Departamento de Engenharia Mecânica Julho 2014 Dissertação de Mestrado Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador:

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1 Departamento de Engenharia Mecânica Julho 2014 Dissertação de Mestrado Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador: Dr. Ricardo Pascoal

2 Estrutura:  Enquadramento  Estudo e caracterização dos sensores  Processamento e interpretação dos dados  Infraestrutura do software  Testes e resultados  Conclusões e Trabalho futuro Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 2 Julho 2014

3 Enquadramento Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 3 Julho 2014

4 Enquadramento  ATLASCAR: Condução assistida / Condução autónoma Perceção Exterior Relação exterior/atlascar Orientações do veículo Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 4 Julho 2014

5 Enquadramento  Anteriormente: Isolamento ineficiente Cabos longos Método limitado Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 5 Julho 2014

6 Enquadramento  Metodologia adotada: Unidades locais de medição, ULM Unidade central interligação, UCI Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 6 Julho 2014

7 Estudo e caracterização dos sensores Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 7 Julho 2014

8 Estudo e caracterização dos sensores  SHARP GP2Y0A21YK0F Sensor Infravermelho Intervalo medição100 a 800 mm Infrared emitting diode, IRED Position sensitive detector, PSD Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 8 Julho 2014

9 Estudo e caracterização dos sensores  Robô FANUC M-6iB Repetibilidade ± 0,08 mm Alcance 951 mm Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 9 Julho 2014

10 Estudo e caracterização dos sensores  Leitura com o sensor  Espetro do sinal Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 10 Julho 2014

11 Estudo e caracterização dos sensores  Leitura do sinal no osciloscópio:  Histograma da distribuição: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 11 Julho 2014

12 Estudo e caracterização dos sensores  Leitura do sinal no osciloscópio:  Histograma da distribuição: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 12 Julho 2014

13 Estudo e caracterização dos sensores  Calibração com Polinómios Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 13 Julho 2014

14 Estudo e caracterização dos sensores  Calibração com Exponenciais Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 14 Julho 2014

15 Estudo e caracterização dos sensores  Coeficientes de correlação: SensorCoef. Correlação 00.99957 10.99939 20.99951 30.99954 40.99952 50.99950 60.99927 70.99869 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 15 Julho 2014

16 Estudo e caracterização dos sensores  Testes de interferência  Picos elevados de 10 cm até 50 cm  A partir de 50 cm impossível ter uma boa leitura Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 16 Julho 2014

17 Estudo e caracterização dos sensores  Testes da resposta  Movimento circular no plano XOZ.  Movimento sinusoidal segundo Z Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 17 Julho 2014

18 Estudo e caracterização dos sensores  Resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 18 Julho 2014 SensorCoef. CorrelaçãoDesvio Padrão (mm)Incerteza (mm) 00.99753.5231 ± 07.0462 10.99464.2149 ± 08.4298 20.97076.4725 ± 12.9450 30.99464.2153 ± 08.4306 40.99414.4072 ± 08.8144 50.99843.1263 ± 06.2526 60.87889.2197 ± 18.4394 70.99583.5657 ± 07.1914

19 Estudo e caracterização dos sensores  SICK DT20 Incerteza: ± 4mm Custo: 486 € Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 19 Julho 2014

20 Estudo e caracterização dos sensores  Produto final ULM Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 20 Julho 2014

21 Estudo e caracterização dos sensores  Produto final UCI Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 21 Julho 2014

22 Estudo e caracterização dos sensores  Uso de íman Adaptável diversos veículos Fácil colocação Não invasivo Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 22 Julho 2014

23 Processamento e interpretação dos dados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 23 Julho 2014

24 Processamento e interpretação dos dados  Obtenção das orientações Método do plano médio Método da pseudo-inversa Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 24 Julho 2014

25 Processamento e interpretação dos dados  Método do plano médio -Combinações de planos possíveis: -Equação do plano: -Sistema de equações: -Obtenção do coeficiente D: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 25 Julho 2014

26 Processamento e interpretação dos dados  Método da pseudo-inversa Moore-Penrose -Sistema de equações: -Equação da pseudo-inversa : -Obtenção do coeficiente D: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 26 Julho 2014

27 Processamento e interpretação dos dados  Obter as orientações: Equações produto interno e equações dos ângulos: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 27 Julho 2014

28 Processamento e interpretação dos dados  Testes no robô FANUC Subida e descida Rotação individua l da garra do robô: de cada ângulo: Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 28 Julho 2014

29 Processamento e interpretação dos dados  Testes no robô FANUC Verde plano Chão Amarelo plano da garra do robô Fanuc Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 29 Julho 2014

30 Processamento e interpretação dos dados  Resultados Ambos os métodos tiveram os mesmos resultados. Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 30 Julho 2014 ÂnguloCoef. CorrelaçãoDesvio Padrão (º)Incerteza (º) Pitch0.98500.6994 ± 1.3988 Roll0.97900.7284 ± 1.4568

31 Processamento e interpretação dos dados  Applanix POS LV Incerteza: ± 0,25 graus Custo muito elevado. Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 31 Julho 2014

32 Infraestrutura do software Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 32 Julho 2014

33 Infraestrutura do software  Estrutura Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 33 Julho 2014

34 Infraestrutura do software  Marcador ROS Marcador com orientações obtidas Traseira aproxima-se do chão no arranque Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 34 Julho 2014

35 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 35 Julho 2014

36 Testes e resultados  Calibração inicial Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 36 Julho 2014

37 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 37 Julho 2014  Arranque, do ponto A até ao ponto 1

38 Arranque Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 38 Julho 2014

39 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 39 Julho 2014  Curvas, do ponto 1 até ao ponto 2

40 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 40 Julho 2014

41 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 41 Julho 2014  Cruzamento, ponto 3

42 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 42 Julho 2014

43 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 43 Julho 2014  Rotunda, ponto 4

44 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 44 Julho 2014

45 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 45 Julho 2014  Lombas, do ponto 5 ao ponto 6

46 Testes e resultados Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 46 Julho 2014

47 Testes e resultados  Variação número sensores Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 47 Julho 2014 Sensores utilizadosIncerteza pitch (º)Incerteza roll(º) 8-- 7 ± 1.1744 ± 1.4902 6 ± 1.3172 ± 1.6492 5 ± 1.3674 ± 1.9446

48 Testes e resultados  Variação posições sensores Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 48 Julho 2014 CoordenadasIncerteza pitch (º)Incerteza roll(º) Corretas-- 100 mm erro ± 1.1898 ± 1.4212 200 mm eroo ± 1.1948 ± 1.4750

49 Conclusões e Trabalho futuro  Principais conclusões: Estudo e caracterização dos sensores melhorou os resultados das medições. Incerteza média dos sensores é de 9.6937 mm. O algoritmo que melhor calcula o plano é o método da pseudo- inversa. Com 4 sensores a incerteza do sistema média é de 1.4278 graus. Os resultados obtidos são fiáveis.  Trabalho futuro: Sistema wireless Testes noutros veículos Modelo físico do veículo e análise risco Desenvolver produto comercial Estudo mercado escolas condução Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 49 Julho 2014

50 Departamento de Engenharia Mecânica Julho 2014 Dissertação de Mestrado Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador: Dr. Ricardo Pascoal