Instrumentação de Tanque

SEAI – Equipa F 27 Janeiro de 2015

André Oliveira Bernardo Silva

Bruno Augusto Diana Neves

Fátima Airosa Filipe Teixeira

Flávio Amorim Henrique Pinto

Miguel Morais Rui Xavier

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Índice

Equipa e desafio

Processo e Documentação

Implementação do Sistema

Conclusões

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Equipa

André

Oliveira

Fátima

Airosa

Bernardo

Silva

Diana

Neves

Flávio

Amorim

Filipe

Teixeira

Henrique

Pinto

Bruno

Augusto

Gestão

Miguel

Morais

Microeletrónica

Robótica

Rui

Xavier

Eletrónica

Aníbal

Matos

Orientador

Bruno

Ferreira

Cliente

• Instrumentação de tanques para testes de robótica aquática.

• Este desafio foi dividido em 4 partes:

Localização de veículos à superfície;

Localização subaquática de veículos;

Emulações aquáticas;

Sensorização do tanque

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Descrição do desafio

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Método de sistemas de engenharia Aplicação dos conhecimentos teóricos

Divisão do projeto em módulos

Solução orientada ao utilizador

Reuniões semanais com foco no constante melhoramento

Processo de Engenharia

Formação

• Formação da Equipa

• Especificação do problema

• Organização Interna

Planeamento

• Levantamento de requisitos

• Levantamento de tecnologias existentes

• Estabelecimento de metas

• Orçamentação

Implementação

• Trabalho de “Laboratório”

• Implementação das soluções projetadas

• Criação de documentação técnica

• Testes de integração

Entrega

• Testesdemonstrativos

• Apresentação

• Conclusão

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

• Organização da equipa

Responsabilidades

Estado da Arte

Implementação 6

Manual de Qualidade

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

• Organização da equipa

• Regras e procedimentos internos

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Manual de Qualidade

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

• Organização da equipa

• Regras e procedimentos internos

• Avaliação

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Manual de Qualidade

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Assiduidade (10% )

Pontualidade (5%)

Cumprimento de Prazos (25%)

Cumprimento de Objetivos (35%)

Trabalho de Equipa (25%)

• Organização da equipa

• Regras e procedimentos internos

• Avaliação

• Repositório

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Manual de Qualidade

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

• Organização da equipa

• Regras e procedimentos internos

• Avaliação

• Repositório

• Ferramentas usadas

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Manual de Qualidade

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Planeamento

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Longo prazo - Gantt

Curto prazo – To-do List

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Planeamento

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Estado da ArteSENSORIZAÇÃO

Solução para velocidade de fluxo:• Mecânica (200 € – 1.000 €)• Acústica (1.500 € – 10.000 €)• Indução EM ( > 2.500 €)

Solução para medição de forças:• Dinamómetro(s)• Sensor Diferencial• Células de Carga

EMULAÇÕESSolução em…– Habitat Natural (sistema fechado)

• Túnel de Cavitação• Tanque de Reboque

– Simulação Computacional• SolidWorks, Symscape, …

– Fluido Equiparável• Túnel de vento

LOCALIZAÇÃO SUBAQUÁTICATipos de solução:– Ótica

• Câmara + Processamento– Acústica

• Short ou Ultra Short Baseline– Eletromagnética

• Ondas EM

LOCALIZAÇÃO À SUPERFÍCIETipos de solução:– Eletromagnética

• RFID (A/P), UWB, Wi-Fi, …– Acústica

• Ultrassons– Ótica

• Câmara + Processamento– Campo Magnético

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Requisitos• Sistema

Possuir interface com o utilizador e um histórico

• Localização de veículos à superfície e subaquática

Precisão mínima (por cada eixo): 10 cm

Taxa de aquisição mínima: 1 Hz

• Emulações

Deverá ser composto por motores DC

Deverá ser possível aumentar/diminuir/anular a intensidade das perturbações à distância.

• Sensorização

O sistema deverá ser capaz de medir forças e fluxos de água segundo os eixos das abcissas (x) e das ordenadas (y).

Taxa de aquisição mínima de 1Hz

Resolução mínima: décimas de unidade da grandeza.

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Conceito do Sistema

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90%

2%

6%

2%

8%

Custos estimados

Recursos Humanos -Técnicos

Recursos Humanos -Orientação

Material - Hardware

Material - Software

Custo total estimado

27634,76 €

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Orçamento

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Análise de Riscos

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

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Análise de Riscos

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

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SBS (System breakdown structure)

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Sistema Implementado

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Localização à Superfície

Sensorização

Emulações

Localização subaquática

Interface Central

• Sistemas Baseados em Visão: Identificação de vários objetos em simultâneo

Facilmente adaptável a diferentes condições

Monitorização da área

Elevada precisão

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Localização à Superfície

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Loc. à Superfície – Calibração

ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Permite adaptar o sistema a diferentes condições, definindo: Dimensões do tanque

Parâmetros da câmara e distorção da lente

Limiares de deteção de tags

Detetar corretamente as tags dentro do tanque

Determinar coordenadas no referencial do tanque

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Loc. à Superfície – Deteção de Tags

Detetar corretamente as tags dentro do tanque

Determinar coordenadas no referencial do tanque

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Loc. à Superfície – Deteção de Tags

Detetar corretamente as tags dentro do tanque

Determinar coordenadas no referencial do tanque

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Loc. à Superfície – Deteção de Tags

(334, 72)

(377, 136) (397, 94)

(393, 53)

Coordenadas (x, y) em centímetros

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Loc. à Superfície – Identificação de Tags

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Loc. à Superfície – Identificação de Tags

ID 3

ID 0

ID 0

Com base no número de “buracos”

Por fim, envio de uma string bem estruturada com os resultados para a interface central por UDP.

3:3,393,53:0,377,136:0,397,94

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Sensorização

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• Ventoinha e Suporte

• Íman

• Sensor magnético (Melexis MLX90363)

• Arduino

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Sensorização – Sensor Magnético

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• É sensível a variação de fluxo aplicada nas 3 componentes (Bx, By, Bz)

• O sensor magnético contém um registo de 8 bytes para a interface SPI.

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Emulações

Túnel

Braço

Motores

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Túnel

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Emulações – Estrutura Mecânica I

Suporte para os motores

Estabilização de fluxo

Orientação de fluxo

Suporte da estrutura

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Braço

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Emulações – Estrutura Mecânica II

Módulo de acoplamento de veículos

Módulo de rotação 360

graus

Modulo com angulo

limitado

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ProcessoIntrodução Sistema Conclusão

Emulações – Estrutura Mecânica III

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Emulação de correntes

Motores CrustCrawler

Controlador Hydra (RC)

Calibração obrigatória

Arduino (onda PWM)

Emulações – Motores

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Localização Subaquática

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Cálculo das Distância

Estimação da posição

Resultados

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Localização Subaquática I

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Pergunta

Resposta

Método I

Método II

Rotina:

1. Configuração dos módulos (3+1)

2. Calculo das distâncias

3. Filtro de Kalman Extendido,estimando a posição (xyz)

4. Envio da posição por UDP

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Localização Subaquática II

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1

2

3

4

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Interface Central

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Interface Central

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Dificuldades técnicas

• Módulos acústicos (erro de 18cm);

• Qualidade da imagem;

• Programação Java;

• Algoritmo complexo para cálculo de velocidade do fluxo;

Dificuldades organizacionais

• Evolução da equipa (comunicação e organização);

• Processo de avaliação;

• Acesso ao laboratório, testes de integração;

• Falta de informação sobre datas e entregas; 40

Dificuldades e Trabalho Futuro

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Dificuldades e Trabalho Futuro

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Trabalho Futuro

• Passar do projeto da criação de fluxos para a implementação real

• Imposição de correntes laterais

• Calibração da localização subaquática através da localização à superfície;

• Usar processamento através de OpenCV em Java para não haver necessidade de Matlab;

• Concretização de objetivos.

• Criatividade na resolução de problemas e conflitos.

• Importância do bom trabalho em equipa.

• Método de gestão de projetos de média envergadura.

• Crescimento pessoal de cada elemento.

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Conclusão

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A Equipa F agradece a sua atenção!

Questões?

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