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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTE ACADÊMICO DE INFORMÁTICA

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA

ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO

GUILHERME DA SILVA VIOLADA

ANDRÉ LUIZ CIRINO DOS SANTOS

PROJETO: PONTE ROLANTE

MONOGRAFIA

CURITIBA, 2012

2

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTE ACADÊMICO DE INFORMÁTICA

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA

ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO



PROJETO: PONTE ROLANTE

MONOGRAFIA

CURITIBA, 2012

3



MONOGRAFIA PROJETO:

PONTE ROLANTE

Monografia apresentada à disciplina

Oficina de Integração 3 do curso de

Engenharia de Computação da

Universidade Tecnológica Federal do

Paraná

Professores: João A. Fabro

Heitor S. Lopes

Curitiba, 2012

4

RESUMO

Esse projeto consiste na simulação de um robô autônomo em uma ponte

rolante responsável por guardar ou retirar caixas de um estoque, sendo

basicamente constituído por três partes: Estação base, geradora de comandos

e sobre a qual o usuário interage, sistema de comunicação, que capta os

comandos vindos da estação base e os encaminha a diante, e sistema de

simulação da ponte, destino final dos comandos encaminhados pelo sistema de

comunicação, interpretando o comando e simulando a operação realizada na

ponte rolante.

Palavras chave: Estação base, sistema de comunicação, simulação ponte

rolante.

5

ABSTRACT

This project involves the simulation of an autonomous robot in a bridge rolling

responsible for keeping or removing boxes of a stock, which basically consists

of three parts: base station, generating commands and on which the user

interacts, communication system, which captures commands from the base

station and forwards in front, and system simulation of the bridge, the final

destination of the commands sent by the communication system, the command

interpreting and simulating the operation performed on the crane.

Keywords: base station, communication system, simulation bridge rolling.

6

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Visão geral do projeto ....................................................................... 12

Figura 2: Exemplo QRCode ............................................................................. 15

Figura 3: Kit P51N v2.0 .................................................................................... 18

Figura 4: Motor DC ........................................................................................... 19

Figura 5: Ponte H ............................................................................................. 19

Figura 6: Encoders e sensores ópticos ............................................................ 20

Figura 7: Casos de uso .................................................................................... 21

Figura 8: Entidade Caixa .................................................................................. 31

Figura 9: Diagrama de classes Estação base .................................................. 32

Figura 10: Interface gráfica............................................................................... 33

Figura 11: Protocolo Estação base .................................................................. 36

Figura 12: Protocolo de comunicação base ..................................................... 37

Figura 13: Máquina de estado protocolo Sistema de simulação de ponte rolante

......................................................................................................................... 37

Figura 14: Protocolo Sistema simulação .......................................................... 37

Figura 15: Funcionamento geral ....................................................................... 38

Figura 16: Esquemático ................................................................................... 38

Figura 17: Inserção de caixa ............................................................................ 39

Figura 18: Remoção Fase 1 ............................................................................. 40

Figura 19: Remoção finalizando operação ....................................................... 40

Figura 20: Remoção abortando ........................................................................ 40

7

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: requisitos estação base .................................................................... 12

Tabela 2: requisitos sistema de comunicação .................................................. 13

Tabela 3:requisitos sistema de simulação de Ponte rolante ............................ 14

Tabela 4:comparativo JAVA x C++ .................................................................. 16

Tabela 5: Windows vs Linux ............................................................................. 17

Tabela 6:Caso de Uso Solicitar Remoção Caixa .............................................. 22

Tabela 7: Caso de Uso Solicitar Inserção Caixa .............................................. 24

Tabela 8: Caso de Uso Solicitar Informações Caixa ........................................ 25

Tabela 9:Caso de Uso GerarQRCode Caixa.................................................... 26

Tabela 10: Caso de Uso Capturar QRCode ..................................................... 27

Tabela 11: Caso de Uso Validar Caixa ............................................................ 28

Tabela 12: Visualizar WebCam ........................................................................ 29

Tabela 13: Exportar para Excel ........................................................................ 30

8

Sumário

1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 9

1.1 MOTIVAÇÃO ....................................................................................................................... 9 1.2 OBJETIVOS......................................................................................................................... 9

1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................................... 10 1.3 PREMISSAS ...................................................................................................................... 10 1.4 RESTRIÇÕES ................................................................................................................... 11

2. ANÁLISE TECNOLÓGICA ................................................................................................. 11

2.1 VISÃO GERAL ............................................................................................................. 11 2.2 REQUESITOS ............................................................................................................. 12

2.2.1 REQUISITOS ESTAÇÃO BASE ......................................................................... 12 2.2.2 REQUISITOS SISTEMA DE COMUNICAÇÃO ................................................... 13 2.2.3 REQUISITOS SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE ................... 14

2.3 TECNOLOGÍAS UTILIZADAS ..................................................................................... 15 2.3.1 ESTAÇÃO BASE ................................................................................................. 15 2.3.2 SISTEMA DE COMUNICAÇÃO .......................................................................... 18 2.3.3 SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE ........................................... 18

3. ESTAÇÃO BASE ................................................................................................................ 20

3.1 CASOS DE USO DO SISTEMA ................................................................................... 21 3.1.1 TABELAS DE CASOS DE USO .......................................................................... 22

3.2 DIAGRAMA ENTIDADE RELACIONAMENTO DO BANCO DE DADOS .................... 31 3.3 DIAGRAMA DE CLASSES DA ESTAÇÃO BASE ........................................................ 31 3.4 INTERFACE GRÁFICA ............................................................................................... 33

4. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO .......................................................................................... 34

4.1 PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO ...................................................................................... 34 4.2 PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO IMPLEMENTADO PELA ESTAÇÃO BASE ............................... 35 4.3 PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO IMPLEMENTADO PELO SISTEMA DE SIMULAÇÃO DA PONTE

ROLANTE ................................................................................................................................... 37

5. SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE .......................................................... 38

5.1 ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO ................................................................................. 38 5.2 PASSOS PARA INSERÇÃO ....................................................................................... 39 5.3 PASSOS PARA REMOÇÃO ........................................................................................ 39

5.3.1 REMOÇÃO FASE 1 ............................................................................................. 40 5.3.2 REMOÇÃO FASE 2 FINALIZANDO OPERAÇÃO .............................................. 40 5.3.1 REMOÇÃO FASE 2 ABORTANDO OPERAÇÃO ............................................... 40

6. CONCLUSÕES E RESULTADOS ...................................................................................... 41

A) PLANO DE RESPOSTAS AOS RISCOS .............................................................................. 42

9

1. INTRODUÇÃO

Esse projeto consiste na simulação de um robô autônomo em uma ponte

rolante responsável por guardar ou retirar caixas de um estoque.

O projeto é dividido em três partes: Primeiramente a Estação base,

sobre a qual o usuário interage e a também parte responsável por gerar os

comandos que serão interpretados pelo circuito que simula o robô autônomo.

Em seguida temos a parte dois, o Sistema de comunicação, que capta os

comandos vindos da estação base e os encaminha a diante em direção à

terceira e última parte, o Sistema de simulação da ponte, este tem por objetivo

interpretar os comandos recebidos e simular, por meio de um circuito

eletrônico, as operações de inserção e retirada de caixas realizada por uma

ponte rolante sobre um estoque.

1.1 MOTIVAÇÃO

Esse projeto tem como motivação a solução de um problema de logística

de empresas que necessitam de um gerenciamento de material estocado.

Muitas destas possuem um grande volume de material e parte desse não pode

ser transportado por pessoas devido a diversos fatores como forma, peso e

tamanho.

1.2 OBJETIVOS

Facilitar a organização e a manipulação de caixas em um depósito, capaz

de manipular o estoque inserindo ou removendo caixas conforme necessário.

10

1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Desenvolver um software para uma estação base que possibilite o

operador interagir com o sistema de simulação da ponte.

Implementar a comunicação da estação base com um banco de dados

interno, que guarde as informações das caixas contidas no estoque.

Elaborar um sistema de identificação de caixas.

Desenvolver um sistema de comunicação para interligar o sistema de

simulação de ponte com a estação base.

Desenvolver um protocolo para esse sistema de comunicação que trate

erros e timeouts de mensagens, além da perda de comunicação entre

estação base – sistema de simulação de ponte.

Desenvolver um circuito eletrônico que simule a operação que seria

realizada por uma ponte rolante sobre um estoque.

Desenvolver um projeto robusto que possibilite a replicação e possível

continuação, como por exemplo, a elaboração da estrutura da ponte

rolante propriamente dita, ao invés de uma simulação eletrônica.

1.3 PREMISSAS

Estoque deverá ter um número limitado de caixas.

Todas as caixas pertencem a um mesmo cliente.

Não será desenvolvida a estrutura mecânica da ponte rolante.

Para simulação dos motores desta estrutura são utilizados motores DC

com encoders.

Gastos limitados.

Distância entre estação base – sistema de simulação de ponte limitado

pelo tamanho do cabo utilizado.

Na retirada da caixa nunca haverá uma caixa em cima.

11

1.4 RESTRIÇÕES

Devido a problemas internos da equipe, o número de integrantes foi

reduzido de cinco para penas duas pessoas.

Tempo disponível para elaboração do projeto, cerca de 12 semanas.

Tempo disponível desde a redução dos membros da equipe, cerca de 3

semanas.

2. ANÁLISE TECNOLÓGICA

Esta seção visa fornecer ao leitor uma visão geral sobre o projeto, aqui

também serão expostos os requisitos de construção e tecnologias utilizadas

pela equipe.

2.1 VISÃO GERAL

A figura 1 demonstrada na página seguinte oferece uma visão da

proposta do projeto própriamente dita. Nela podemos ver a estação base,

composta basicamente por um computador com o software implementado, o

sistema de comunicação, composto pelo meio físico utilizado e protocolo de

comunicação, comentado na seção X e o sistema de simulação de Ponte

rolante. Nesse ponto é importante deixar claro ao leitor diferença entre a

estrutura física da ponte rolante e o circuito eletrônico utilizado para simulação.

O primeiro consiste em uma estrutura mecânica munida de motores para três

eixos distintos, estes efetuam deslocamentos sobre um tilho de rolamento nos

eixos x,y e z de um plano cartesiano. Além dos motores, a estrutura também

contém um eletroíma utilizado como equipamento de levantamento de caixas.

Essa estrutura física pode ser vista na figura 1. O circuito eletrônico utilizado

simula tal estrutura, contendo três motores DC representando os motores da

estrutura física, três encoders, três chaves dip-swith atuando como chaves de

fim de curso, CIs lógicos diversos e um LED representando o estado do

eletroímã, ligado ou desligado. Com isso, o funcionamento básico da estrutura

física de uma ponte rolante pode ser de certa forma simulado. O esquemático

deste circuito será mostrado mais adiante.

12

Fonte: autoria própria

2.2 REQUISITOS

Esta seção comenta os requisitos de cada uma das partes do projeto

citadas anteriormente.

2.2.1 REQUISITOS ESTAÇÃO BASE

A tabela 1 mostrada abaixo apresenta os requisitos da estação-base:

Tabela 1: requisitos estação base

Requisito

Especificação

Interface com o usuário O software implementado deve ter uma interface gráfica intuitiva, clara e de fácil utilização para o usuário.

Implementar comunicação serial O software deve ser capaz de estabelecer uma comunicação serial por portas pré-definidas através do sistema de comunicação para o sistema de simulação de Ponte Rolante.

Implementar o Protocolo especificado

A estação base deve implementar de maneira adequada os requerimentos impostos pelo protocolo criado.

Figura 1: Visão geral do projeto

13

2.2.2 REQUISITOS SISTEMA DE COMUNICAÇÃO

A tabela 2 mostrada a seguir apresenta os requisitos do sistema de

comunicação:

Tabela 2: requisitos sistema de comunicação

Requisito

Especificação

Estabelecer a comunicação entre estação base e sistema de simulação de ponte rolante

O sistema de comunicação deve tanto ser capaz de enviar mensagens da estação base em direção ao sistema de simulação de ponte rolante, quanto também enviar mensagens no sentido contrário, do sistema de simulação para a estação base.

Especificar um Protocolo de comunicação

O sistema de comunicação deve também especificar um protocolo de comunicação para troca de mensagens que será implementado pela estação base e sistema de simulação da ponte. Sendo que o protocolo garante a troca de mensagens corretas, timeouts e perda de comunicação entre os elementos envolvidos.

14

2.2.3 REQUISITOS SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE

A tabela 3 abaixo apresenta os requisitos do sistema de simulação de

ponte rolante:

Tabela 3:requisitos sistema de simulação de Ponte rolante

Requisito

Especificação

Três motores DC O circuito utilizado pelo sistema deve conter três motores DC, simulando os motores da estrutura física.

Velocidades distintas de operação para os motores

Os motores devem trabalhar sobre três velocidades distintas, lenta, média e alta, de acordo com o momento de operação.

Três encoders O circuito também contem três encoders para controle geral da rotação de cada um dos motores citados anteriormente.

Ponte H O sistema precisa também fazer o uso de uma ponte H para possibilitar a movimentação dos motores em ambos os sentidos.

LED O uso de um led é feito para simulação dos estados ligado ou desligado do eletroímã presente na estrutura física de uma ponte rolante.

Chave de fim de curso Deve ser usada uma chava de fim de curso para que o erro acumulado pelos encoders seja zerado não afetando o desempenho geral.

Implementar o Protocolo especificado

O sistema de simulação deve implementar de maneira adequada os requerimentos impostos pelo protocolo criado, possibilitando sua troca de mensagens com a estação base.

15

2.3 TECNOLOGIAS UTILIZADAS

Nesta subseção serão apresentadas as tecnologias utilizadas pela equipe para

a elaboração do projeto.

2.3.1 ESTAÇÃO BASE

A seguir serão listas as escolhas tecnológicas realizadas para a estação

base.

2.3.1.1 Método de identificação de caixa

O método definido como identificação para as caixas foi a utilização de

QRCodes, a escolha por esse tipo de identificação se deu pela sua crescente

utilização nos mais diversos meio durante os últimos anos. Um exemplo de

QRCoder é mostrado na figura 2 abaixo, caso o leitor aponte para a figura um

leitor de QRCodes, como o BarcodeScanner disponível para Android, o

seguinte texto é apresentado: “Oficinas de integração 3, pura emoção!”

Figura 2: Exemplo QRCode

Fonte: Autoria própria

16

Para a criação destes QRCoder é utilizada uma biblioteca chamada ZXing

(pronuncia-se “zebra crossing”) open-source voltada a elaboração de imagens

1D/2D para barcodes (leitores de QRCodes). Atualmente há duas versões

disponíveis, uma para a linguagem de programação Java, e outra para a

linguagem C++, no entanto, o desenvolvimento desta segunda esta atrasado

em relação a primeira.

Sendo assim, cada caixa no estoque deve ter um QRCode na parte superior

contendo sua identificação. Com isso, a imagem pode ser capturada por uma

câmera USB conectada com a estação base, decodificada e analisada em

seguida.

2.3.1.2 Linguagem de programação

Diante da disponibilidade da biblioteca citada anteriormente para Java e

C++, a escolha da equipe fica limitada entre uma das duas. A tabela a seguir

faz um comparativo de ambas:

Tabela 4:comparativo JAVA x C++

JAVA C++

Programação Orientada a Objetos Sim Sim

Experiência dos membros da equipe Sim Sim

Biblioteca QR Code Sim Parcial

Suporte Fácil a Câmera USB Sim Não

Se baseando nos dados acima é optada pela linguagem de programação

JAVA, pois, além do fato da biblioteca ZXing para esta linguagem se encontrar

em uma fase mais avançada de desenvolvimento, também há o fato de

oferecer melhor suporte a utilização de webcams USB.

17

2.3.1.3 Banco de dados

Quanto ao banco de dados a ser utilizado pela estação base, a escolha

se matém entre os dois mais utilizados atualmente, PostgreSQL e MySql.

Ambas são boas soluções e competem fortemente no mercado de softwares de

banco de dados. MySQL tem sido considerado durante algum tempo como a

solução mais rápida, no entanto, detentor de menos características que seu

concorrente. Já o PostgreSQL é considerado mais denso quanto as

funcionalidades, mas com desempenho inferior ao MySQL.

Tais pressupostos são, entretanto, na maioria antigos, se baseando em

versões como MySQL 4.1 ou PostgreSQL 7.4, sendo que, nas versões atuais,

ambos os softwares apresentaram melhoras significativas. Sendo assim, o

projeto é implementado sobre o banco de dados PostgreSQL 9.1.3 apenas pela

já experiência de trabalho tido com esse pelos membros da equipe.

2.3.1.4 Sistema Operacional

Um rápido comparativo entre os sistemas é dados pela tabela a seguir:

Tabela 5: Windows vs Linux

Windows Linux

Licença

Pago Livre

Suporte a Linguagem JAVA

Sim Sim

Suporte ao PostgreSQL

Sim Sim

Suporte a Driver da Webcam

Sim Não

A escolha pelo Windows se da basicamente pelo fato de se encontrar

uma variedade melhor de drives de webcam para o mesmo, além de muitos

dos muitos dos atuais drivers para Linux serem adaptações que, algumas

vezes, deixam a desejar.

18

2.3.2 SISTEMA DE COMUNICAÇÃO

Devido ao pequeno espaço de tempo depois da restruturação dos

membros da equipe, o meio de comunicação físico utilizado é um canal

comunicação serial devido a este já estar disponível no kit do microcontrolador

utilizado (descrito mais adiante) no sistema de simulação de Ponte Rolante.

2.3.3 SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE

Esta subseção tem por objetivo demonstrar as tecnologias utilizadas na

implementação do sistema de simulação de ponte rolante.

2.3.3.1 Kit 8051

No presente projeto decidiu-se utilizar o kit 8051, pois ele atende os requisitos.

Ele foi utilizado para controle do circuito e comunicação com a estação-base.

Figura 3: Kit P51N v2.0

Fonte: http://pessoal.utfpr.edu.br/hslopes/sistmicro/docs/ManualP51NV2_ago_2009.pdf

19

2.3.3.2 Motor DC

Foi necessária a utilização de três motores dc para simular o movimento da

ponte rolante nos eixos x, y e z.

\

Figura 4: Motor DC

2.3.3.3 L298N

Para interfacear os três motores foram necessárias duas pontes h para

alimentá-los com a corrente necessária e permitir o movimento em ambos os

sentidos.

Figura 5: Ponte H

20

2.3.3.4 PHCT203

Para conhecimento da distância percorrida pelos motores, foram utilizados três

sensores ópticos em conjunto com encoders.

Figura 6: Encoders e sensores ópticos

3. ESTAÇÃO BASE

Esta seção tem por objetivo descrever a estação base como um todo,

apresentando o diagrama de casos de uso, atores que interagem com o

sistema, documentação dos casos de uso, diagrama de classes, diagrama de

Entidade relacionamento do Banco de dados e a interface gráfica do software

propriamente dita.

Usuário: Este ator representa a pessoa física que está se utilizando de

serviços fornecidos pelo software no momento, como solicitar inserção

de caixa, remoção ou informações.

Microcontrolado: Este ator representa basicamente o sistema de

simulação de Ponte Rolante controlado por um microcontrolador.

Banco de Dados: Este ator representa o software de banco de dados

que trabalhará juntamente com a Estação Base no controle do estoque.

21

3.1 CASOS DE USO DO SISTEMA

O diagrama de casos de uso do sistema é apresentado na figura 3

abaixo, seguido das respectivas descrições de cada caso:

Figura 7: Casos de uso


22

3.1.1 TABELAS DE CASOS DE USO

Tabela 6:Caso de Uso Solicitar Remoção Caixa

Nome do caso de Uso Solicitar Remoção Caixa

Ator Principal Usuário

Ator Secundário Microcontrolado, Banco de dados

Resumo Este caso de uso descreve as etapas percorridas pelo software para

retirar uma caixa do sistema.

Pré-Condições A caixa solicitada encontra-se no local estipulado

Pós-Condições -

Fluxo Principal de Eventos:

Ações do ator Ações do Sistema

1. Usuário clica sobre o id

da caixa que deseja

remover

2. Usuário solicita remoção

de caixa

3. Sistema avisa ao usuário que o eletroímã será deslocado, e

aguarda a confirmação do usuário para início do processo.

4. Usuário confirma

mensagem de aviso

5.Sistema solicita ao microcontrolador que desloque a webcam a

posição a caixa esta localizada.

6.Sistema captura a imagem do QRCode

7.Sistema valida a retirada com a confirmação da identificação da

caixa com a presente no Banco de dados.

8.Sistema informa ao usuário que a caixa foi identificada com

sucesso e será removida ao ponto de retirada, aguardanda a

confirmação do usuário para início do processo.

9.Usuário confirma

mensagem de aviso

23

10.Sistema solicita ao microcontrolado a remoção da caixa para o

ponto de retirada e espera a confirmação de que o pedido foi

realizado com sucesso.

11.Sistema atualiza do banco de dados e as informações

demonstradas na tela

12.Sistema informa usuário que a caixa já esta pronta para retirada.

13. Usuário retira a caixa.

Fluxo de Evento

Excepcional:

5. Sistema invalida a caixa, sendo que essa não corresponde a

encontrada na devida posição.

6. Sistema retorna mensagem de erro ao usuário especificando o

problema.

7. Usuário deve resolver o

problema manualmente.

Fluxo de Evento

Excepcional 2:

Se a qualquer momento o microcontrolado deixar de responder aos

comandos da estação base, a mesma informa ao usuário o

problema.

24

Tabela 7: Caso de Uso Solicitar Inserção Caixa

Nome do caso de Uso Solicitar Inserção Caixa




inserir uma caixa na Ponte Rolante

Pré-Condições Existência de possíveis locais de armazenagem

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1. Usuário solicita

Inserção de caixa

2.Sistema pergunta ao usuário dados como a possível data de retirada

da caixa, posição que deseja armazenar a caixa e etc.

3.Sistema informa ao usuário que a solicitação de inserção será

realizada, pede que usuário pressione ok e aguarde um momento..

4. Usuário confirma

mensagem de aviso

5.Sistema solicita ao microcontrolado a inserção da caixa na devida

posição escolhida pelo usuário e espera confirmação de sucesso.

6.Sistema informa ao usuário que a caixa foi inserida com sucesso

7.Usuário confirma

mensagem de aviso

8.Sistema atualiza banco de dados

9.Sistema gera um novo QRCode de identificação.

10.Sistema mostra o QRCode ao usuário

Fluxo de Evento

Excepcional 1:

25

3. Se lugar especificado pelo usuário já estiver em uso, sistema solicita

ao mesmo uma nova localização.

Fluxo de Evento

Excepcional 2:

Se a qualquer momento o microcontrolado deixar de responder aos

comandos da estação base, a mesma informa ao usuário o problema.

Tabela 8: Caso de Uso Solicitar Informações Caixa

Nome do caso de Uso Solicitar Informações Caixa


Ator Secundário Banco de dados


obter informações de uma caixa.

Pré-Condições -

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1.Sistema busca no bando de dados todas as caixas armazenadas

2.Sistema carrega os dados na tabela mostrada ao usuário na interface

gráfica.

3Usuário obtém os dados

Fluxo de Evento

Excepcional 1:

2. Caso o sistema não consiga se conectar ao banco de dados retorna

um erro informando o problema.

26

Tabela 9:Caso de Uso GerarQRCode Caixa

Nome do caso de Uso GerarQRCode

Ator Principal Sistema

Ator Secundário Usuário

Resumo Este caso de uso descreve as etapas realizadas pela Estação base para

gerar um novo QRCode

Pré-Condições Solicitação do usuário para a inserção de uma caixa ou criação de um

novo QRCode através dos menus.

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1. Sistema termina com sucesso uma inserção de caixa no estoque

2. Sistema busca número de identificação da caixa recém inserida.

3. Sistema se utiliza da biblioteca de QRCode ZXing.

4.Sistema gera a nova imagem de QRCode

5.Sistema Salva a imagem em um diretório pré-estabelecido.

6.Sistema Mostra ao usuário imagem criada.

Fluxo de Evento

secundário:

1.Usuário clica no

menu QRCoders

2.Usuário clica no

submenu Criar

QRCodes

3.Usuário informa

tamanho e dados a ser

gravado

4. Sistema se utiliza da biblioteca de QRCode ZXing.

27

5.Sistema gera a nova imagem de QRCode

6.Sistema Salva a imagem em um diretório pré-estabelecido.

7.Sistema Mostra ao usuário imagem criada.

Tabela 10: Caso de Uso Capturar QRCode

Nome do caso de Uso Capturar QRCode



Resumo Este caso de uso descreve as etapas realizadas pelo sistema para

capturar um QRCode de uma caixa.

Pré-Condições Solicitação pelo usuário da remoção de uma caixa.

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1. Sistema acessa banco de dados buscando a posição da caixa a ser

capturada o QRCode.

2.Sistema solicita ao microcontrolado que deloque a webcam até o devido

ponto.

3.Sistema captura a Imagem.

4.Sistema salva imagem em diretório pré-estabelecido para validação pela

Estação Base.

Fluxo de Evento

Excepcional 1:

2.Caso bando de dados não possa ser acessado retorna ao usuário

mensagem uma mensagem de erro informando o problema.

28

Tabela 11: Caso de Uso Validar Caixa

Nome do caso de Uso Capturar Validar Caixa



Resumo Este caso de uso descreve as etapas realizadas pelo sistema para validar

o processo de retirada de caixa.

Pré-Condições Solicitação pelo usuário da remoção de uma caixa.

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1. Sistema se utiliza da imagem gerada no caso de uso CapturarQRcode

para análise pela biblioteca ZXing.

2.Sistema acessa banco de dados e obtem a identificação armazenada da

caixa.

3.Sistema compara a informação armazenada com aquela interpretada da

imagem obtida.

4.Sistema valida o processo de remoção de caixa

Fluxo de Evento

Excepcional 1:

2.Caso bando de dados não possa ser acessado retorna ao usuário

mensagem uma mensagem de erro informando o problema.

Fluxo de Evento

Excepcional 2:

4.Imagem obtida não bate com informação armazenada, então sistema

invalida a Caixa para remoção

29

Tabela 12: Visualizar WebCam

Nome do caso de Uso Visualizar WebCam


Ator Secundário -


fornecer ao usuário uma visualização da webcam

Pré-Condições Solicitação pelo usuário para visualizar a imagem atual da webcam.

Pós-Condições -

Fluxo Principal de

Eventos:


1. Usuário clica no menu

Webcam

2.Sistema obtém acesso a imagem fornecida pela webcam conectada.

3.Sistema mostra em uma janela a parte a imagem atual

4. Se usuário desejar

salva a imagem

5.Sistema pergunta local onde usuário deseja salvar imagem

6.Sistema salva imagem e volta a tela anterior

Fluxo de Evento

Excepcional 1:

2.Não seja possível obter a imagem da webcam o sistema informa o

erro ao usuário

30

Tabela 13: Exportar para Excel

Nome do caso de Uso Exportar para Excel


Ator Secundário -


exportar para excel a atual tabela mostrada ao usuário

Pré-Condições Solicitação pelo usuário para exportação da tabela atual exibida na

tela.

Pós-Condições -

Fluxo Principal de Eventos:


1.Usuário clica no meu File

2.Usuário clica no submenu

Export para Excel

3.Sistema pergunta ao usuário o local onde deseja salvar a tabela

4.Sistema salva no local especificado

5.Sistema abre o arquivo salvo

31

3.2 DIAGRAMA ENTIDADE RELACIONAMENTO DO BANCO DE DADOS

Como partimos da premissa que todas as caixas pertencem a um único

cliente optamos por emitir essa entidade, sendo que o banco de dados será

composto basicamente pela entidade “Caixa”, responsável por guardar

informações referentes a cada caixa presente na grua.


3.3 DIAGRAMA DE CLASSES DA ESTAÇÃO BASE

A figura 5 da página seguinte mostra o diagrama de classes da estação

base, o software em si é composto por oito classes, que abrangem todos os

requerimentos feitos à estação base. Com um total de um mil oitocentos e oito

linhas comentadas, o software se encontra disponível no cd disponibilizado

juntamente com a monografia.

Figura 8: Entidade Caixa

32

Figura 9: Diagrama de classes Estação base

33

3.4 INTERFACE GRÁFICA

A interface gráfica é apresentada na figura 6 a seguir. Nela podemos

notar a presença de dois botões, inserir caixa e remover caixa, além de uma

barrada de status que informa ao usuário o status atual da operação solicitada.

Também esta presente uma tabela contendo informações de todas as caixas

atualmente disponíveis no estoque.

Figura 10: Interface gráfica

34

4. SISTEMA DE COMUNICAÇÃO

Esta seção tem por objetivo descrever o sistema de comunicação

utilizado, comentando o protocolo de comunicação estabelecido e que deve ser

implementado tanto por parte da Estação base como por parte do sistema de

simulação da ponte Rolante.

4.1 Protocolo de comunicação

O projeto se utiliza de um protocolo de comunicação baseado em eco,

portanto, ao enviar uma mensagem a estação base deve esperar o eco da

mesma para prosseguir, sendo assim, a parte do protocolo implementado pela

estação base deve ser complementar em relação a parte do protocolo

implementado pelo sistema de simulação da ponte rolante. Adiante serão

mostradas as máquinas de estado de ambos os lados.

É interessante também comentar de um modo geral os passos

executados pelo protocolo:

Inicialmente a estação base envia determinado comando para o

sistema de simulação de ponte rolante via canal de comunicação

serial e entra em um estado de espera do próprio eco.

O sistema simulação da ponte capta a mensagem que lhe foi

enviada e envia novamente em direção à estação base.

A estação base analisa eco e determina se a informação chegou

ao destino de maneira correta, o que acontece se o eco recebido

estiver de acordo com a mensagem enviada.

A estação base passa então a enviar um comando de execução

da mensagem anteriormente recebida, e espera o eco da

mesma.

O sistema de simulação envia o eco de execução, e começa a

realizar a operação.

A estação base passa então a esperar o sinal de finalização do

requerimento feito com sucesso.

35

Ao receber esse sinal, informa ao usuário que a ação requerida

foi terminada com sucesso.

Caso em algum momento alguma mensagem seja corrompida durante o

envio a estação base sempre reencaminhará a mensagem correta até que o

eco capturado esteja de acordo com esta. O protocolo também cobre o caso

em que um dos lados deixa de responder ao outro, sendo que, caso o sistema

de simulação deixe de responder a estação base, a mesma informa ao usuário

que a comunicação foi perdida, ou, no caso contrário, a estação base deixe de

responder ao sistema de simulação, esse aborta a operação e retorna ao ponto

inicial.

4.2 Protocolo de comunicação implementado pela estação base

A máquina de estado do protocolo de comunicação implementado pela

base é mostrada na página seguinte, nele podemos notar a dominância do

conceito de “Envio de mensagem – espera de eco”, também é possível notar

que tal protocolo cobre possíveis erros de transmissão de mensagens entre os

dois pontos, estação base – sistema de simulação de ponte rolante.

Além da transmissão de mensagens erradas o protocolo também

abrange timeouts de comunicação, existem basicamente dois tipos

considerados: Timeout de mensagens, com aproximadamente 3 segundos de

duração, nesse tempo poderiam ser enviadas 3600 mensagens através do

canal de comunicação serial com 9600bits/seg, sendo que o sistema é

considerado inoperante após três desses timeouts. O segundo tipo de timeout

considerado é o timeout de execução, este possui um tempo de duração muito

maior que o primeiro, cerca de 2 minutos, pois visa esperar o sinal de final de

execução do sistema de simulação da ponte rolante que só é emitido no fim do

processo requisitado, como no caso anterior, o sistema é considerado

inoperante após três desses timeouts serem obtidos em seguida.

37

4.3 Protocolo de comunicação implementado pelo sistema de simulação

da ponte rolante

A figura abaixo demonstra como o protocolo do sistema de simulação de

ponte rolante foi implementado, podemos ver nele a notação complementar em

relação ao utilizado pela estação base, se baseando em confirmações de eco

(representado pelas mensagens Execute), e tratando timeouts de

comunicação, caso em que o sistema aborta a operação corrente e retrocede a

posição inicial.

Figura 14: Protocolo Sistema simulação

Figura 13: Máquina de estado protocolo Sistema de simulação de ponte rolante

38

5. SISTEMA DE SIMULAÇÃO DE PONTE ROLANTE

Esta seção tem por objetivo descrever o funcionamento do sistema de

simulação de ponte rolante, o funcionamento geral dos motores pode ser

visualizado na figura 15 mostrada logo abaixo. O microcontrolador AT89S52

localizado no Kit P51 v2.0 exerce um controle PWM sobre os três motores DC

da simulação, se utilizando de também três velocidades distintas de operação.

Um encoder é utilizado em cada motor para contagem de pulsos sobre um

sensor óptico, que envia o sinal as portas de interrupção do microcontrolador.

Figura 15: Funcionamento geral

5.1 ESQUEMÁTICO DO CIRCUITO

Figura 16: Esquemático

39

5.2 PASSOS PARA INSERÇÃO

Figura 17: Inserção de caixa

5.3 PASSOS PARA REMOÇÃO

O processo de remoção é dividido em duas fases conforme mostrado a

seguir. Na fase 1 é realizado o deslocamento do eletroímã até a caixa a ser

removida e espera-se um sinal para finalizar a remoção adequadamente ou

aborta-la caso o QRCode não seja o o esperado.

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5.3.1 REMOÇÃO FASE 1

Figura 18: Remoção Fase 1

5.3.2 REMOÇÃO FASE 2 FINALIZANDO OPERAÇÃO

Figura 19: Remoção finalizando operação

5.3.1 REMOÇÃO FASE 2 ABORTANDO OPERAÇÃO

Figura 20: Remoção abortando

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6. CONCLUSÕES E RESULTADOS

Como conclusão do projeto Ponte rolante, temo o fato de a equipe ter

conseguido realizar com sucesso os itens propostos após a reestruturação dos

membros da equipe, sendo que a simulação da ponte rolante opera

adequadamente as operações de inserção e remoção de caixa que seriam

executadas pela ponte propriamente dita.

Tanto a estação-base, quanto o sistema de comunicação e sistema de

simulação de ponte rolante se mostraram funcionais e viáveis, sendo que, caso

em projetos futuros uma implementação da estrutura física da ponte rolante

decida ser feita, muito do trabalho aqui realizado pode ser aproveitado,

principalmente com relação a estação base.

O protocolo de comunicação desenvolvido também se mostrou

funcional, atingindo seu objetivo de troca de mensagem confiável e tratamento

de exceções, como timeout e perda de conexão entre os pontos.

A título de curiosidade foram colocados em anexo a seguir plano de

análise de respostas aos riscos, este foi estruturado no início do semestre

quando ainda todos os membros da equipe estavam presentes. Podemos ver

que, apesar da quantidade de riscos avaliados, é possível dizer que

praticamente todos os riscos realmente ocorreram de fato, indo muito além do

esperado, como, por exemplo, a desistência de 60% dos membros da equipe

restando apenas dois membros para realização de mais da metade do trabalho

proposto em um período de tempo extremamente reduzido.

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A) PLANO DE RESPOSTAS AOS RISCOS

curitiba, 2012 - dainf.ct.utfpr.edu.br · pdf file4 resumo esse projeto consiste na...

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