Trabalho de Conclusão de Curso

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Bancada de inspeção final para linha de produção de consoles centrais de automóveis
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-06) Souza, Felipe de; Rodrigues, Jean Paulo; http://lattes.cnpq.br/7041705069840708; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623
A automação industrial é um dos pilares das engenharias, em evolução constante, buscando sempre a melhoria na produção, no desempenho e na segurança dos trabalhadores. Com o passar dos anos, os polos industriais vêm se modernizando cada vez mais e junto com os conceitos de automação industrial vêm ampliando sua gama de tecnologias e funcionalidades. A palavra do presente é integração, sistemas embarcados que se integram com sistemas de rastreabilidade em nuvem, com sistemas de gerenciamento de produção e softwares de apontamento de resultados. Nesse sentido, o presente trabalho busca apresentar e documentar o projeto de uma bancada de teste de peças, que tem papel vital no funcionamento de uma linha de montagem de consoles centrais de carros, dentro de um dos maiores polos de produção automobilística do Brasil. O projeto tem início analisando as necessidades do cliente, buscando uma solução que se adeque aos requisitos e que fique dentro da gama de hardwares aceitos pela contratante. A escolha dos hardwares e a subsequente programação e integração deles é um dos temas cobertos nesse trabalho. A bancada de testes funciona com um CLP Siemens série S7-1200 e integra diversos equipamentos utilizando diferentes métodos de conexão via diferentes redes industriais. O desenvolvimento do software do CLP no ambiente Siemens TIA Portal e das telas de funcionamento da IHM é documentado. Posteriormente, entramos em detalhes no passo a passo para a realização da integração de equipamentos via rede com exemplos reais. Técnicas de gerenciamento de máquinas de estado foram empregadas para garantir um fluxo correto e uniforme envolvendo todos os equipamentos que compõem a solução final. Os resultados são consolidados por um produto que está em uso quase 24 horas por dia, 6 dias por semana desde 2021. Nesta bancada, são analisadas quase 500 peças por dia, uma média próxima a 30 por hora. Resultados que validam as técnicas e conceitos utilizados durante o desenvolvimento da bancada de testes. Por fim, este trabalho deixa uma base de conhecimentos importantes para todos os alunos do curso de Engenharia Mecatrônica que veem a área de automação industrial como uma opção para seguir suas carreiras. Com um estudo de caso real, entregue e em funcionamento em um dos ramos mais competitivos da indústria, este trabalho uniu equipamentos de algumas das maiores empresas no segmento de automação industrial em uma solução robusta para controle de qualidade de produção.
Análise do comportamento mecânico da base de um transformador de corrente óptico aplicado em subestação de energia
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-09) Silva, Yasmin da Mata Georgetti; Dallacosta, Daniela Águida Bento; https://orcid.org/0009-0000-8909-2228; http://lattes.cnpq.br/1475643562819122; http://lattes.cnpq.br/2495863881535683; Sakurada, Eduardo Yuji; https://orcid.org/0009-0006-9828-4508; http://lattes.cnpq.br/0761568513160498; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565
Este trabalho aborda o desenvolvimento e a análise estrutural de uma base desti- nada à sustentação de isoladores aplicados em subestações de energia, sendo con- duzido em colaboração com a empresa PowerOpticks, motivada pela aplicação em transformadores de corrente ópticos. O estudo surgiu devido a necessidade de uma estrutura que atenda as exigências mecânicas e operacionais associadas à sua uti- lização. Nesse contexto, buscou-se desenvolver e avaliar estruturalmente uma base que garantisse confiabilidade, segurança e resistência estrutural sob diferentes soli- citações mecânicas. A modelagem computacional da montagem foi desenvolvida por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), empregando o pacote computacional SolidWorks®. As análises estruturais foram realizadas considerando uma abordagem linear estática, na qual foram investigados os diferentes cenários de carregamento in- cidentes sobre o conjunto. Para tanto, foram considerados os efeitos do peso próprio da estrutura, as ações do vento e os esforços eletromecânicos decorrentes da associ- ação da condição de curto-circuito de linha e de outros esforços (SCL). Os resultados obtidos permitiram avaliar a distribuição de tensões por toda a base, o fator de segu- rança da mesma, além de identificar possíveis regiões críticas da peça. Dessa forma, o estudo demonstrou que a estrutura desenvolvida atende aos critérios exigidos para as condições operacionais do equipamento, contribuindo para a validação do projeto.
Retrofitting eletrônico de equipamento didático mecatrônico
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-09) Pires, Theo Vieira; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766; http://lattes.cnpq.br/1524598936987530; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Szczupak, Alexandre Leizor; http://lattes.cnpq.br/8185801440949883
Este Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresenta o retrofitting eletrônico de uma esteira transportadora seletora por cor previamente desenvolvida como protótipo acadêmico, com o objetivo de qualificá-la para uso didático contínuo em laboratório de Engenharia Mecatrônica. O trabalho partiu do diagnóstico da eletrônica original, montada de forma experimental, e propôs sua substituição por uma solução mais organizada, documentada e adaptável a diferentes níveis de ensino. O desenvolvimento envolveu o levantamento do equipamento existente, a definição de requisitos, o projeto e a verificação dos circuitos, a elaboração das placas de circuito impresso (PCIs), a fabricação, a montagem e a realização de ensaios elétricos e funcionais. Foram projetadas e fabricadas placas dedicadas ao controle e à interface com o usuário, com suporte aos microcontroladores Arduino Nano e ESP32-S3, além de infraestrutura física no padrão Recommended Standard 485 (RS-485) para viabilizar futuras aplicações com Modbus Remote Terminal Unit (RTU). Os resultados obtidos foram positivos e demonstraram o funcionamento da solução desenvolvida, sua integração à esteira e o atendimento aos requisitos estabelecidos para o escopo do trabalho. Conclui-se que o retrofitting eletrônico atingiu os objetivos propostos e qualificou o equipamento como uma plataforma didática mais flexível e adequada ao ensino de sistemas embarcados, automação e comunicação industrial.
Desenvolvimento do procedimento de soldagem para a união de chapas finas de aço carbono zincadas em estruturas metálicas tubulares visando redução de massa veicular
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-08) Obalski, Tairini Santana de Souza; Bonacorso, Nelso Gauze; https://orcid.org/0009-0006-9991-7274; http://lattes.cnpq.br/9760955652884776; Teichmann, Erwin Werner; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; https://orcid.org/0009-0006-9761-0391; http://lattes.cnpq.br/0248869270395562
O presente trabalho tem como objetivo validar um processo de soldagem manual au- tógeno aplicado à união de chapas finas de aço carbono zincadas em perfis tubulares utilizados em estruturas metálicas veiculares, visando possibilitar a redução das es- pessuras das chapas e, consequentemente, a diminuição da massa estrutural e dos custos de fabricação. O estudo está sendo desenvolvido em parceria com a empresa Comil Carrocerias e Ônibus S.A., a qual busca otimizar seu atual processo produtivo de união por soldagem GMAW de sobreposição que usa chapas de maior espessura para não comprometer a resistência mecânica e a integridade estrutural das uniões. Esse atual tipo de união por soldagem apresenta desafios significativos, como a vapo- rização do revestimento de zinco, a formação de porosidade, a instabilidade do arco elétrico e a ocorrência de deformações térmicas, fatores que dificultam a aplicação de espessuras reduzidas. Nesse contexto, foi investigado e avaliado pela Norma Re- nault 01-50-903 o uso do processo de soldagem laser que tem um menor aporte tér- mico para a união de chapas de aço carbono zincadas de três diferentes espessuras (0,35 mm, 0,65 mm e 0,95 mm) a perfis tubulares de aço carbono zincados de quatro diferentes espessuras (1,55 mm, 1,95 mm, 2,70 mm e 4,25 mm), gerando um total de doze combinações de uniões. Os resultados demonstraram que todas as combina- ções de uniões com as chapas de 0,35 mm e de 0,65 mm atenderam aos critérios de aprovação da Norma. Para a chapa de 0,95 mm, apenas as combinações de uniões com tubos de espessuras 2,70 mm e 4,25 mm atenderam aos critérios de aprovação. Conclui-se que a soldagem laser manual autógena apresenta potencial para aplica- ção em chapas galvanizadas finas, possibilitando a redução da massa estrutural e dos custos de fabricação.
Análise da confiabilidade de sistemas de medição no controle dimensional de peças produzidas por manufatura aditiva, corte a laser e usinagem CNC
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-07) Oliveira, Ruddney Aparecido Cardoso de; Sousa, André Roberto de; http://lattes.cnpq.br/3529253381184642; Andrade, Luiz Fernando Segalin de; https://orcid.org/0000-0002-7001-2686; http://lattes.cnpq.br/2459375682937699; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623
Este trabalho teve como objetivo realizar uma análise dos sistemas de medição empregados no controle dimensional de peças produzidas por manufatura aditiva, corte a laser e usinagem por Controle Numérico Computadorizado (CNC). Para isso, aplicou-se a metodologia Measurement System Analysis (MSA) do Automotive Industry Action Group (AIAG), empregando um delineamento experimental composto por três operadores distintos e cinco amostras de cada processo de fabricação, sendo que cada amostra foi medida cinco vezes por cada operador. Para tanto, realizou-se uma análise quantitativa, por meio dos parâmetros de Repetibilidade e Reprodutibilidade (R&R), entre três sistemas de medição aplicados ao controle de diâmetros: paquímetro digital, braço articulado de medição e máquina de medição por coordenadas (MMC) CNC. Os resultados R&R indicaram que todos os sistemas de medição apresentaram exatidão metrológica satisfatória. O processo de torneamento CNC apresentou variabilidade aceitável em todos os cenários. Já nas peças obtidas por corte a laser e manufatura aditiva, os erros significativos de circularidade inflaram os índices %R&RTol no paquímetro e no braço articulado, evidenciando que a variação de posicionamento manual do operador potencializa o erro de medição. Conclui-se que apesar de o processo automatizado via MMC CNC ser o único capaz de mitigar as variações geométricas, a metodologia MSA demonstra que a adequação de um sistema de medição não deve ser avaliada apenas pela sua exatidão intrínseca, mas sobretudo pela sua capacidade de atender aos requisitos específicos de cada aplicação.
Análise experimental da influência dos parâmetros de comunicação Lorawan no consumo energético e no desempenho da comunicação em dispositivos IOT
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-10) Padilha, Otávio Sousa; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766; Hoeller Junior, Arliones Stevert; https://orcid.org/0000-0002-8883-8523; http://lattes.cnpq.br/7364899237118862; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855
A crescente adoção de dispositivos da Internet das Coisas (IoT) tem impulsionado a demanda por tecnologias de comunicação sem fio capazes de proporcionar ampla cobertura geográfica e baixo consumo energético, especialmente em aplicações ali- mentadas por bateria. Nesse contexto, a tecnologia LoRaWAN destaca-se como uma das principais soluções de redes LPWAN, permitindo comunicações de longa distân- cia com reduzida demanda energética. Entretanto, parâmetros de comunicação como taxa de dados (Data Rate) e tamanho do pacote transmitido influenciam diretamente tanto no consumo energético quanto no desempenho da comunicação. Diante disso, este trabalho apresenta uma análise experimental da influência dos parâmetros de comunicação LoRaWAN sobre o consumo energético e o desempenho da comuni- cação em dispositivos IoT. Para a avaliação energética, foram realizadas medições de corrente elétrica nos estados de transmissão, recepção e repouso para diferen- tes taxas de dados e tamanhos de payload, possibilitando a estimativa da autonomia do dispositivo quando alimentado por bateria. Complementarmente, foram conduzidos experimentos em cenários reais para avaliar o desempenho da comunicação por meio das métricas Packet Delivery Ratio (PDR), Received Signal Strength Indicator (RSSI) e Signal-to-Noise Ratio (SNR), em ambientes com diferentes características de pro- pagação, incluindo um edifício de múltiplos andares e áreas distintas de um campus universitário. Os resultados obtidos permitiram analisar a relação entre eficiência ener- gética e desempenho da comunicação, evidenciando os impactos dos parâmetros de comunicação na confiabilidade do enlace e na autonomia estimada do dispositivo. Dessa forma, o trabalho contribui para a compreensão dos compromissos envolvidos na configuração de dispositivos LoRaWAN alimentados por bateria, fornecendo sub- sídios para a seleção de parâmetros de comunicação adequados de acordo com os requisitos de autonomia e desempenho exigidos pela aplicação.
Modernização de impressora 3D e avaliação de indicadores de qualidade de impressão
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-09) Guarachi, Oliver Poma Mendoza; Sabino Netto, Aurelio da Costa; https://orcid.org/0009-0008-6713-7497; http://lattes.cnpq.br/7455199965223465; Borba, Vitor Farias de; https://orcid.org/0009-0005-4684-6233; http://lattes.cnpq.br/7800525116986648; Santana, Leonardo; https://orcid.org/0000-0003-0361-940X; http://lattes.cnpq.br/5590318956612448; Piazzetta, Guilherme Ranzolin; https://orcid.org/0000-0003-3969-9560; http://lattes.cnpq.br/5763934902287917
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um processo de retro- fit aplicado à impressora 3D Cliever CL2 Pro Plus, equipamento de cinemática H-Bot disponível no Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC), Câmpus Florianópolis. A intervenção substituiu a arquitetura proprietária original por uma plataforma aberta baseada no firmware Klipper, placa controladora BIGTREETECH Octopus Pro v1.1, Raspberry Pi 3 Model B, drivers TMC2209, alimentação em 24 V e sensor de nive- lamento automático CR Touch. A metodologia foi estruturada em três etapas: carac- terização quantitativa do estado original da máquina (baseline); implementação física e lógica do retrofit; validação experimental pós-intervenção por meio de ensaios tér- micos, cubos de calibração, modelo #3DBenchy e protocolo Autodesk-Kickstarter. Os resultados evidenciaram ganhos expressivos: o tempo médio de aquecimento da mesa foi reduzido de 16 min 55 s para 8 min 30 s (redução de 50%), e o bico extrusor de 3 min 41 s para 1 min 56 s (redução de 47%). Nos ensaios de impressão, o tempo real do #3DBenchy reduziu em 42% e o do modelo Autodesk-Kickstarter em 52%. Do ponto de vista dimensional, o erro médio no eixo Y dos cubos de calibração foi redu- zido de +1,60% para +0,45%, representando redução de 72% no desvio sistemático associado ao acoplamento cinemático H-Bot. A integração do CR Touch estabilizou a primeira camada com malha de compensação de amplitude 0,127 mm, e a modifica- ção no sistema de resfriamento favoreceu o desempenho em pontes horizontais. Ape- sar dos ganhos obtidos, permaneceram limitações associadas ao controle de fluxo, ringing, overhangs e Z-banding, indicando a necessidade de calibrações dinâmicas e intervenções mecânicas futuras. Conclui-se que o retrofit foi tecnicamente viável, re- cuperou a funcionalidade do equipamento e o transformou em uma plataforma aberta, documentada e replicável para ensino, pesquisa e desenvolvimento em Engenharia Mecatrônica..
Projeto de um posicionador para semi-automatização da etapa de aplicação de resina na fabricação de um detector de metais industrial
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-08-05) Pedrozo, Nicholas Heron; Sakurada, Eduardo Yuji; https://orcid.org/0009-0006-9828-4508; http://lattes.cnpq.br/0761568513160498; http://lattes.cnpq.br/3017148881650776; Rosa, Taylor Soares; http://lattes.cnpq.br/9481649773602628; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766
Este trabalho apresenta o projeto de um posicionador destinado à semi-automatização da etapa de aplicação de resina na fabricação de um detector de metais industrial. A proposta busca reduzir o esforço físico dos operadores, aumentar a segurança no manuseio do equipamento e melhorar a repetibilidade do processo produtivo. O desenvolvimento considera conceitos de Engenharia Mecatrônica, incluindo projeto mecânico, automação, sistemas hidráulicos, sensores, atuadores e lógica de controle por CLP. A metodologia adotada contempla a definição de requisitos, a análise de alternativas, a seleção de componentes, o desenvolvimento do modelo CAD e a validação funcional em bancada.
Realidade aumentada interativa na Indústria 4.0: monitoramento e ajuste de parâmetros em tempo real
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-06) Vieira, Matheus Reus; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; http://lattes.cnpq.br/0550161700422056; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Bonin, Cassiano; https://orcid.org/0009-0006-9761-0391; http://lattes.cnpq.br/0248869270395562
A Realidade Aumentada permite apresentar informações contextualizadas direta- mente sobre equipamentos industriais, reduzindo a necessidade de consulta a in- terfaces externas ao processo observado. Este trabalho desenvolveu uma interface homem-máquina aumentada e interativa para monitoramento, supervisão de falhas e ajuste de parâmetros do torno didático MIRAC PC, integrado ao LinuxCNC e ao CLP Siemens S7-1200. A solução adotou uma arquitetura distribuída composta por uma aplicação web progressiva executada em dispositivo móvel, um backend local e uma camada intermediária de comunicação industrial via Modbus TCP. O vídeo perma- neceu no dispositivo cliente, enquanto quadros pontuais foram enviados por HTTPS para análise. O backend retornou respostas estruturadas em JSON, utilizadas pelo frontend para renderizar localmente elementos de sobreposição associados a com- ponentes, estados, comandos e indicações de falha. A identificação visual dos com- ponentes foi realizada sem marcadores artificiais fixados à máquina, utilizando um modelo YOLOv8n treinado com imagens do equipamento e combinado a um meca- nismo leve de rastreamento em OpenCV. A interação do operador foi estruturada por menus contextuais, gestos configuráveis e comandos por voz com reconhecimento offline, todos encaminhados a um fluxo comum de validação e confirmação. Na vali- dação offline, o detector apresentou precisão de 0,917, revocação de 0,907, F1-score de 0,912, mAP50 de 0,955 e mAP50-95 de 0,748. Nos ensaios operacionais, a solu- ção registrou latência percebida média de 114,37 ms, continuidade visual de 60,67% e taxa de sucesso de 100,00% nas operações de comunicação industrial avaliadas. Os resultados constituem evidências exploratórias da viabilidade da arquitetura para integrar reconhecimento visual, dados industriais, supervisão contextual e interação do operador em uma interface aumentada acessível por dispositivos móveis.
Aplicação de machine learning em visão computacional para detecção de falhas em objetos
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-27) Pavanati, Gabriel Furtado; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595; http://lattes.cnpq.br/9266553120978850; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565
Este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de inspeção visual automa- tizada baseado em técnicas de machine learning aplicadas à visão computacional, com o objetivo de classificar em tempo real amostras de tampas como intactas ou violadas. A motivação para a adoção dessa abordagem reside na dificuldade de se de- senvolver algoritmos tradicionais suficientemente robustos para lidar com as variações presentes nas amostras, tais como reflexos metálicos, irregularidades superficiais e variações de ângulo de captura. O sistema foi desenvolvido utilizando o software NI Vision Builder AI (VBAI), no qual foram implementadas etapas de pré-processamento de imagem, binarização e classificação por aprendizado de máquina supervisionado. Para o treinamento do classificador, foram coletadas 200 imagens, igualmente distri- buídas entre as duas classes, e empregada a técnica de validação cruzada com 10 folds, garantindo maior confiabilidade na avaliação do desempenho do modelo. A fim de identificar a combinação mais eficiente, foram testadas todas as combinações possíveis entre os três algoritmos de classificação disponíveis, sendo eles o Nearest Neighbor, o K-Nearest Neighbor e o Minimum Mean Distance, e as três métricas de distância: euclidiana, máxima e de Manhattan. O melhor resultado obtido atingiu uma taxa média de acertos de 71%, valor que, embora indique a viabilidade da abordagem, não se mostrou suficiente para aplicação em ambiente produtivo real. A principal limitação identificada foi a impossibilidade de manipulação manual do vetor de características dentro do software utilizado, fator determinante para a precisão de classificadores baseados em machine learning. Como perspectivas futuras, sugere-se a utilização de ferramentas que permitam maior controle sobre o vetor de características, ou adoção de abordagens mais sofisticadas, como o deep learning, paradigma no qual o pró- prio sistema determina automaticamente as características mais relevantes de forma iterativa.
Integração de software CAM em célula robotizada para manufatura aditiva metálica
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-09) Kuner, Eduardo Costa; Teichmann, Erwin Werner; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; http://lattes.cnpq.br/2441263209207534; Bonacorso, Nelso Gauze; https://orcid.org/0009-0006-9991-7274; http://lattes.cnpq.br/9760955652884776; Poletti, Eduardo
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um fluxo digital para in- tegrar o sistema de manufatura auxiliada por computador (Computer-Aided Manufac- turing, CAM) ENCY a uma célula de manufatura aditiva por arco e arame (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) composta por dois robôs industriais de baixo custo com controladores Betrun. O estudo teve como objetivo permitir o planejamento, a simulação e a execução de trajetórias de deposição, superando a ausência de um pós-processador comercial e a utilização de arquivos proprietários em formato biná- rio. Adotou-se uma metodologia incremental, que envolveu a modelagem da célula virtual, a calibração dos modelos cinemáticos dos manipuladores, o desenvolvimento de um pós-processador personalizado, a implementação de um compilador para os arquivos do controlador e a exploração de estratégias de deposição com um robô re- orientando o substrato e o outro depositando material. A calibração geométrica do modelo cinemático, realizada com 31 pontos de teste por robô, reduziu o erro má- ximo dos modelos dos robôs soldador e manipulador de 4,751 mm para 0,034 mm e para menos de 0,001 mm, respectivamente. O fluxo desenvolvido converteu os dados de trajetória gerados no ambiente CAM em programas executáveis na célula física e possibilitou a fabricação de duas geometrias: um corpo de prova prismático, com di- mensões de 30 × 30 × 2 mm e substrato em posição fixa, e peças helicoidais com distância máxima entre hélices de 200 mm, fabricadas com reorientação do substrato pelo robô manipulador. As peças foram fabricadas por soldagem a arco com gás de proteção (Gas Metal Arc Welding, GMAW), utilizando arame de aço AWS ER70S-6 de diâmetro 1,0 mm como material de adição, chapas de aço ASTM A36 de 1/4 pol como substrato e mistura de 75% de Ar (argônio) e 25% de CO2 (dióxido de carbono) como gás de proteção. O corpo de prova prismático apresentou erros absolutos de 1,07 mm na largura, 0,80 mm no comprimento e 0,36 mm na altura. Nas peças he- licoidais, a revisão das trajetórias e dos parâmetros de soldagem reduziu o excesso de espessura e os defeitos superficiais, embora tenham permanecido desvios geomé- tricos e de posicionamento. Conclui-se que a integração realizada é funcional e cria uma plataforma para futuras pesquisas de manufatura aditiva metálica. No entanto, sua operação ainda depende de conhecimento especializado e de melhorias na cali- bração da célula, sobretudo no posicionamento relativo dos robôs, cujo erro residual máximo foi de ±13,973 mm, bem como no planejamento das trajetórias e na configu- ração das ferramentas.
Predição da geometria do cordão de deposição em Laser Cladding por aprendizado de máquina
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-07) Carminatti, Bruno Peloi; Bonin, Cassiano; https://orcid.org/0009-0006-9761-0391; http://lattes.cnpq.br/0248869270395562; http://lattes.cnpq.br/2707494509638312; Teichmann, Erwin Werner; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623
Este trabalho apresenta um sistema de aprendizado de máquina para prever a largura, a altura e a área da seção transversal do cordão depositado pela técnica a laser L- DED (Laser Directed Energy Deposition), em função dos parâmetros do processo. A principal contribuição é integrar, em um único fluxo, a extração automática da geometria a partir de imagens, a modelagem preditiva com restrições baseadas na física do processo, a quantificação da incerteza e uma ferramenta interativa de uso. O conjunto experimental reúne 36 anéis depositados sobre um eixo cilíndrico de aço AISI 1045 em rotação, com variação contínua dos parâmetros, totalizando 25.920 comandos em código G e um vídeo lateral do processo. As três dimensões foram medidas imagem por imagem por visão computacional, após corrigir uma defasagem de sincronização entre o vídeo e os comandos e adotar uma suavização temporal leve, que atenua o ruído sem destruir a variação real da geometria. Treinaram-se modelos XGBoost com restrições de monotonicidade físicas, com um Ridge polinomial como linha de base, validados anel por anel e por verificações de coerência física frente à potência e à velocidade. A avaliação prioriza o erro absoluto médio (da ordem de 0,12 mm para largura e altura), métrica diretamente interpretável na prática, em vez do coeficiente de determinação, cujos valores (entre 0,60 e 0,65) refletem a opção por preservar a variação real da geometria, sem recorrer a uma suavização agressiva que os elevaria artificialmente. A incerteza foi estimada por regressão quantílica conformalizada (CQR), alcançando cobertura empírica próxima de 80% nos dados avaliados. Por fim, uma interface gráfica reúne a predição pontual, a visualização das faixas de operação e a comparação de cenários, além de um modo de predição inversa que sugere os parâmetros mais próximos de produzir uma geometria-alvo.
Desenvolvimento de uma arquitetura para monitoramento e controle remoto de um dispositivo proprietário IoT baseado em ESP32
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2026-07-07) Souza, Stephanie Pereira; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766; Nunes, Alisson
A crescente adoção de aplicações baseadas em Internet das Coisas (IoT ) tem ampliado a necessidade de arquiteturas capazes de integrar aquisição de dados, comunicação, armazenamento e supervisão remota de dispositivos. Nesse contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma arquitetura de monitoramento e controle baseada em um hardware proprietário para aquisição de sinais digitais, integrado a um servidor, banco de dados e interface supervisória, permitindo o monitoramento remoto, o registro de eventos e o acionamento de dispositivos por meio da internet. A solução desenvol- vida utiliza uma placa proprietária baseada no microcontrolador ESP32, responsável pela aquisição dos sinais digitais, processamento dos eventos e controle das saídas digitais a relés. O sistema integra um servidor para gerenciamento das mensagens, persistência dos dados e disponibilização das informações por meio de uma interface web. Para atender às diferentes necessidades da aplicação, foram empregados os protocolos MQTT, utilizado na comunicação entre o servidor e o dispositivo embarcado, e HTTP, utilizado para o envio das notificações de retorno dos eventos de controle à interface supervisória. Além disso, foram implementados mecanismos de armazena- mento local em cartão SD e armazenamento remoto em banco de dados, permitindo a retenção, consulta e auditoria dos eventos gerados pelo sistema. A validação da arquitetura foi realizada por meio de testes funcionais e testes de estresse, avaliando seu comportamento em diferentes condições de operação e diferentes taxas de gera- ção de mensagens. Os resultados demonstraram o funcionamento integrado entre o dispositivo embarcado, servidor e interface supervisória, possibilitando o monitoramento remoto, o controle dos dispositivos e o registro confiável dos eventos. Os testes também permitiram identificar oportunidades de otimização e forneceram subsídios para sua evolução em trabalhos futuros.
Desenvolvimento de um sistema Web para anotação de imagens voltado às redes neurais artificiais profundas para detecção de objetos
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-25) Muller, Gero Gustavo; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565
A anotação de imagens tem se mostrado fundamental no avanço dos sistemas com- putacionais integrados à inteligência artificial, especialmente em visão computacional. Esses sistemas evoluíram notavelmente, com destaque para a detecção de objetos. As Redes Neurais Profundas (RNPs) desempenham papel crucial nesse avanço, gra- ças à sua habilidade em aprender representações de padrões visuais em imagens. No entanto, para alcançar a eficácia desejada, as RNPs precisam ser treinadas com bases de dados robustas. A anotação envolve a identificação detalhada de objetos em imagens, delineando suas características e classes. Este trabalho teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma aplicação web para facilitar a anotação de imagens, permitindo aos usuários demarcar regiões específicas em imagens. A solução foi cons- truída com tecnologias web modernas, visando compatibilidade, escalabilidade e uma interface intuitiva que otimiza a experiência do usuário. Além disso, foi implementada uma estrutura para integração, persistência e gestão dos dados anotados, facilitando o manejo de conjuntos de dados cruciais para o treinamento eficaz de RNPs.
Sistema de visão voltado para leitura de códigos 2D no âmbito da rastreabilidade industrial
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-28) Pagani, Luiz Henrique de Souza; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595
O presente trabalho, visa discorrer sobre o desenvolvimento e aplicação de um sistema de visão voltado a leitura de código 2D, mais especificamente códigos do tipo Data Matrix, os quais são utilizados no âmbito da rastreabilidade industrial, adicionando uma câmera específica para essa funcionalidade e integrando com a máquina de gravação dos códigos. O principal objetivo é implementar diretamente a ação da câmera na linha de produção, efetuando a leitura dos códigos, informando sucesso ou erro na gravação através da internet das coisas (IoT), que anteriormente eram feitos de forma manual. Além disso, controlar a movimentação de placas PCB através da comunicação com o sistema SmartSmema, e permitindo a interação do usuário com a implementação do GenIO, eliminando assim um dos gargalos da produção da fábrica. O desenvolvimento e validação deste projeto foram realizados em parceria com o Centro de Produção Cooperada da Fundação Certi (CPC) e a Fábrica Produza.
Improvement and characterization of additively manufactured EHLA3D surface properties
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2024-04-05) Silveira, Mikael Bueno da; Teichmann, Erwin Werner; Ko, Min-Uh; https://orcid.org/0009-0007-1205-4726; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; Santos, Luciano Amaury dos; https://orcid.org/0009-0003-1691-3891; http://lattes.cnpq.br/5707564608312497; Gasser, Andres; https://orcid.org/0000-0002-9169-5703; http://lattes.cnpq.br/2014472073803371
In response to the industrial demand for sustainable manufacturing solutions and technologies capable of producing and repairing high-complexity, cost-effective, and high-performance components, Additive Manufacturing (AM) emerges as a viable method for a wide range of materials susceptible to welding, including iron, nickel, titanium, and aluminum-based alloys. Among the array of AM processes, the Extreme High-Speed Laser Material Deposition 3D (EHLA3D) process distinguishes itself as a variant of Laser Metal Deposition (LMD). This method offers notable advantages, such as the capacity to fabricate intricate 3D parts by depositing metal at exceptionally high speeds, in thin layers, and incorporating combinations of materials with low weldability or distinct melting points. Moreover, it results in a smaller thermally affected zone compared to conventional LMD, and due to its proximity to the final geometry (near-net-shape), it entails fewer operations to achieve a part whose geometric shape approaches the desired final design. Nevertheless, the EHLA3D process yields final parts with inherent surface roughness attributed to the process conditions. Melted metal powder particles are projected onto the surface, adhering and generating characteristic process roughness. The current study investigates laser remelting as a post-processing step to refine surface finish, concentrating on the roughness and waviness of surfaces with two primary characteristics: narrow wall side surfaces with rougher finishes and flat tops representing the upper part of a component with roughness and waviness due to the clustering of multiple adjacent weld beads. Various parameters for remelting were considered, including beam diameter (1 mm, 2 mm, and 3 mm), feed rate (2 m/min, 5 m/min, 10 m/min, 20 m/min, and 30 m/min), overlap distance (30%, 50%, and 80%), and laser power (ranging from 200 W to 2700 W). Measurements using a White Light Interferometer (WIM) were conducted both before and after the remelting process to compare initial and final roughness and waviness values. The study demonstrates that improvements of up to 95.08% in narrow wall side surfaces and up to 76.6% in flat top surfaces are achievable. While waviness reduction on wall surfaces reached 72.24%, waviness on flat tops showed no significant improvement, remaining stable throughout the process.
Extreme high-speed laser metal deposition process: data acquisition for quality assurance by software solutions
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2024-04-05) Bloch, Murilo; Teichmann, Erwin Werner; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; Santos, Luciano Amaury dos; https://orcid.org/0009-0003-1691-3891; http://lattes.cnpq.br/5707564608312497; Gasser, Andres; https://orcid.org/0000-0002-9169-5703; http://lattes.cnpq.br/2014472073803371; Zimmermann, Max Gero; https://orcid.org/0009-0008-7848-4603
Esta tese concentra-se no desenvolvimento e aprimoramento de ferramentas de análise e monitoramento para o processo de Extreme High-Speed Laser Metal Deposition (Si- gla Alemã: Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen, EHLA). No âmbito das aplicações de Manufatura Aditiva (MA), e particularmente na Deposição de Metal a Laser (LMD), a busca pelo refinamento do processo abre caminho para a integração do processo EHLA (FRAUNHOFER, 2012). A tecnologia apresenta desafios na coleta eficiente e interpretação de dados devido à sua alta velocidade em comparação com o processo convencional (até 100 vezes mais rápido do que o LMD). Até o momento, exis- tem poucas ferramentas e uma limitada capacidade para monitorar o processo EHLA, correlacionar os dados adquiridos com os resultados do processo (particularidades, inconstâncias nas camadas, etc.) revela com mais detalhes a tecnologia, preparando-a para a indústria. Em resposta a esse desafio, propõe-se uma solução em software projetada para operar múltiplas câmeras de monitoramento por imagens, cada uma com uma alta taxa de quadros por segundo, correlacionando as fotografias à coorde- nadas da peça pelo Controle Numérico Computadorizado (CNC). Este trabalho tem por objetivo não só a busca por avanços no processo, mas também produzir insights significativos do processo EHLA, impulsionando a compreensão das complexidades e maximizando seu potencial para a indústria.
Desenvolvimento de um sistema para a verificação de placas de circuito impresso em Jiga de Teste
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-27) Aguiar, Erik Pedro Bezerra de; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; http://lattes.cnpq.br/5103715223775062; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565
O desenvolvimento de ferramentas, utilizando visão computacional, capaz de identificar padrões, falhas ou condições desejadas em ambientes industriais é uma técnica que já vem sendo utilizada há algum tempo. Este Trabalho de Conclusão de Curso apresenta o desenvolvimento e a validação de um sistema de visão computacional aplicado à identificação de padrões e falhas em processos industriais. A pesquisa foi conduzida no setor de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) da Intelbras, com o objetivo de avaliar a viabilidade dessa tecnologia para automação e aumento da produtividade em atividades de alta repetibilidade. A solução proposta consiste na implementação de um sistema de visão computacional, avaliando e medindo as regiões de interesse, aliado a um protótipo de jiga de testes, possibilitando a validação experimental do método. Além do software, foi desenvolvido o suporte físico necessário para a realização dos testes, evidenciando uma abordagem multidisciplinar da Engenharia Mecatrônica. Os resultados obtidos fornecem subsídios para futuras aplicações em ambientes produtivos.
Desenvolvimento de um aplicativo para a avaliação do processo de torneamento em função de indicadores relacionados com o tripé da sustentabilidade
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-28) Yoshida, Igor; Schlickmann, Marcelo Niehues; https://orcid.org/0000-0002-2370-7338; http://lattes.cnpq.br/7393376860603375; http://lattes.cnpq.br/4482246908187612; Linck, Eduardo Antonio; http://lattes.cnpq.br/5342764908912695; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595
Dentre os diversos maquinários de fabricação industrial, o torno se destaca como um dos equipamentos mais antigos e amplamente utilizados na manufatura, devido à sua simplicidade e acessibilidade de manuseio. No entanto, assim como outros equipamentos industriais, a aplicação de conceitos de sustentabilidade nesse processo de usinagem ainda é pouco considerada. A necessidade de avaliar esses equipamentos com base em indicadores de sustentabilidade tem impulsionado estudos sobre o impacto da manufatura sustentável tanto no desenvolvimento de novas máquinas quanto em sua operação. Neste contexto, este trabalho propõe a criação de um sistema, na forma de um aplicativo, para apresentar e armazenar os indicadores selecionados de sustentabilidade, possibilitando a avaliação do impacto da operação de torneamento nos aspectos econômicos, ambientais e sociais, alinhando-se ao conceito do tripé da sustentabilidade.
Desenvolvimento de um protótipo compactador de latas e garrafas do projeto Reverse Vending Machine
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2025-02-26) Basquiroto, Gabriel De Oliveira; Rodrigues, Jean Paulo; http://lattes.cnpq.br/7041705069840708; http://lattes.cnpq.br/2926783419387421; Bonacorso, Nelso Gauze; https://orcid.org/0009-0006-9991-7274; http://lattes.cnpq.br/9760955652884776; Sakurada, Eduardo Yuji; https://orcid.org/0009-0006-9828-4508; http://lattes.cnpq.br/0761568513160498
Este trabalho de conclusão de curso descreve o desenvolvimento de um protótipo de compactador de garrafas PET e latas, com o objetivo de contribuir para a eficiência do processo de reciclagem. O projeto foi realizado em equipe, com a parceria do laboratório da UFSC. O autor participou das atividades de pesquisa e desenvolvimento nas áreas de automação, elétrica e eletrônica, na programação em Ladder, integração e os testes de sensores e atuadores elétricos do protótipo. No sistema desenvolvido, cada lata ou garrafa depositada na máquina gera um crédito para o usuário, que é identificado ao realizar a ação. O projeto envolveu aspectos mecânicos, elétricos, eletrônicos, computacionais e de automação. Foi utilizado o protocolo Modbus para a comunicação entre os periféricos, além da conexão à internet para o acesso ao banco de dados, que contém informações sobre os usuários e as embalagens aceitas. O principal objetivo do protótipo é reduzir o volume das embalagens depositadas, permitindo um armazenamento mais eficiente na máquina de venda reversa e, consequentemente, contribuindo para um processo de reciclagem mais eficaz. A interface homem-máquina (IHM) foi desenvolvida por meio de um monitor, permitindo que o usuário interagisse de forma intuitiva com o sistema. Além disso, o projeto incluiu o desenvolvimento do painel elétrico, dos acionamentos elétricos e da automação da máquina.

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