Trabalho de Conclusão de Curso

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Integração e avaliação de melhorias em impressora 3D com cinemática delta invertida
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-12-20) Rocha, Vinícius Camilo da; Sabino Netto, Aurélio da Costa; https://orcid.org/0009-0008-6713-7497; http://lattes.cnpq.br/7455199965223465; Santana, Leonardo; https://orcid.org/0000-0003-0361-940X; http://lattes.cnpq.br/5590318956612448; Andrade, Luiz Fernando Segalin de; https://orcid.org/0000-0002-7001-2686; http://lattes.cnpq.br/2459375682937699
A manufatura aditiva passa por um momento exponencial de crescimento, vem sendo descoberta como solução para muitos problemas. Sua aplicabilidade vai além da proposta inicial à prototipagem e meio industrial, sendo possível para construção civil, passando ainda pela medicina e serviços de customização. Uma das tecnologias mais populares é a extrusão de material, processo pelo qual o material é aquecido e extrudado através de um bico de diâmetro calibrado e depositado em uma plataforma onde a peça é fabricada por sucessivas camadas. Existe uma gama de materiais utilizados com esse método, os polímeros possuem forte aplicação e dentre eles há a família conhecida como polímeros de engenharia de alta performance, como o Politereftalato de etileno (PET), polieterimida (PEI) ou o poli-éter-éter-cetona (PEEK), essa família permite substituição de metais em algumas aplicações, porém são difíceis de serem processados em impressoras 3D comuns, pois requerem temperatura de trabalho (extrusão, mesa e câmara) elevados. Para a impressão dessa classe de materiais a configuração delta invertida se mostra promissora, pois nela temos a possibilidade de enclausuramento do conjunto mecânico e eletrônico da área de impressão, menor massa com a movimentação da mesa ao invés da estrutura para extrusão e ainda possuir o volume de impressão na parte superior próximo ao bico extrusor que concentra o ar aquecido. Uma máquina delta invertida já vinha sendo estudada e desenvolvida dentro da engenharia mecatrônica do IFSC e havia pontos de melhorias apontados em trabalhos anteriores, como a mecânica para evitar ondulações nas peças finais, alteração da mesa de fabricação com temperatura maior e ainda integração de sistema de aquecimento da câmara. O Objetivo do trabalho foi aplicar as melhorias necessárias para que se alcance os requisitos para impressão. Após as alterações realizadas na máquina e utilizando o ABS para impressão de peças e posterior medições e avaliações estatísticas da qualidade das peças impressas, foi aprimorado a precisão de ± 0,27 mm para ± 0,08 mm e a implementação de nova mesa de fabricação com temperatura de trabalho 180º C, a anterior era limitada a 100º C. Esses pontos são importantes para dar continuidade ao desenvolvimento da máquina para a impressão de polímeros de engenharia em alta temperatura e possibilita estudos que possam vir a ser aplicados com sua utilização.
Estudo sobre a utilização de imagens sintéticas na criação de modelos de classificação empregando redes neurais convolucionais
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-12-12) Vieira, Leticia Mello; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565; http://lattes.cnpq.br/8305550065730421; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Sousa, André Roberto de; http://lattes.cnpq.br/3529253381184642; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304
Esse trabalho teve como objetivo estudar a efetividade da utilização de dados sintéticos na criação de modelos de classificação utilizando redes neurais convolucionais. Foram abordados conceitos, técnicas e metodologias para entendimento sobre a aplicabilidade de redes neurais convolucionais modelada para classificação de objeto. Inicialmente foi realizada uma seleção do caso de uso através da análise bibliográfica de trabalhos correlatos a fim de comparar diferentes desenvolvimentos e soluções já obtidas. Em seguida, foi criada a base de dados sintéticos para desenvolvimento do projeto com o auxílio dos software de modelagem 3D, Blender e SolidWorks. Com a base de dados pronta, iniciou-se a implementação dos algoritmos e criação do modelo de classificação utilizando a biblioteca de programação Fastai e a plataforma online Google Colaboratory. Nessa etapa foram realizados testes e ajustes de parâmetros que forneceram à rede um treinamento eficaz para alcançar resultados adequados. Uma vez que o algoritmo esteve bem ajustado, foram analisadas e apresentadas as decorrências com imagens sintéticas e imagens reais, levando em consideração os fatores mais relevantes.
Pulmoscanner: sistema embarcado para monitoramento da respiração baseado no CI AFE4300
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2023-01-25) Scheibler, Douglas Klafke; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; http://lattes.cnpq.br/5812691897854979; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Melo, Francisco Edson Nogueira de; http://lattes.cnpq.br/1461252804817214
A respiração, um evento fisiológico básico e essencial para o ser humano, pode apresentar variações de acordo com aspectos da saúde do mesmo. Esses parâmetros podem ser um forte indicador de doenças cardiovasculares, agravamento nos quadros clínicos ou até mesmo indicativos de overdose. A partir dessas informações, faz-se necessário a avaliação acessível e facilitada dos parâmetros respiratórios, possibilitando a tomada de decisões rápidas por parte dos profissionais de saúde. Desse modo, o presente trabalho buscou o desenvolvimento de um equipamento de qualidade e baixa manutenção que atenda aos requisitos de uma medição de sinais, mantendo a qualidade dos dados. O trabalho foi desenvolvido a partir da utilização do circuito integrado AFE4300, aplicando diversas equações que levassem em conta o posicionamento adequado dos eletrodos (sensores) e os parâmetros importantes nas medições. Alguns resultados promissores foram obtidos a partir da coleta de dados, possibilitando ainda o desenvolvimento de um software mais eficiente.
Implementação de hardware para tomografia de impedância elétrica baseado no circuito integrado AD5933
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2023-01-20) Souza, Paulo de; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Melo, Francisco Edson Nogueira de; http://lattes.cnpq.br/1461252804817214
A tomografia por impedância elétrica (TIE) é uma técnica de medição recente que cada vez mais tem-se estabelecido nos mais diversos campos como o da medicina, indústria e geologia, já que promove ensaios e testes não destrutivos e não invasivos com um baixo custo. Nesta monografia, propõe-se a utilização do circuito integrado AD5933 como componente central no desenvolvimento de um sistema TIE. Utilizando-se um micro sensor com 16 eletrodos planares e adotando-se um novo protocolo de medição (com auxílio de multiplexadores), pode-se implementar a solução do problema inverso e, por fim, reconstruir a distribuição de condutividade no interior do sensor.
Projeto de fabricação de um desumidificador para papel cartão de 300 g/m² com resina Hotmelt e filamentos de Impressora 3D
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2023-01-09) Pereira, Vinicius da Silva; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Sakurada, Eduardo Yuji; https://orcid.org/0009-0006-9828-4508; http://lattes.cnpq.br/0761568513160498
O projeto submetido consistiu na concepção, desenvolvimento e confecção de um sistema de controle PID para o uso em um desumidificador de papéis, que opera por transferência de calor, com intuito de controlar a umidade. Teve como propósito o uso em papéis com resina hotmelt e filamentos de impressoras 3D de forma a atender uma demanda industrial. O conceito e as soluções de requisitos do sistema foram definidos através de avaliações de alternativas e métodos de análise, satisfazendo condições do projeto. Os resultados, por sua vez, demonstraram o sucesso esperado, por validar o uso do aparato com o sistema em malha fechada e de forma geral alcançar os objetivos propostos.
Dispositivo IoT para monitoramento de atletas no futebol
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-22) Moresco, Henrique Ternes; Dias, Roberto Alexandre; https://orcid.org/0000-0002-6923-8055; http://lattes.cnpq.br/1513228263359192; http://lattes.cnpq.br/7338457142365525; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um dispositivo cujo funcionamento tem como base Internet das Coisas e tem como objetivo o monitoramento de sinais vitais e movimentos por meio de sensoriamento, para análise de desempenho de atletas em tempo real. Com a tecnologia de hoje, é possível facilitar a recuperação de atletas, minimizar prejuízos de uma lesão e entender melhor os aspectos do desempenho de cada um, a partir de dados obtidos do seu corpo. As principais aplicações para o protótipo são o monitoramento de dados de jogadores em treinos, reabilitações físicas ou situações de jogo, contudo, ele é focado principalmente na recuperação de performance de atletas, seja após uma lesão, perda de condicionamento físico ou pela necessidade de aprimoramento em algum aspecto específico do esporte praticado. Dessa forma, o dispositivo agrega dados para um acompanhamento próximo e específico, com acesso simples, onde será possível verificar a própria evolução, além de viabilizar melhores estratégias para o jogo, baseadas nas principais vantagens identificadas de cada jogador. O desenvolvimento é inspirado nas tecnologias de Wireless Body Area Network (WBAN), as quais têm grande potencial para revolucionar o futuro da tecnologia de saúde e já são muito utilizadas em diversos esportes, sem oferecer qualquer restrição as atividades normais de um atleta. O dispositivo destaca-se por estar localizado onde a coleta das informações será mais relevante, visto que as tecnologias atuais não são posicionadas estrategicamente em relação à obtenção de dados. Por isso, o diferencial está no fato de o dispositivo estar onde o atleta realiza o movimento ligado ao esporte. Para o protótipo desenvolvido, foram utilizados um acelerômetro, um GPS, e um sensor de batimento cardíaco. As informações registrados pelos sensores foram enviadas usando MQTT e Node-RED, para um banco de dados no Airtable. Para a visualizar e acompanhar o desempenho do jogador, a solução ainda possui um painel no Google Data Studio. O dispositivo foi levado para o gramado e testado em uma situação similar a de treino, onde o jogador realizou chutes, deslocamentos, domínios e passes usando o dispositivo, gerando resultados para análise do desempenho.
Análise da viabilidade operacional, econômica e sustentável da conversão de veículos à combustão para tração elétrica
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-22) Carvalho, Ellen Amorim de; Vandresen, Marcelo; https://orcid.org/0000-0003-1542-4941; http://lattes.cnpq.br/5053583363783911; http://lattes.cnpq.br/0719949514960282; Alves, Douglas Deni; http://lattes.cnpq.br/1073464779754633; 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
O presente trabalho tem o objetivo de colaborar com o desenvolvimento tecnológico e social que integram a temática dos 17 Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODSs) da ONU, através da conversão de veículos à combustão para tração elétrica, utilizando como base técnico-científica um projeto de pesquisa e desenvolvimento da instituição de ensino superior do presente documento. O estudo também aborda aspectos técnicos, financeiros sustentáveis que envolve a temática da mobilidade elétrica. Para a tomada de decisão, é proposto a utilização da análise multicritério que traz uma visão mais integralizada dos aspectos envolvidos e o ponto de vista das partes interessadas que influencia diretamente no processo da tomada de decisão. A análise também fornece uma avaliação global baseada no emprego de diversos indicadores para os efeitos esperados.
Retrofitting de uma máquina de medir formas para avaliação da circularidade
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-08-23) Souza, João Gustavo Bastos de; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; http://lattes.cnpq.br/5564349380293670; Sousa, André Roberto de; http://lattes.cnpq.br/3529253381184642; Bonacorso, Nelso Gauze; https://orcid.org/0009-0006-9991-7274; http://lattes.cnpq.br/9760955652884776
A empresa Scitec trabalha com a realização de ensaios de qualidade para a homologação de produtos em diferentes áreas. Para tanto, os ensaios de desvio de circularidade são essenciais para essa atividade, bem como para a emissão de certificados e validação de processos de fabricação. Para a demonstração é preciso apresentar um valor da distância mais o erro encontrado em cada ponto da seção do cilindro e construir um gráfico polar. A empresa em questão possui um equipamento defasado tecnologicamente e com algumas funcionalidades inoperantes. É necessário avaliar o que está inoperante e fazer a readequação tecnológica visando a total operação automática e integrada da máquina. Analisar quais sensores são essenciais para o processo. Verificar em que ponto os sinais dos sensores devem ser colhidos e montar fisicamente a solução adequada. Então devido aos requisitos e restrições foi escolhido o sistema de aquisição de dados da National Instruments MyDAQ com interface do Labview e também capaz de exportar um documento dos resultados dos ensaios.
Técnicas de resfriamento do cordão na manufatura aditiva por soldagem a arco
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-08-18) Rampinelli, Luca Alfaro; Teichmann, Erwin Werner; https://orcid.org/0000-0003-0951-9151; http://lattes.cnpq.br/7025880167651493; http://lattes.cnpq.br/2878498976024095; Bonacorso, Nelso Gauze; https://orcid.org/0009-0006-9991-7274; http://lattes.cnpq.br/9760955652884776; Marques, Mairon Figueiredo; http://lattes.cnpq.br/1506242122648531; Gohr Júnior, Raul; http://lattes.cnpq.br/4294859393404798
Devido aos avanços na área de fabricação de metais, a demanda e a busca pela redução do tempo de produção de peças, visando o aumento da produtividade, cresceram proporcionalmente. Dada a facilidade de automação dos processos de soldagem, estes começaram a ser utilizados de várias maneiras a ponto de possibilitar a produção de peças através da deposição de cordões de solda um sobre o outro, processo também conhecido como manufatura aditiva com arco elétrico e arame (WAAM - Manufatura Aditiva por Deposição a Arco). A manufatura aditiva pode ser implementada de várias maneiras, desde o uso de compósitos plásticos FDM (Fused Deposition Modeling), sinterização a laser, solda a plasma e MIG/MAG (Metal Inert e Metal Active Gas Welding). O processo de soldagem MIG/MAG aditiva, devido à alta potência do arco elétrico, libera uma grande quantidade de calor que, se não for tratada adequadamente, pode comprometer a peça. A solução proposta visa utilizar um bocal de gás dedicado, para a saída de CO2 (dióxido de carbono) responsável pelo resfriamento da peça a ser fabricada. Este método aproveita a queda natural de temperatura que ocorre no gás devido a sua descompressão. Finalmente, os resultados obtidos são comparados com o processo de fabricação equivalente, com resfriamento por ar comprimido e sem resfriamento forçado. Este trabalho pretende comparar entre os processos de resfriamento propostos e seu impacto na qualidade e geometria da peça produzida.
Avaliação de algoritmos de Machine Learning para detecção de falhas em refrigeradores
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-22) Lopes, Mateus Weiss; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; Dias, Roberto Alexandre; https://orcid.org/0000-0002-6923-8055; http://lattes.cnpq.br/1513228263359192; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623
Nos dias atuais, a conservação de alimentos e outros materiais perecíveis em nossos lares só é possível com a utilização dos refrigeradores domésticos. O mau funcionamento de um refrigerador leva a deterioração dos produtos em seu interior, gerando transtorno ao ambiente familiar. Uma solução encontrada para prevenção e detecção de falhas em refrigeradores foi a utilização do machine learning como ferramenta para monitorar certos dados em busca de detectar possíveis falhas antes que elas ocorram. A metodologia usada é do processo unificado, processo esse centrado na arquitetura, iterativo e incremental. A obtenção dos dados e sua organização se deu através de pontos de medições importantes relacionados a defeitos em refrigeradores. O algoritmo utilizado neste trabalho foi obtido da avaliação de três modelos diferentes da biblioteca sckitlearn. Para escolher o melhor modelo usou-se a métrica de acurácia, revocação e precisão. O melhor resultado foi obtido com o modelo RandomForestClassifer, que apresentou acurácia de 94%, revocação de 100% e uma precisão de 90%. Conclui-se que o modelo satisfaz o projeto e serve como indício do potencial do uso destas tecnologias na indústria de refrigeração, com a utilização de sensores de temperatura na entrada do termostato e um transdutor de corrente em série com a alimentação do refrigerador.
Flexibilização de robô industrial de soldagem via o desenvolvimento de acoplador de ferramenta
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-28) José, Leonardo; 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; Cunha, Raimundo Ricardo Matos da; https://orcid.org/0000-0001-8564-9500; http://lattes.cnpq.br/3523170418967565
Com o surgimento da indústria 4.0 empresas no mundo todo se veem obrigadas a aderir aos novos modelos ágeis e flexíveis, propostos pela quarta revolução industrial, sendo que no processo de soldagem, empregado na indústria Brasileira e mundial, não é diferente. Cada vez mais é possível ver células de soldagem utilizando robôs para manipular objetos ou soldá-los, a exemplo das linhas produtivas automobilísticas. Visando proporcionar uma solução de baixo custo e de cunho nacional na área de soldagem robotizada, o presente trabalho descreve o processo de idealização, desenvolvimento e teste de um acoplador para múltiplas ferramentas de soldagem. A utilização de um acoplador automático para múltiplas ferramentas possibilita reduzir o tempo para a troca de efetuadores finais, agrega autonomia para o robô executar diferentes tarefas e evita o risco do operador se acidentar no espaço de trabalho do robô. O acoplador desenvolvido utiliza um sistema de garra pneumática para segurar e soltar automaticamente uma tocha de solda, esse sistema é eficiente pois ao soltar a ferramenta possibilita que a garra pneumática possa ser utilizada para posicionar uma nova peça. O desvio padrão em X e Y do robô Fanuc M10iA utilizando o dispositivo ficou em +/- 0,002 mm, valor aceitável para um processo de soldagem industrial. O equipamento foi feito em aço e alumínio, pesando no total 3,11 kg. Ao realizar a programação da trajetória verificou-se que o encaixe com o suporte da ferramenta não se mostrou adequado, sugerindo revisão do projeto.
Aplicação de algorítmos do Automated Machine Learning em um cenário relevante
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-18) Schmitt, Pedro Henrique Bunn; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; http://lattes.cnpq.br/4120724094227587; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Noronha Neto, Mário de; https://orcid.org/0000-0002-5379-9931; http://lattes.cnpq.br/7006158843532073
O conceito de inteligência artificial consiste no desenvolvimento de sistema computa- dorizados que realizam tarefas análogas a inteligência humana. Oficializado em 1959, o termo toma relevância no mundo da tecnologia e dele surgem inúmeras ramifica- ções, entre elas a do Machine Learning e posteriormente o Automated Machine Lear- ning. Este trabalho teve como objetivo experienciar a utilização do AutoML (Automated Machine Learning) em uma aplicação de predição da temperatura de rotores de um conjunto de dados de motores elétricos. Apresentou-se os conceitos de inteligência artificial e suas ramificações, os de modelos de aprendizado do Machine Learning, quais sejam, Modelo de Aprendizado Supervisionado, Não Supervisionado e Refor- çado. Foram vistos artigos que traziam comparações entre métodos tradicionais como Deep Learning e Machine Learning, em comparação ao presente método de estudo nas áreas de saúde e meio ambiente. Após a apresentação do tema e uma pequena contextualização sobre o campo de atuação da área, foi demonstrado qual o caminho percorrido até o encontro do modelo para predição da temperatura do rotor, evidenci- ando de modo gradual os programas, bibliotecas e códigos utilizados. Por fim, foi feita apresentação e comparação dos resultados do algoritmo encontrado em relação aos resultados disponíveis na plataforma Kaggle. O objetivo foi apresentar como foi reali- zado a criação de modelos de Automated Machine Learning e a aplicação do mesmo para um conjunto de dados foi plenamente atingido através da produção e publicação dos Notebooks e este foi alcançado. Nesta pesquisa foi encontrado um algoritmo de Machine Learning para o conjunto de dados de motores elétricos capaz de fazer pre- dições da temperatura dos rotores apresentando assim resultados promissores. No entanto, entende-se necessárias outras pesquisas buscando adquirir conhecimento e aprofundamento no assunto.
Montagem de uma bancada pneumática para implementação de técnicas de controle de posição
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-20) Faber, Eduarda; Sakurada, Eduardo Yuji; https://orcid.org/0009-0006-9828-4508; http://lattes.cnpq.br/0761568513160498; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; Dec, Marlus; http://lattes.cnpq.br/3322377791593463; Rosa, Taylor Soares; http://lattes.cnpq.br/9481649773602628
A pneumática é o campo da engenharia relacionado com os gases ou ar comprimido. É também o estudo da conversão da energia pneumática em energia mecânica. A principal propriedade do ar é a sua compressibilidade, é com isto em mente que os equipamentos de pneumática são desenvolvidos. Por conta das suas características, atualmente, os sistemas pneumáticos vêm sendo integrados a sistemas de controle, principalmente nas linhas de montagens de embalagens, envasamento, movimenta- ção e transporte de materiais. Este trabalho aborda o desenvolvimento de uma ban- cada pneumática para testes de controle de posição, com o objetivo de oferecer aos alunos do Instituto Federal de Santa Catarina, um equipamento adequado para a re- alização de testes e aprimoramento do aprendizado. Para a montagem da bancada pneumática foi desenvolvido um módulo de integração, visando a possibilidade de fazer ensaios com diferentes tipos de controladores como arduíno, CLP`s, raspberry, entre outros. A bancada foi validada através de um controlador PID através de um computador, conectado a um módulo DAC (Digital To Analog Converter). No geral, a montagem da bancada obteve sucesso, com uma única ressalva de possuir uma área de zona morta presente na válvula direcional proporcional, o que resulta em um con- trole final impreciso.
Estudo e implementação de técnicas de aumento de dados para aplicações de redes neurais convolucionais
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-21) Lirio, Thiago Gonçalves; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; http://lattes.cnpq.br/7026037877115909; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855
As redes neurais artificiais (RNA’s), são sistemas computacionais cujos modelos são baseados nas estruturas do cérebro humano. Dentre os tipos de RNA’s existem as redes neurais convolucionais, também conhecidas como CNN’s. As Redes Neurais Convolucionais são treinadas a partir de imagens de conjuntos de dados de treinamento. A rede neural é tão boa quanto os dados que você alimenta. Porém, às vezes não é possível ter a quantidade de imagens suficientes para se obter uma precisão e acurácia julgadas necessárias para aplicação. Pensando em criar uma ferramenta que auxilie a melhorar os Datasets já existentes, foi criado um software com interface gráfica para gerar mais imagens utilizando as técnicas de aumento de dados. É um sistema executável que realiza transformações geométricas e adiciona ruído gaussiano. Esse sistema foi testado em relação às suas funcionalidades, tempo de geração de imagens e consumo de memória e capacidade de processamento. Nestes testes foi possível confirmar que utilizar este tipo de sistema é mais rápido, do que realizar a programação do aumento de dados durante a implementação de uma rede neural.
Estudo e avaliação da plataforma computacional embarcada NVIDIA Jetson NANO para aplicações de redes neurais convolucionais na borda
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-08-08) Mendes, Lucas Martins; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; http://lattes.cnpq.br/9633596954727667; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595
Este trabalho propoê avaliar e explorar a integração entre aplicações de aprendizado de máquina baseados em redes neurais convolucionais (RNC) e sistemas embarcados, no contexto da visão computacional e da metodologia da computação de borda e processamento de dados distribuído. De forma a poder se explorar adequadamente os tópicos levantados, serão abordados os conceitos, tecnologias e metodologias funda- mentais à compreensão e aplicação de redes neurais artificiais, e como isto interage com as particularidades de sistemas embarcados. Será apresentados os fundamentos de redes neurais artificiais e RNC, quais seus subcomponentes e particularidades relevantes. Em seguida será descrito as principais plataformas de hardware utilizadas com RNCs e introduzido a plataforma selecionada para esta comparação, a NVIDIA Jetson NANO, além de outras relevantes também consideradas. Também será des- crita a metologia chamada de “computação em borda” e como ela complementa os conceitos previamente explorados. Para poder adequadamente comparar as platafor- mas escolhidas, serão caracterizados critérios como consumo de energia, tempo de execução, uso de memória, etc e sua relevância. Na implementação das aplicações teste, foi utilizado a biblioteca FastAI e a linguagem de programação Python para poder rapidamente desenvolver aplicações utilizando redes neurais convolucionais baseadas em arquiteturas bem documentadas. Em seguida, é apresentado os bancos de dados selecionados como ferramenta de comparação e suas características e composição. Finalmente, são expostos os resultados obtidos para cada banco de dados selecionado e em seguida estes são discutidos em relação aos critérios de avaliação levantados anteriormente. Pode-se concluir que, apesar da complexidade inerente da plataforma, é viável se utilizar ferramentas de aprendizado de máquina em conjunto de sistemas embarcados para atender demandas reais e que existe grande potencial a se explorar neste tipo de implementação.
Desenvolvimento de programa de construção de imagem obtida por meio de aparelhos de tomografia de impedância
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-19) Richartz, Daniel; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304; Melo, Francisco Edson Nogueira de; http://lattes.cnpq.br/1461252804817214
Para os profissionais da área de saúde, é de suma importância a capacidade de iden- tificar e visualizar regiões do corpo humano em busca de possíveis variações que possam comprometer o bem estar do paciente. No entanto, nem todas as partes vitais do corpo humano são de fácil observação, como os pulmões, sendo necessário o uso de aparatos de tomografia, capazes de visualizar estruturas anatômicas por meio de radiografia. Aparelhos esses que são caros e emitem radiação, o que impede o uso contínuo em pacientes em seus leitos. Uma solução para aparelhos que possam ser utilizados continuamente em leitos de UTI, são EIT, Electrical Impedance Tomography, ou traduzindo tomografia por impedância elétrica conhecido pela sigla TIE. Esses aparelhos têm a possibilidade de serem utilizados de forma contínua, seu funciona- mento se dá através de correntes elétricas que percorrem o corpo do indivíduo, que retorna ao aparelho com variações de intensidade. Esse trabalho tem como objetivo o desenvolvimento do software de reconstrução de imagem, de forma a possibilitar a visualização de dados obtidos por aparelhos de tomografias de impedância, aplicando o software a sistemas embarcados.
Retrofitting de esteira de uso humano para testes ergométricos em ratos e camundongos de laboratório
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-29) Rosa, Leonardo Gonçalves; Noll, Valdir; https://orcid.org/0000-0002-5871-2540; http://lattes.cnpq.br/4775072273443766; http://lattes.cnpq.br/1102601115120542; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; Kunzler, Deborah de Camargo Hizume; https://orcid.org/0000-0002-7954-3192; http://lattes.cnpq.br/9646859757749934
Por meio do exercício físico aeróbico (EFA) regular, desencadeiam-se várias adaptações orgânicas que beneficiam o organismo. No âmbito do sistema respiratório, especificamente, a prática de exercício físico resulta em redução significativa da sintomatologia e intensificação das capacidade ventilatória, tanto em afecções pulmonares agudas como crônicas. Em âmbito laboratorial, para simular tais situações, o EFA pode ser realizado em esteira de uso humano. Não obstante, a adaptação realizada em cada estudo não é padronizada, e a metodologia utilizada tem apresentado um caráter heterogêneo. Portanto, o objetivo deste projeto é a realização de uma adaptação de uma esteira (retrofitting) de uso humano para ser uma esteira de uso laboratorial, e permitir realizar testes ergométricos em animais, especialmente em murinos (ratos e camundongos), Para isso utilizou-se um microcontrolador ESP32 associado com um microcontrolador Arduino Nano, deixado exclusivamente para medir a velocidade. A ESP32 realiza comando e controle em geral da esteira, bem como controla a interface gráfica (IHM) interativa com o usuário. A esteira opera em três modos diferentes: Normal, Teste de Capacidade Física Máxima (TCFM) e Treinamento Físico Aeróbio (TFA). O Arduino Nano está exclusivamente associado ao encoder, para medir a velocidade da esteira. Este encoder está acoplado mecanicamente por meio de uma adaptação realizada no eixo da esteira. A velocidade da esteira é o resultante da medição do encoder e de um software embarcado, cujos resultados se mostraram satisfatórios. A Interface Humano-Máquina desenvolvida em uma tela gráfica LCD permite ao usuário visualizar e controlar todo o sistema, de acordo com vários modos de funcionamento. Por fim, o controle da velocidade se mostrou robusto para vários testes, e a medição de velocidade se mostrou virtualmente igual ao valor real, satisfazendo os requisitos de projeto.
Desenvolvimento de um sistema web para cálculo e dimensionamento do motor e pack de baterias para conversão em veículo elétrico
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-19) Vargas, Éverton Jorge Bittencourt de; Stivanello, Maurício Edgar; https://orcid.org/0000-0002-2800-6477; http://lattes.cnpq.br/9883924718938623; http://lattes.cnpq.br/0184226946657400; Gomes, Gregory Chagas da Costa; https://orcid.org/0009-0008-3880-1432; http://lattes.cnpq.br/2031044813185855; Dias, Roberto Alexandre; https://orcid.org/0000-0002-6923-8055; http://lattes.cnpq.br/1513228263359192
O desenvolvimento das tecnologias e a discussão por meio de transportes mais sustentáveis têm propiciado o aumento no interesse pelos veículos elétricos. Nesse contexto, empresas automobilísticas conceituadas no ramo, assim como, faculdades e startups começaram a investir nesse setor. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema web para cálculo e dimensionamento do motor e pack de baterias para o Projeto P&D 05697-0219/2019 - Inserção de Veículos Elétricos em Frotas Públicas, através da Conversão de Veículos à Combustão para Tração Elétrica do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC) – Câmpus Florianópolis. Para o desenvolvimento deste TCC foram realizadas pesquisas de abordagem qualitativa e bibliográfica para a construção de uma plataforma com ReactJS que agiliza todo o processo de cálculos. Por fim, são apresentados os resultados de um estudo de caso para conversão de um veículo Volkswagen Gol 2008 e, posteriormente, são apresentados os resultados da conversão de uma Fiat Fiorino pelo projeto de pesquisa em mobilidade elétrica do IFSC.
Plataforma de código aberto para desenvolvimento de aplicações IOT
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-07-22) Mesquita, Felipe D'avila; Melo, Francisco Edson Nogueira de; http://lattes.cnpq.br/1461252804817214; http://lattes.cnpq.br/7245939309335592; Picinin Junior, Delcino; http://lattes.cnpq.br/9280672702167595; Mota, Francisco Rafael Moreira da; https://orcid.org/0000-0002-1189-8026; http://lattes.cnpq.br/2597518275419304
O desenvolvimento de projetos eletrônicos com recursos de Internet das Coisas (do inglês, Internet of Things - IoT) se beneficia de grandes avanços em ferramentas e plataformas de código livre. Muitos produtos comerciais, industriais e soluções didáticas baseiam-se em hardware livre para seus componentes conectados, e usam de programas de código aberto para programar estes sistemas. Além do hardware e software embarcados, estes produtos conectados precisam de um servidor para armazenar dados compartilhados entre o sistema eletrônico e aplicativos web. As plataformas de servidor IoT existentes tendem a ser proprietárias, e, mesmo que fáceis de usar, possuem limitações nos recursos disponibilizados gratuitamente. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma plataforma/serviço livre e de código aberto para sistemas IoT. O produto desenvolvido está instalado em um servidor, podendo ser usado de maneira gratuita e fácil. Por ser livre e de código aberto, pode ser instalado em qualquer máquina, bem como ter seu código modificado. O trabalho também apresenta exemplos de uso do produto desenvolvido.
Projeto de pesquisa e desenvolvimento de um triturador para o beneficiamento de conchas
(Instituto Federal de Santa Catarina, 2022-03-15) Justino, Vitor Wagner; Sousa, Gabriel Costa; http://lattes.cnpq.br/8257246893790792; http://lattes.cnpq.br/2593196839478253; Regis, Adriano; https://orcid.org/0009-0007-4297-2683; http://lattes.cnpq.br/9251542271656463; Andrade, Luiz Fernando Segalin de; https://orcid.org/0000-0002-7001-2686; http://lattes.cnpq.br/2459375682937699
A aquicultura corresponde ao cultivo de animais na água. Tal atividade, apesar de sua evolução nos últimos anos, ainda tem um grande potencial de crescimento. A maricultura é uma das práticas de produção inseridas na aquicultura, tratando-se dos cultivos realizados no mar, sendo que, os mais importantes são a piscicultura, mitilicultura, ostreicultura e carcinicultura. O Ribeirão da Ilha, bairro de Florianópolis, SC, região de estudo do presente projeto, destaca-se como o maior produtor de ostras (ostreicultura) do Brasil. Esta prática proporcionou um grande desenvolvimento da região, além de promover a geração de empregos diretos e indiretos. Em contrapartida, o avanço desta atividade tem como uma das consequências o aumento dos resíduos gerados pelo cultivo e consumo desses animais. Dito isso, o presente trabalho teve como objetivo o projeto e desenvolvimento de um triturador para a redução do volume de conchas de ostras e mariscos. Para o desenvolvimento desse projeto, fez-se o uso de um modelo de metodologia de projeto adaptado. Na busca pelos requisitos dos clientes, foram realizadas entrevistas com os maricultores do Ribeirão da Ilha associados a AMASI. Gerou-se duas concepções de máquina a partir da matriz morfológica para escolha de soluções, sendo uma concepção destinada a ser um protótipo de testes e outra solução objetivando o equipamento final. Realizou-se o projeto mecânico e eletroeletrônico do equipamento, vale destacar que o projeto mecânico referente a estrutura de sustentação e o sistema de tremonhas foi realizado pelos alunos do CTM. O equipamento de testes pôde ser concluído e teve seu desempenho analisado durante o processo, resultando em propostas de alterações para o equipamento final. Contudo, conclui-se que alguns dos objetivos do trabalho não foram concluídos, logo, recomenda-se a utilização deste presente trabalho para dar continuidade ao projeto para que possa ser fabricado e posteriormente utilizado pelos maricultores.

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