Departamento de Engenharia Mecânica Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador: Dr. Ricardo Pascoal Dissertação de Mestrado Julho 2014 Estrutura: Enquadramento Estudo e caracterização dos sensores Processamento e interpretação dos dados Infraestrutura do software Testes e resultados Conclusões e Trabalho futuro Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 2 Enquadramento Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 3 Enquadramento ATLASCAR: Condução assistida / Condução autónoma Perceção Exterior Relação exterior/atlascar Orientações do veículo Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 4 Enquadramento Anteriormente: • Isolamento ineficiente • Cabos longos • Método limitado Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 5 Enquadramento Metodologia adotada: Unidades locais de medição, ULM Unidade central interligação, UCI Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 6 Estudo e caracterização dos sensores Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 7 Estudo e caracterização dos sensores SHARP GP2Y0A21YK0F Sensor Infravermelho Intervalo medição100 a 800 mm Infrared emitting diode, IRED Position sensitive detector, PSD Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 8 Estudo e caracterização dos sensores Robô FANUC M-6iB Repetibilidade ± 0,08 mm Alcance 951 mm Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 9 Estudo e caracterização dos sensores Leitura com o sensor Espetro Julho 2014 do sinal Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 10 Estudo e caracterização dos sensores Leitura do sinal no osciloscópio: Histograma da distribuição: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 11 Estudo e caracterização dos sensores Leitura do sinal no osciloscópio: Histograma da distribuição: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 12 Estudo e caracterização dos sensores Calibração com Polinómios Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 13 Estudo e caracterização dos sensores Calibração com Exponenciais Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 14 Estudo e caracterização dos sensores Coeficientes de correlação: Julho 2014 Sensor Coef. Correlação 0 0.99957 1 0.99939 2 0.99951 3 0.99954 4 0.99952 5 0.99950 6 0.99927 7 0.99869 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 15 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 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 16 Estudo e caracterização dos sensores Testes da resposta Movimento circular no plano XOZ. Movimento sinusoidal segundo Z Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 17 Estudo e caracterização dos sensores Resultados Sensor Coef. Correlação Desvio Padrão (mm) 0 0.9975 3.5231 Incerteza (mm) ± 07.0462 1 0.9946 4.2149 ± 08.4298 2 0.9707 6.4725 ± 12.9450 3 0.9946 4.2153 ± 08.4306 4 0.9941 4.4072 ± 08.8144 5 0.9984 3.1263 ± 06.2526 6 0.8788 9.2197 ± 18.4394 7 0.9958 3.5657 ± 07.1914 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 18 Estudo e caracterização dos sensores SICK DT20 Incerteza: ± 4mm Custo: 486 € Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 19 Estudo e caracterização dos sensores Produto final ULM Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 20 Estudo e caracterização dos sensores Produto final UCI Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 21 Estudo e caracterização dos sensores Uso de íman Adaptável diversos veículos Fácil colocação Não invasivo Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 22 Processamento e interpretação dos dados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 23 Processamento e interpretação dos dados Obtenção das orientações Método do plano médio Método da pseudo-inversa Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 24 Processamento e interpretação dos dados Método do plano médio - Combinações de planos possíveis: - Equação do plano: - Sistema de equações: - Obtenção do coeficiente D: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 25 Processamento e interpretação dos dados Método da pseudo-inversa Moore-Penrose - Sistema de equações: - Equação da pseudo-inversa : - Obtenção do coeficiente D: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 26 Processamento e interpretação dos dados Obter as orientações: Equações produto interno e equações dos ângulos: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 27 Processamento e interpretação dos dados Testes no robô FANUC Subida e descida Rotação individual da garra do robô: de cada ângulo: Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 28 Processamento e interpretação dos dados Testes no robô FANUC Verde plano Chão Amarelo plano da garra do robô Fanuc Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 29 Processamento e interpretação dos dados Resultados Ambos os métodos tiveram os mesmos resultados Ângulo Coef. Correlação Desvio Padrão (º) Incerteza (º) Pitch 0.9850 0.6994 ± 1.3988 Roll 0.9790 0.7284 ± 1.4568 . Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 30 Processamento e interpretação dos dados Applanix POS LV Incerteza: ± 0,25 graus Custo muito elevado. Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 31 Infraestrutura do software Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 32 Infraestrutura do software Estrutura Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 33 Infraestrutura do software Marcador ROS Marcador com orientações obtidas Traseira aproxima-se do chão no arranque Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 34 Testes e resultados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 35 Testes e resultados Calibração inicial Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 36 Testes e resultados Arranque, do ponto A até ao ponto 1 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 37 Arranque Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 38 Testes e resultados Curvas, do ponto 1 até ao ponto 2 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 39 Testes e resultados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 40 Testes e resultados Cruzamento, ponto 3 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 41 Testes e resultados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 42 Testes e resultados Rotunda, ponto 4 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 43 Testes e resultados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 44 Testes e resultados Lombas, do ponto 5 ao ponto 6 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 45 Testes e resultados Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 46 Testes e resultados Variação número sensores Sensores utilizados Incerteza pitch (º) Incerteza roll(º) 8 - - 7 ±1.1744 ±1.4902 6 ±1.3172 ±1.6492 5 ±1.3674 ±1.9446 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 47 Testes e resultados Variação posições sensores Coordenadas Incerteza pitch (º) Incerteza roll(º) Corretas - - 100 mm erro ±1.1898 ±1.4212 200 mm eroo ±1.1948 ±1.4750 Julho 2014 Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 48 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 pseudoinversa. Com 4 sensores a incerteza do sistema média é de 1.4278 graus. Os resultados obtidos são fiáveis. Trabalho futuro: Julho 2014 Sistema wireless Testes noutros veículos Modelo físico do veículo e análise risco Desenvolver produto comercial Estudo mercado escolas condução Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 49 Departamento de Engenharia Mecânica Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador: Dr. Ricardo Pascoal Dissertação de Mestrado Julho 2014
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