Desenvolvimento de uma interface para a simulação com animação tridimensional de estruturas flexíveis do tipo Cabo

• Autor(a) principal: Aguiar Junior, Roberto
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/9223
• topic: Estruturas flexíveis; Modelagem dinâmica; Algoritmos genéricos; Desenvolvimento; Animações tridimensionais; Python; OpenGL; Flexibe structures; Dynamic modelling; Generic algorithms; Software development; Three- dimensional animation; Python; OpenGL

Aplicações tecnológicas voltadas ao ambiente subaquático têm atraído a atenção da comunidade científica, especialmente no caso de pesquisas relacionadas à exploração do petróleo e gás offshore. Destas aplicações, destacam-se diversos tipos de estruturas flexíveis como cabos e risers, bem como veículos subaquáticos não tripulados, como é o caso dos ROVs (Remotely Operated Vehicles, ou Veículos Remotamente Operados). A presente dissertação insere-se neste contexto. Inicialmente, foram pesquisados formalismos de modelagem dinâmica de estruturas flexíveis do tipo cabo, bem como de modelos dinâmicos de ROV. Escolheu-se um formalismo discreto para a modelagem dinâmica de cabos, o qual aproxima o cabo por diversos elos rígidos conectados entre si por juntas esféricas, cada uma permitindo movimentos rotacionais em três graus de liberdade: elevação, azimute e torção. Foram desenvolvidos algoritmos para gerar os modelos dinâmicos de forma automática, em função do número de elos usados para aproximar de forma discreta a flexibilidade contínua. O ambiente a ser simulado consiste em um cabo fixo em uma de suas extremidades, como uma embarcação na superfície, que a conecta a um ROV na outra extremidade. Este é considerado a carga terminal do cabo, que é vinculado a ele por uma junta esférica. Uma vez testada a consistência dos resultados de simulação, foi desenvolvido um software que gera uma visualização em três dimensões dos resultados, objetivo principal da presente dissertação. O software foi desenvolvido utilizando-se a linguagem de programação Python e a biblioteca gráfica OpenGL (Open Graphics Library). Bibliotecas foram desenvolvidas para criar a modelagem do mundo virtual com visualização por câmeras sintéticas. A interface do usuário foi baseada no framework Qt, através da biblioteca PyQt. Analisaram-se, de forma quantitativamente, as animações tridimensionais realizadas no aplicativo desenvolvido e constatou-se que as simulações apresentaram-se de acordo com o esperado fisicamente.