Integração de visão computacional e fotogrametria para medição automática de anéis de pistão

• Autor(a) principal: NOGUEIRA, Vinicius Veloso Eleutério
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Texto Completo: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3955
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA; Anel de pistão; Fotogrametria terrestre de curto alcance; Visão computacional; Visão de máquina

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.