Universidade de Aveiro Departamento de Engenharia Mecnica Projecto

Universidade de Aveiro Departamento de Engenharia Mecânica Projecto de Automação Scanner 3 D para Aplicações em Modelação e Navegação Autor: Miguel Dias Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos

Objectivos • Concepção e implementação de um sistema de percepção 3 D com base num sensor 2 D; • Desenvolvimento da estrutura mecânica adequada; • Selecção e implementação de uma interface standard de comando (RS 232, USB, ou outra); • Concepção da unidade de controlo (hardware/software) do sistema; • Estudo da influência da dinâmica do movimento sobre desempenho do sensor original; • Desenvolvimento de software base para aquisição 3 D.

Introdução Como é que se realiza a concepção e implementação de um sistema de percepção 3 D com base num sensor 2 D? Varrimento num plano

Como chegar à 3 dimensão? Aquisição linear Aquisição rotacional

Laser Sick LMS 200 -30106 (modelo indoor) (Já existente no laboratório)

Motor passo a passo (Já existente no laboratório)

Unidade de controlo (Já existente no laboratório) • PLC Mitsubishi FX 2 N-16 MR-DS. • Carta FX 2 N-1 PG Pulse Generator Unit. • Carta de potência.

Colocação do sensor Varrimento na Horizontal Varrimento na vertical • Aproveitamento total do campo de visão do laser; • Melhor na detecção de obstáculos verticais (pilares, portas, etc. ).

Hipóteses estruturais Algumas das estruturas estudadas • Não permitiam um aproveitamento total do campo de visão do laser;

Hipóteses estruturais Solução final

Selecção de componentes mecânicos (Rodas dentadas) Binário máximo do motor = 1, 2 Nm Massa do sensor = 4, 5 Kg R = 79, 5 mm R M=79, 5 x 10 -3 x 4, 5 x 9, 8 F =3, 51 Nm Relação de transmissão: nx 1, 2 ≥ 3, 51 n ≥ 2, 93 Valor escolhido: n = 5 Rodas dentadas (5 mm passo, 10 mm largura) Z 1 = 12 (motor) Z 2 = 60 (sensor)

Selecção de componentes mecânicos (Correia plana dentada) d 1 = 94, 65 mm d 2 = 18, 25 mm 210, 09 mm≤ a ≤ 218, 04 mm L = 2 a + /2 (d 2 + d 1) + 1/4 a (d 2 + d 1)^2 Lmin = 604, 47 mm Lmax = 620, 37 mm Correia plana dentada escolhida: 10 x 610 mm, 5 mm passo

Dimensionamento da Estrutura (Força vertical de 60 N em cada um dos apoios de Alumínio) Tensão máxima = 0, 7319 MPa Deslocamento máximo = 0, 0034 mm ced = 2, 76 x 107 MPa

Ponto de Situação • Estrutura mecânica construída; • Unidade de controlo (hardware/software) do sistema em fase de desenvolvimento;

Alguns resultados obtidos

Trabalho Futuro • Sincronização de todo o processo de aquisição de dados 3 D por parte do sensor laser, com o movimento do motor passo a passo; • Desenvolvimento de software para todo o processo de aquisição de dados 3 D bem como do seu posterior tratamento; • Implementação de um encoder e fins de curso, para melhor controlo da posição do sensor laser; • Estudo de uma solução (interface de controlo) mais atraente para a aquisição de dados e controlo do motor passo a passo.

Agradecimentos • Orientador Prof. Dr. Vítor Santos • Eng. António Festas • Todos os colegas FIM