Desenvolvimento de gêmeo digital suportado por instrumentação em um protótipo de sistema flexível de manufatura

dc.contributor.advisorOliveira, Adilson José de
dc.contributor.authorAraújo, Jállyson Levy de Queiroz
dc.contributor.authorIDorcid.org/0009-0007-3627-0829pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttps://lattes.cnpq.br/9555782422096974pt_BR
dc.contributor.referees1Sousa, Fabio Jose Pinheiro
dc.contributor.referees2Santana Junior, Orivaldo Vieira de
dc.contributor.referees3Santana Junior, Orivaldo Vieira de
dc.date.accessioned2024-08-16T13:31:30Z
dc.date.available2024-08-16T13:31:30Z
dc.date.issued2024-08-12
dc.description.abstractThe Digital Twin (DT) is a technology with potential for applications based on Industry 4.0, as it allows real-time monitoring of production processes, prevention of failures, improvements in production ef iciency and assistance to decision making. One of the definitions of DT involves a physical environment, a virtual environment, and bidirectional communication between them, which allows virtual reproductions to be synchronized with competing processes in the physical system. Physical system must be instrumented with transducers to support the simulation promoted by DT. Therefore, the present study considered the application of a DT to a prototype of a Flexible Manufacturing System (FMS) composed of a conveyor belt and a robotic manipulator with 6 degrees of freedom. The objective of this study was to apply the concept of DT to simulate manipulation tasks based on information acquired by the transducers responsible for recognizing and locating objects present on the conveyor belt. The CAx Creo Parametric®️ and 3DS MAX®️ softwares aided the development of the FMS virtual geometric model. The merge of function from Unity 3D®️ and Visual Studio®️ softwares, configured to implement routines written in the C# programming language, allowed the simulation of manipulator movements. These movements was implemented using inverse kinematics defined by the algebraic method. The prototype's physical system was developed with the aid of LabVIEW®️ software and it was instrumented with a webcam. A Local Area Network (LAN) was used for the communication between physical and virtual systems. The movement routines made it possible to simulate operations in the virtual model based on inverse kinematics supported by a parametric equation. LAN communication, with User Datagram Protocol (UDP) associated with an internet protocol (IP) version 4, allowed the activation of the simulation based on real data acquired by the transducer. Furthermore, the UDP communication protocol allowed communication between LabVIEW and Unity 3D softwares without loss of information. This communication required an mean time of 1 ms for information transfer.pt_BR
dc.description.resumoO Gêmeo Digital (GD) é uma tecnologia com potencial para aplicações baseadas em Indústria 4.0, uma vez que permite o acompanhamento em tempo real dos processos produtivos em execução, prevenção de falhas, melhorias na eficiência de produção e auxílio nas tomadas de decisão. Uma das definições sobre GD envolve um ambiente físico, um ambiente virtual e uma comunicação bidirecional entre eles, a qual permite que as reproduções virtuais estejam em sincronia com os processos concorrentes no sistema físico. Para permitir a simulação promovida pelo GD, é necessário que o sistema físico seja instrumentado com transdutores. Desse modo, o presente estudo considerou a aplicação de um GD em um protótipo de um Sistema Flexível de Manufatura (FMS) composto por uma esteira e um manipulador robótico articulado com 6 graus de liberdade. O objetivo foi empregar o conceito de GD para simular operações de manipulação baseadas em informações adquiridas pelos transdutores responsáveis pelo reconhecimento e a localização de objetos presentes na esteira. As ferramentas CAx Creo Parametric®️ e 3DS MAX®️ auxiliaram o desenvolvimento do modelo geométrico virtual do FMS. A combinação dos softwares Unity 3D®️ e Visual Studio®️, configurado para implementação de rotinas escritas em linguagem de programação C#, permitiram a simulação de movimentação do manipulador. Essa movimentação foi implementada com base em uma cinemática inversa definida pelo método algébrico. O sistema físico do protótipo foi desenvolvido com auxílio do software LabVIEW®️ e foi instrumentado com uma câmera webcam. Foi empregado uma Rede de Área Local (LAN) na comunicação entre os sistemas físico e virtual. As rotinas de movimentação viabilizaram a simulação de operação no modelo virtual baseado em cinemática inversa e em uma equação paramétrica. A comunicação LAN, com Protocolo de Datagrama de Usuário (UDP) associado a um protocolo de internet (IP) versão 4, permitiu a ativação da simulação baseada em dados reais aquisitados pelo transdutor. Além disso, o protocolo de comunicação UDP empregado permitiu uma comunicação entre o software LabVIEW®️ e o software Unity 3D®️ sem perdas de informações. Essa comunicação demandou em média 1 ms para a transferência de informações.pt_BR
dc.description.sponsorshipANPpt_BR
dc.identifier.citationARAÚJO, Jállyson Levy de Queiroz. Desenvolvimento de gêmeo digital suportado por instrumentação em um protótipo de sistema flexível de manufatura. 2024. 9f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.doi10.26678/ABCM.CONEM2024.CON24-0087
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59287
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentDepartamento de Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programEngenharia Mecânicapt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/*
dc.subjectGêmeo Digitalpt_BR
dc.subjectDigital Twinpt_BR
dc.subjectUnity 3Dpt_BR
dc.subjectLabViewpt_BR
dc.subjectManipulador Robóticopt_BR
dc.subjectRobotic Manipulatorpt_BR
dc.subjectIndústria 4.0pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICApt_BR
dc.titleDesenvolvimento de gêmeo digital suportado por instrumentação em um protótipo de sistema flexível de manufaturapt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of a digital twin applied to a prototype of a flexible manufacturing systempt_BR
dc.typebachelorThesispt_BR

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