dc.creator |
NOGUEIRA, Vinicius Veloso Eleutério |
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dc.date.issued |
2023-11-01 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3955 |
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dc.description.abstract |
The piston ring is a critical component in internal combustion engines whichs plays a vital
role by sealing the gap between pistons and cylinder walls. This sealing is indispensable
to prevent gas leakage from the combustion chamber and to adequately control lubricant
distribution. With the evolution of engines, operating with increasingly compression ratios
and lower lubricant viscosities to maximize performance and effiency, precision in piston
ring manufacturing has become imperative. Thus, the manufacturing of these elements
entails designing rings that meet the complexities of the combustion system, manufactured
with rigorous dimensional accuracy. In this manufacturing process, ensuring that
the rings conform to the project’s error margins is essential to avoid rejections during
quality analysis and subsequent rework. This necessitates, in conjunction with process
qualification, a reliable measurement system to optimize production and guarantee highquality
products. In this context, this study examines the presently employed manual
measurement method and proposes a distinct automated approach aimed at enhancing
measurement consistency and reducing waste. The central proposition is the development
of an alternative measurement method based on image processing. This approach offers
several advantages, including optimized automation, process agility, and the absence of
direct contact with the measured components. The research explores the design of a machine
vision system that measures piston rings through images, ensuring the required
precision. The study integrates established computer vision techniques with novel contributions,
including modifications in subpixel edge detection, estimation of contour angles
using zero phase filters, and adjustments in the system’s execution flow. Additionally, the
method employs photogrammetry techniques to map image points to the real world, correcting
image distortions, inclinations, and relative distances between measurement points
and the camera, as well as accounting for part height, throught the implementation of
a proposed height compensation method. The developed prototype is validated through
tracking tests using standard blocks and comparisons with conventional equipment. The
results attest to the prototype’s ability to maintain tracking across various size, height,
position, and inclination variations. Remarkably, the proposed automated method stands
out compared to manual measurements, particularly in assessing ring opening. Ultimately,
the implementation of this innovative method has the potential to substantially optimize
the piston ring manufacturing process, enhancing consistency and agility to meet the
essential quality requirements for these vital components in internal combustion engines. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Anel de pistão |
pt_BR |
dc.subject |
Fotogrametria terrestre de curto alcance |
pt_BR |
dc.subject |
Visão computacional |
pt_BR |
dc.subject |
Visão de máquina |
pt_BR |
dc.title |
Integração de visão computacional e fotogrametria para medição automática de anéis de pistão |
pt_BR |
dc.type |
Tese |
pt_BR |
dc.date.available |
2023-12-13 |
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dc.date.available |
2023-12-13T11:57:40Z |
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dc.date.accessioned |
2023-12-13T11:57:40Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3702400637238012 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
PIMENTA, Tales Cleber |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/3321577431881283 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
O anel de pistão é uma peça crucial nos motores a combustão, que desempenha um papel
vital ao vedar a lacuna entre os pistões e as paredes do cilindro. Essa vedação é imprescindível
para evitar vazamentos de gases da câmara de combustão e regular a distribuição
adequada do lubrificante. Com a evolução dos motores, operando com cada vez maior
taxa de compressão e cada vez menos viscosidade dos lubrificantes, a precisão na fabricação
dos anéis tornou-se imperativa. Deste modo, a manufatura destes elementos consiste
na concepção de anéis que satisfaçam as complexidades do sistema de combustão, fabricados
com precisão dimensional rigorosa. No processo de fabricação, a conformidade dos
anéis às margens de erro do projeto é vital para evitar rejeições na análise de qualidade
e o subsequente retrabalho. Isso requer, aliada à qualificação dos processos de fabricação,
um sistema de medição confiável para otimizar a produção e garantir produtos de alta
qualidade. Nesse contexto, este estudo examina o método de medição manual atualmente
empregado e propõe uma abordagem automatizada distinta, visando aprimorar a consistência
das medições e reduzir desperdícios. A proposta central é o desenvolvimento de um
método alternativo de medição baseado em processamento de imagens. Esta abordagem
oferece várias vantagens, incluindo automação otimizada, agilidade no processo e ausência
de contato direto com as peças medidas. A pesquisa explora a criação de um dispositivo
equipado com um sistema de visão de máquina que mede anéis de pistão por meio de imagens,
garantindo a precisão requerida. O estudo integra técnicas estabelecidas de visão
computacional com contribuições inéditas, incluindo modificações na detecção de bordas
em subpixel, a estimação dos ângulos do contorno através de filtros de fase nula e ajustes
no fluxo de execução do sistema. Além disso, empregando técnicas de fotogrametria, o
sistema mapeia pontos da imagem no espaço tridimensional, corrigindo distorções, inclinações
e distâncias entre o plano de medição e a câmera, onde também há a implementação
de uma proposta de compensação de altura. O protótipo desenvolvido é validado através
de testes de rastreamento com blocos padrão e comparações com equipamentos convencionais.
Os resultados atestam a capacidade do protótipo em manter o rastreamento diante
de diversas variações de tamanho, altura, posição e inclinação. Notavelmente, o método
automatizado proposto se destaca em relação às medições manuais, especialmente na avaliação
da abertura do anel. Em última análise, a implementação do método proposto neste
trabalho é capaz de otimizar substancialmente o processo de fabricação de anéis de pistão,
aprimorando a consistência e agilidade para atender aos requisitos de qualidade essenciais
para esses componentes vitais nos motores a combustão. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Elétrica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
NOGUEIRA, Vinicius Veloso Eleutério. Integração de visão computacional e fotogrametria para medição automática de anéis de pistão. 2023. 133 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2023. |
pt_BR |