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- Automatização de testes assistidos por visão com Deep LearningPublication . Baltarejo, João Pedro Martins; Vinhais, Carlos Alberto AfonsoThe automotive domain has been, from its early days a domain that faces constant development with technology improvements from the several areas that compose a vehicle with a will to always enhance the driver conditions, both from comfort and security perspective. To be able to follow up with these developments, also the testing area grew to val idate all of the requirements that go along the vehicle build, specifically regarding the software components. From the starting manual tests to the current automated testing, all of these tests are implemented to ensure the real life conditions of driv ing a vehicle are guaranteed and where the information that comes from a vehicle Instrument Cluster (IC) display plays a major role. In this dissertation, a comprehensive proof of concept is presented with regards to how this vehicle display indicators and tell tales can be interpreted in an automated way, to assure that all the information that the driver sees, complies with what is actually happening on the vehicle. The first intent of the original project was to use computer vision to solve this issue, but the developed project works on a differ ent approach to identify these indicators on the display through the usage of Deep Learning (DL) algorithms. Having an early introduction section with a showcase of the objectives and plan of work, the dissertation is also composed of three major parts: (i) industry developed methods used for vehicle IC display indicators analysis, software testing and an overview of DL features and applications, (ii) context on the work previously done, work to be developed and object detection applied to DL and (iii) gathered results and tests made, as well as the developed application for final performance validation of the DL approach. The analysis is finalized by a general discussion about the best approach found as well as possible improvements to be done in the future given the difficulties and problems detected.
- Criação de um modelo de Sistema de Gestão Integrado para implementação numa empresa de AVACPublication . Silva, Sara Filipa Carneiro Fernandes da; Mota, Luísa Maria Gaspar Morgado daO setor do AVAC tem crescido ao longo dos últimos anos em grande parte devido à procura de condições de conforto, mantendo os espaços climatizados, da preocupação por manter os mesmos ventilados, havendo renovação de ar, e por preocupações ambientais que têm surgido ao longo dos últimos anos devido às alterações climáticas, o que tem criado uma série de alterações na legislação a nível das eficiências energéticas, tanto de equipamentos, como de edifícios. Com este crescimento, torna-se crucial que as empresas procurem diferenciar-se no mercado em que atuam. No sentido da diferenciação, as empresas podem adotar a implementação de sistemas de gestão. O objetivo da presente dissertação passou pela criação de um modelo de implementação de um Sistema de Gestão Integrado, segundo os referenciais normativos da qualidade, ambiente e segurança da ISO, numa empresa do setor AVAC. A fim de atingir o objetivo foram utilizados diferentes métodos e ferramentas da qualidade e gestão estratégica, que permitiram estabelecer desde o contexto interno e externo da organização às ações que poderão vir a ter lugar, no sentido de responder aos riscos e oportunidades com que a empresa se depara atualmente. O modelo de sistema de gestão integrado para implementação numa empresa de AVAC, servirá de base para a implementação de um Sistema de Gestão Integrada na empresa de estudo, mas também permitirá que qualquer organização que pratique o mesmo tipo de serviços ou semelhantes possa proceder à sua aplicação adaptada às próprias necessidades através da teorização do mesmo.
- Melhoria dos Processos de Cálculo de Cadências em Transportadores de PaletesPublication . Matos, Diogo Miguel de Barros; Pereira, Maria Teresa RibeiroA automação é uma tecnologia crucial na logística, sendo capaz de aumentar a competitividade das empresas. O desenvolvimento de um sistema de armazenamento automatizado é complexo e requer a otimização do fluxo de materiais e a determinação da capacidade de manipulação de cargas. O objetivo deste projeto é desenvolver uma ferramenta para calcular as cadências em transportadores de paletes em armazéns automatizados, usando a metodologia Action Research e implementando o projeto numa empresa acolhedora. Os objetivos específicos incluem a redução do tempo de cálculo de cadências, automatização do cálculo, melhoria na compreensão da quantidade de equipamentos necessários, redução de possíveis erros e melhoria da livraria de ferramentas de cálculo. Este projeto aborda o desenvolvimento e implementação dessa ferramenta, visando a melhoria dos processos de conceção, orçamentação e entrega de soluções logísticas, bem como a obtenção de cálculos precisos relativos às cadências em sistemas de transportadores de paletes. O estudo teve início com uma revisão bibliográfica abrangente sobre os conceitos essenciais relacionados com transportadores de paletes, métodos de cálculo de cadências e a importância da precisão desses cálculos na indústria. Esta revisão teórica serviu de base para o desenvolvimento da ferramenta. A ferramenta concebida abrange diversos aspetos relacionados com os transportadores de paletes, incluindo a definição de equipamentos, parâmetros operacionais e o cálculo do tempo de ciclo. Além disso, possibilita a análise de sistemas completos de transportadores de paletes, identificando potenciais gargalos e calculando a taxa de fluxo global. Para a validação da ferramenta, foram realizadas simulações com recurso a software especializado. Estas simulações revelaram a precisão da ferramenta na previsão das cadências em transportadores de paletes, com variações percentuais inferiores a 5%, confirmando a confiabilidade da ferramenta. A implementação da ferramenta na empresa acolhedora resultou em melhorias substanciais nos processos de conceção e orçamentação de soluções, bem como numa compreensão mais detalhada dos equipamentos em análise e da quantidade de equipamentos necessária nos projetos. Os trabalhos futuros incluem a expansão da ferramenta para abranger outros tipos de equipamentos, a simplificação da análise de sistemas que envolvem mesas de transferência ou rotativas, a internacionalização da ferramenta para alcançar uma audiência global e a adaptação desta às normas complementares que possam ser adquiridas futuramente pela empresa acolhedora. Este projeto representa uma contribuição valiosa para a livraria de ferramentas da empresa acolhedora, bem como uma melhoria e automatização dos processos de cálculo de cadências e sublinha a importância de ferramentas precisas para o cálculo de cadências de diferentes equipamentos na indústria.
- Modelação, Controlo e Simulação de uma Estação Marítima AutónomaPublication . Tavares, José Pedro de Figueiredo; Malheiro, Maria Benedita Campos NevesA exploração dos oceanos através de plataformas do tipo Autonomous Underwater Vehicle (AUV) e Autonomous Surface Vehicle (ASV) constitui uma forma segura e eficiente de caracterizar, mapear, monitorizar e, consequentemente, proteger estas vastas áreas remotas do planeta. O objetivo desta dissertação, realizada no Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), foi conceber e avaliar, recorrendo a simulação, uma estação autónoma marítima para a realização de mis sões de duração variável em áreas restritas. A estação autónoma deve ser capaz de permanecer num local de interesse por um período de tempo configurável sem estar ancorada (station keeping) e ser energeticamente eficiente. Em primeiro lugar, efetuou-se um levantamento exaustivo dos Autonomous Sur face Vehicles com diferentes tipos de propulsão existentes, seguido de um estudo dos princípios físicos da navegação à vela. Decidiu-se então conceber um ASV pro pulsionado pelo vento, equipado com um conjunto vela-cauda de asas rígidas. Esta solução, que permite controlar o ângulo de ataque da vela asa com o vento através da cauda, tem um baixo consumo energético. A plataforma idealizada foi modelada no SolidWorks e, posteriormente, contro lada e simulada através do Robot Operating System (ROS) e do ambiente de simu lação Gazebo. A correta simulação do comportamento do ASV no Gazebo envolveu a reutilização, alteração e criação de plugins. O sistema de controlo do ângulo de ataque da vela asa e da direção do veleiro recorreu a dois controladores do tipo Proporcional Derivativo (PD), um para atuar na cauda e outro no leme. O ASV simulado realiza missões definidas através de waypoints, incluindo station keeping. Por fim, foram realizados testes para caracterizar e validar o comportamento físico e o controlo do veleiro. Os resultados obtidos são promissores: a estação marí tima autónoma é capaz de navegar à vela até aos waypoints definidos e permanecer na área de interesse estabelecida.
- Biossensor eletroquímico descartável para o diagnóstico da diabetesPublication . Vinagre, Inês Maria de Sá; Alves, Joaquim Fernando AlmeidaA diabetes é considerada a “pandemia do século XXI”. Esta doença está associada a uma elevada morbilidade e mortalidade relacionadas com o risco de complicações ao nível cardíaco, renal, vascular e oftálmico. Assim, torna-se urgente melhorar os métodos de diagnóstico da diabetes por forma a que estes sejam simples, rápidos e eficientes, diminuindo o número de casos de pacientes diabéticos. Por outro lado, é de extrema importância a monitorização contínua dos níveis de glucose por parte dos pacientes, pois elevados níveis de glucose (hiperglicemia) aumentam o risco de comorbidades, sendo que a hipoglicemia pode levar à morte. Os biossensores são dispositivos que permitem identificar/quantificar diversas biomoléculas, através da transdução da ligação do analito a um elemento de reconhecimento, num sinal mensurável. Nas últimas décadas têm sido desenvolvidos biossensores eletroquímicos enzimáticos, que graças à elevada especificidade das enzimas e à elevada seletividade/sensibilidade dos transdutores eletroquímicos, permitem desenvolver sistemas portáteis, miniaturizados e de baixo custo, para o diagnóstico de múltiplas doenças. Perante este problema, foi desenvolvido um biossensor eletroquímico enzimático descartável para o diagnóstico da diabetes, de baixo custo, preciso, simples e rápido. Para o desenvolvimento deste biossensor, o material de suporte utilizado foi um elétrodo impresso em ouro e o elemento de reconhecimento da glucose (analito) foi a enzima glucose oxidase. Por forma a otimizar a superfície do elétrodo e a aderência da enzima ao substrato, foi imobilizado na superfície do elétrodo de trabalho um nanomaterial biocompatível, o biografeno. Após a imobilização do biografeno por adsorção na superfície do elétrodo, foram testados dois mecanismos de imobilização da enzima glucose oxidase (GOx) com dois tempos de incubação diferentes. Numa primeira fase, foi testado o método de adsorção, que consiste na imobilização direta da enzima na superfície do elétrodo previamente modificado com biografeno. Foram testados dois intervalos de tempo destintos: 2 horas e 12 horas, recorrendo às técnicas eletroquímicas de voltametria cíclica e cronoamperometria para o controlo da modificação da superfície do elétrodo. Adicionalmente, explorou-se o método de aprisionamento/encapsulamento da enzima, mediante a polimerização eletroquímica do monómero, tiramina com o agente reticulante glutaraldeído, para os mesmos tempos de incubação. Para se avaliar o efeito do agente reticulante, desenvolveu-se um biossensor semelhante ao anterior, excluindo a presença do glutaraldeído, de modo a investigar o seu impacto na fixação. Após a análise do desempenho do biossensor através da técnica de cronoamperometria para cada um dos métodos, concluiu-se que o método mais preciso e com uma maior gama de resposta, era o da adsorção de 2 horas. O biossensor apresentou uma gama de linearidade entre 1,0 mmol/L (limite inferior de resposta linear) e 40,0 mmol/L com um declive de 1,784 e um 𝑅 2 de 0,9939. Assim, por forma a garantir a sua seletividade na presença da glucose, este foi testado em soro humano comercial e com diferentes interferentes que estão presentes no soro humano. A sua superfície foi caracterizada por microscopia eletrónica de transmissão e espetroscopia de Raman. Este biossensor revelou ser sensível, seletivo e reprodutível para a deteção da glucose, possibilitando assim o diagnóstico e monitorização da diabetes, podendo a sua metodologia ser aplicada em investigação futuras com elétrodos à base microagulhas, para a monitorização contínua no fluído ntersticial da pele.
- Optimal Planning of a Medium Voltage Distribution Network considering Uncertainty and Remuneration of Distributed ResourcesPublication . Castro, Fábio Daniel da Silva; Canizes, Bruno Miguel da RochaA prevalência de fontes de energia renovável nas redes elétricas tem crescido exponencialmente nos últimos anos. No entanto, esta transição também apresenta novos desafios para o planeamento das redes devido à natureza intermitente e imprevisível da produção de energia renovável. Para lidar com estes desafios, este estudo introduz uma metodologia estocástica que permite que as redes façam investimentos informados em novas linhas e sistemas de armazenamento de energia. Focando numa rede de 180 barramentos em Portugal, a pesquisa utiliza uma abordagem estocástica de duas etapas que considera o impacto sazonal e a alta penetração de fontes de energia renovável. Fatores como a localização e o tipo de linhas de energia, e o tamanho e a disposição dos sistemas de armazenamento de energia são considerados. A incerteza na produção eólica e solar, bem como nos dados de carga, é destacada na pesquisa, variando de acordo com as estações do ano e os períodos diários. Ao incorporar a incerteza e ao utilizar análise de risco condicional, o modelo fornece uma compreensão abrangente da dinâmica da rede. Os resultados demonstram o interesse económico da abordagem proposta, mesmo em eventos extremos, com reduções potenciais de custos de até 34%. Além disso, o modelo visa minimizar os valores de CO2 e considera a remuneração dos geradores distribuídos, que muitas vezes é negligenciada no planeamento da rede. O estudo incorpora 42 parques eólicos, 33 parques fotovoltaicos, três geradores de biomassa, uma subestação e sistemas de armazenamento de energia existentes. Ele garante uma remuneração justa para os participantes, enquanto minimiza os custos de planeamento, emissões de carbono e investimentos. O modelo proposto considera os impactos das estações do ano, incerteza e emissões de CO2, fornecendo insights para o planeamento de redes em distribuição de energia renovável. Esta pesquisa oferece uma estrutura abrangente para um futuro mais limpo e sustentável, combinando incertezas, armazenamento, remuneração de recursos distribuídos, análise de risco condicional e emissões de carbono.
- Modelação por elementos finitos de juntas adesivas tubulares de ressalto exterior sujeitas a esforços de traçãoPublication . Faria, André Lima; Campilho, Raul Duarte Salgueiral GomesAs ligações adesivas estão amplamente difundidas na indústria aeroespacial, aeronáutica e automóvel. Quando comparadas com as ligações mecânicas convencionais, as ligações adesivas envolvem um menor número de componentes, reduzem o peso final da estrutura, permitem ligar materiais dissimilares, e resistem a solicitações e carregamentos exigentes com uma distribuição do estado de tensões mais uniforme comparativamente aos métodos de ligação convencionais. A afirmação industrial das juntas adesivas só tem sido possível devido ao desenvolvimento de metodologias de previsão que permitam validar a sua utilização, de modo a contornar o paradigma segundo o qual o sobredimensionamento das juntas adesivas resulta em estruturas mais pesadas e dispendiosas, devido à inexistência de modelos materiais precisos e critérios de rotura adequados. A técnica de dimensionamento mais difundida e validada designa-se por Modelos de Dano Coesivo. No que diz respeito à área de investigação das juntas adesivas tubulares obtidas por hidroformagem, e uma vez que este é um tópico emergente, existem poucos trabalhos de investigação, em comparação com as geometrias tradicionais de sobreposição. O objetivo principal do desenvolvimento numérico do trabalho consiste na análise numérica de juntas adesivas tubulares hidroformadas solicitadas a esforços de tração, considerando a variação de parâmetros materiais (tipo de adesivo e material do aderente) e geométricos. Para este efeito, é realizada uma validação dos modelos coesivos através dos resultados experimentais e numéricos recuperados de um trabalho de investigação anterior. De seguida, pretende-se avaliar numericamente a resistência mecânica dos conjuntos, a plastificação máxima dos aderentes, a ductilidade das juntas, a evolução da variável do dano para o instante da carga máxima e ainda a distribuição das tensões de corte e arrancamento. Como complemento à análise numérica realizada foi aplicado o Método de Taguchi para a definição de uma junta ótima, considerando a variação de mais do que um fator de controlo, e verificação estatística da significância de cada parâmetro na resistência e ductilidade das juntas. De seguida, foram abordadas as propostas de alterações geométricas com o objetivo de concluir, face à geometria de base, se a variação de um dos parâmetros se traduzia na melhoria das propriedades mecânicas da junta. Por fim, realizou-se uma análise de mercado que procura validar a geometria ideal, e determinar se esta é passível de ser implementada do ponto de vista económico e industrial. Para tal, foi projetado um molde que permite obter os aderentes hidroformados, seguindo-se de uma análise dos custos de maquinagem através do custo das matérias-primas, ferramentas e processos de fabrico. A validação dos modelos de dano coesivo foi realizada com sucesso. Após realizar um estudo numérico intensivo, optar pelos fatores de controlo mais significativos e analisar uma proposta de aplicação a nível industrial, determinou-se que a geometria ótima utiliza o adesivo Araldite® AV138, ângulo de filete adesivo igual a 15°, comprimento de sobreposição de 10 mm, diâmetro exterior do aderente não hidroformado de 20 mm, ângulo do ressalto exterior de 45°, e espessura dos aderentes de 2 mm. Esta configuração justifica o investimento requerido, uma vez que a proposta garante a melhoria da resistência mecânica e ductilidade em 60 e 75%, respetivamente, quando comparada com a geometria de referência.
- Análise computacional para a avaliação da resistência ao fogo em elementos construtivos de suporte em aglomerado de madeira com proteçãoPublication . Pereira, Domingos de Araújo Moreira; Fonseca, Elza Maria MoraisA madeira representa um dos materiais mais utilizados pela humanidade há vários séculos e, desde muito cedo, tomou um lugar preponderante na engenharia e construção de edifícios. Com o desenvolvimento dos materiais de construção e da regulamentação relacionada com a segurança contra incêndio, a utilização de elementos em madeira tornou-se improvável. A madeira, sendo um material cujas propriedades variam consoante as condições de humidade, temperatura, carga, entre outros, é particularmente suscetível a alterações induzidas pelas elevadas temperaturas. Quando exposta a uma situação de incêndio, as propriedades da madeira degradam-se, fazendo com que ocorra a carbonização. A carbonização, apesar de garantir a proteção do núcleo interno da madeira, diminui a sua secção resistente, fazendo com que a resistência ao fogo dos elementos construtivos seja comprometida. A avaliação do comportamento da madeira sob condições de fogo é possível recorrendo a testes experimentais, modelos analíticos simplificados e, ainda, numéricos. De modo a colmatar eventuais dificuldades, na elaboração de testes experimentais e das aproximações realizadas aos métodos analíticos, os modelos numéricos permitem aumentar a verificação e a avaliação da resistência ao fogo de diferentes elementos construtivos em madeira de forma paramétrica. Assim, a presente dissertação aborda temáticas como as propriedades dos materiais em estudo, a ação do fogo e a sua relação com os elementos construtivos, bem como as metodologias realizadas por investigadores na avaliação da resistência ao fogo de elementos em madeira, considerando as normas europeias, eurocódigos, livros e estudos científicos sobre as diversas temáticas em função do principal objetivo dos três estudos realizados. O primeiro estudo apresenta um modelo numérico de validação experimental, aplicando o método dos elementos finitos. A validação dos resultados tem como base a evolução do campo de temperaturas, da carbonização e respetiva secção residual, assim como a aplicação do critério de isolamento térmico, de acordo com a norma EN 1363-1:2020. A metodologia utilizada permitiu obter um modelo numérico que verifica e se aproxima às condições existentes num ensaio experimental. Posteriormente, o segundo estudo consiste na avaliação da influência dos parâmetros geométricos associados aos modelos construtivos de suporte em madeira com proteção em gesso na resistência ao fogo. A metodologia aplicada permitiu concluir que, em simultâneo, uma menor distância entre centros, uma maior dimensão do montante de madeira em altura e largura, assim como uma maior espessura da placa de gesso, garantem um melhor desempenho da solução construtiva, quando exposta a condições de fogo padrão. Por último, no terceiro estudo apresentam-se duas aplicações analíticas de um método simplificado proposto, para a análise da resistência ao fogo de elementos construtivos de madeira protegidos com placas de gesso. A análise apresentou resultados inferiores ao expectável, reconhecendo que o método simplificado proposto adota um critério conservativo, quando comparado com os testes experimentais e análises numéricas obtidas.
- Desenvolvimento de técnicas de produção de ortóteses compensadoras de dismetria nos pésPublication . Peixoto, Carla Isabel da Silva; Magalhães, António GonçalvesO conceito de simetria aplicado às duas metades do corpo humano vem sendo, ao longo dos anos, alvo de reflexão por parte dos anatomistas. Numa visão generalista tem-se que, num ser humano, as duas metades do corpo não são perfeitamente iguais, isto é, são assimétricas. No entanto, nem sempre é fácil estabelecer-se os limites do que é uma assimetria normal dado que, a partir de certo ponto, deve considerar-se as assimetrias como anormais ou de caráter degenerativo. A desigualdade dos membros inferiores (DMI), mais comummente designada por dismetria dos membros inferiores, refere-se à desigualdade no comprimento dos membros inferiores, maioritariamente das pernas e/ou pés. Considerando que a dismetria dos membros inferiores é uma deficiência física que afeta um grande número de pessoas é de extrema importância o seu estudo, assim como, o desenvolvimento de estratégias capazes de corrigir ou diminuir o seu impacto na vida das pessoas que lidam com ela todos os dias. Deste modo, em função do tipo de dismetria diagnosticado, é possível determinar entre as diversas soluções já estudadas o melhor método de correção para o problema em causa, seja este a incorporação de uma palmilha de compensação ou a realização de uma operação, por exemplo. Numa segunda abordagem ao problema da dismetria dos membros inferiores tem-se a existência de casos muito raros de dismetrias a nível volumétrico dos membros, sem alteração do comprimento dos restantes membros, ou seja, sem alteração do comprimento das pernas. Nestes casos, ao contrário dos acima mencionados, não existem soluções ou estudos realizados que possam ajudar a ultrapassar este problema. Foi neste contexto que surgiu a ideia e a necessidade de desenvolver estratégias compensatórias dos efeitos de dismetrias constitucionais ou adquiridas que envolvam, ou não, variação volumétrica. Para a conceção da ideia, recorreu-se às modernas técnicas de scanner tridimensional e impressão 3D para a personalização de palmilhas e próteses ortopédicas. Em adição, procedeu-se ao estudo dos materiais a utilizar bem como dos parâmetros a escolher aquando da impressão 3D. Como aferição da eficácia do produto desenvolvido, recorreu-se à realização de ensaios que permitiram a comparação dos padrões de marcha, antes e após o estabelecimento da correção.
- Proposta De Modelo De Referência Para Gestão Multi-ProjetoPublication . Moreira, Carlota Pinto; Bastos, João Augusto de SousaNesta dissertação de mestrado, foi abordado o tema da gestão multi-projeto e como este pode contribuir para melhorar os indicadores de desempenho na gestão de projetos. O objetivo foi implementar um Modelo de Referência para a Gestão Multi-projeto (GESMULTI) sugerido com foco na melhoria do cumprimento das datas contratuais de projetos de saída de fábrica e aceitação preliminar. A empresa enfrentava desafios relacionados à falta de ferramentas de controlo do portfólio, dificuldade em cumprir prazos importantes e falta de alinhamento estratégico. O GESMULTI foi desenvolvido, compreendendo oito componentes: Gestão da Estratégia, Gestão de Portfólio, Gestão de Recursos, Gestão de Stakeholders, Gestão de Tempo, Gestão de Risco, Gestão de Custos e Gestão de Qualidade. Estas componentes foram adaptadas a partir de pesquisas bibliográficas e experiências profissionais, fornecendo diretrizes para uma gestão multi-projeto eficiente e flexível. A implementação prática do GESMULTI resultou em melhorias operacionais, alinhamento estratégico e maior eficiência na gestão de projetos. Através das ferramentas desenvolvidas, como a "Phase Overview", "Operational Planning Meetings", "Project Portfolio Control" e "Capacity Report", a empresa obteve uma visão clara dos projetos, facilitando a tomada de decisão, identificação de desvios e mitigação dos mesmos. Os resultados foram evidenciados pelo aumento significativo no cumprimento das datas contratuais dos projetos, com melhorias de 34,72% e 35,94% nos indicadores de On-Time Delivery (OTD) Ex-Works e PAC, respetivamente. Deste modo, a implementação do GESMULTI trouxe uma transformação na gestão multi-projeto da empresa, proporcionando uma visão mais eficiente dos projetos, alinhamento estratégico e melhor desempenho geral. Esta abordagem oferece diretrizes práticas e adaptáveis para empresas que procuram melhorias na gestão de projetos, contribuindo para o sucesso num ambiente competitivo e desafiador.