Uma superfície leve pode ser obtida com uma placa de alumínio ou a obtenção de servos com maior torque.

Ao analisar ambas as ideias, obtenção de servos mais fortes ou mudança do material da placa, o mais acessível foi a alteração do material da superfície. Assim, surge um segundo problema:

Segundo problema: Servos mais fortes são relativamente mais caros, assim, a alteração do material da mesa para alumínio seria mais viável no ponto custo/benefício, porém não se tem mão de obra de fácil acesso que trabalhe com alumínio.

O pensamento do material é de suma importância para não encarecer o produto final. Surgiu-se uma terceira ideia:

Terceira ideia: Mantendo-se os servos disponíveis, altera-se o material da superfície para uma madeira mais leve.

Madeira é muito mais acessível devido a disponibilidade de marcenarias, assim, depois de uma breve pesquisa, concluiu-se que há uma madeira mais leve que o MDF, o compensado. Assim, o material da superfície ficou leve e os servos não estarão submetidos a um alto esforço.

Com o material decidido, elaborou-se um modelo tridimensional assistido por computador (Figura 1) para a visualização do protótipo.

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(Figura 1 – Protótipo assistido por computador)

Com isto chegou-se ao terceiro problema:

Terceiro problema: a superfície precisa rotacionar em dois eixos, logo, a conexão da superfície com a base fixa, deve fornecer este movimento.

Quarta ideia: A utilização do acoplamento da bolinha em um desodorante rollon pareceu viável, e foi crucial para chegar a ideia de utilizar duas peças utilizadas em freio automotivo, uma que possui uma parte côncava e outra que possui uma parte convexa, tal que quando acopladas, uma pode girar livremente nos três eixos, sendo que dois eixos fornecem uma inclinação de +/- 45 °.