medição de orientações relativas de um veículo em movimento
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Departamento de Engenharia Mecânica. Medição de Orientações Relativas de um Veículo em Movimento. Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro Orientador: Prof. Dr. Vítor Santos Coorientador: Dr. Ricardo Pascoal. Dissertação de Mestrado. Julho 2014. Estrutura:. Enquadramento - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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MEDIÇÃO DE ORIENTAÇÕES RELATIVAS
DE UM VEÍCULOEM MOVIMENTO
Departamento de Engenharia Mecânica
Julho 2014Dissertação de Mestrado
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro
Orientador: Prof. Dr. Vítor SantosCoorientador: Dr. Ricardo Pascoal
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Estrutura: Enquadramento
Estudo e caracterização dos sensores
Processamento e interpretação dos dados
Infraestrutura do software
Testes e resultados
Conclusões e Trabalho futuro
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 2Julho 2014
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Enquadramento
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 3Julho 2014
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Enquadramento
ATLASCAR:
Condução assistida / Condução autónoma
Perceção Exterior
Relação exterior/atlascar
Orientações do veículo
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 4Julho 2014
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Enquadramento
Anteriormente:
• Isolamento ineficiente
• Cabos longos
• Método limitado
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 5Julho 2014
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Enquadramento
Metodologia adotada:
Unidades locais de medição, ULMUnidade central interligação, UCI
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 6Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 7Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores SHARP GP2Y0A21YK0F
Sensor Infravermelho Intervalo medição100 a
800 mmInfrared emitting diode,
IREDPosition sensitive
detector, PSD
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 8Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Robô FANUC M-6iB
Repetibilidade ± 0,08 mm
Alcance 951 mm
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 9Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Leitura com o sensor Espetro do sinal
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 10Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Leitura do sinal no
osciloscópio:
Histograma da distribuição:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 11Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Leitura do sinal no
osciloscópio:
Histograma da distribuição:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 12Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Calibração com Polinómios
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 13Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Calibração com Exponenciais
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 14Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Coeficientes de correlação:
Sensor Coef. Correlação
0 0.99957
1 0.99939
2 0.99951
3 0.99954
4 0.99952
5 0.99950
6 0.99927
7 0.99869
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 15Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Testes de interferência
Picos elevados de 10 cm até 50 cm
A partir de 50 cm impossível ter uma boa leitura
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 16Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Testes da resposta
Movimento circular no plano XOZ.
Movimento sinusoidal segundo Z
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 17Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 18Julho 2014
Sensor Coef. Correlação Desvio Padrão (mm) Incerteza (mm)
0 0.9975 3.5231 ± 07.0462
1 0.9946 4.2149 ± 08.4298
2 0.9707 6.4725 ± 12.9450
3 0.9946 4.2153 ± 08.4306
4 0.9941 4.4072 ± 08.8144
5 0.9984 3.1263 ± 06.2526
6 0.8788 9.2197 ± 18.4394
7 0.9958 3.5657 ± 07.1914
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Estudo e caracterização dos sensores SICK DT20
Incerteza: ± 4mm
Custo: 486 €
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 19Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Produto final ULM
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 20Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Produto final UCI
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 21Julho 2014
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Estudo e caracterização dos sensores Uso de íman
Adaptável diversos veículosFácil colocaçãoNão invasivo
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 22Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 23Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Obtenção das orientações
Método do plano médio
Método da pseudo-inversa
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 24Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Método do plano médio
- Combinações de planos possíveis:
- Equação do plano:
- Sistema de equações:
- Obtenção do coeficiente D:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 25Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Método da pseudo-inversa Moore-Penrose
- Sistema de equações:
- Equação da pseudo-inversa :
- Obtenção do coeficiente D:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 26Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Obter as orientações:
Equações produto interno e equações dos ângulos:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 27Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Testes no robô FANUC
Subida e descida Rotação individualda garra do robô: de cada ângulo:
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 28Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Testes no robô FANUC
Verde plano
Chão
Amarelo plano
da garra do
robô Fanuc
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 29Julho 2014
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Processamento e interpretação dos dados Resultados
Ambos os métodos tiveram os mesmos resultados
.
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 30Julho 2014
Ângulo Coef. Correlação Desvio Padrão (º) Incerteza (º)
Pitch 0.9850 0.6994 ± 1.3988
Roll 0.9790 0.7284 ± 1.4568
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Processamento e interpretação dos dados Applanix POS LV
Incerteza: ± 0,25 graus
Custo muito elevado.
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 31Julho 2014
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Infraestrutura do software
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 32Julho 2014
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Infraestrutura do software
Estrutura
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 33Julho 2014
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Infraestrutura do software
Marcador ROSMarcador com
orientações obtidas
Traseira aproxima-se do chão no arranque
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 34Julho 2014
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 35Julho 2014
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Testes e resultados
Calibração inicial
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 36Julho 2014
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 37Julho 2014
Arranque, do ponto A até ao ponto 1
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Arranque
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 38Julho 2014
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 39Julho 2014
Curvas, do ponto 1 até ao ponto 2
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 40Julho 2014
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 41Julho 2014
Cruzamento, ponto 3
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 42Julho 2014
![Page 43: Medição de Orientações Relativas de um Veículo em Movimento](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062217/5681338d550346895d9a95a2/html5/thumbnails/43.jpg)
Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 43Julho 2014
Rotunda, ponto 4
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Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 44Julho 2014
![Page 45: Medição de Orientações Relativas de um Veículo em Movimento](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062217/5681338d550346895d9a95a2/html5/thumbnails/45.jpg)
Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 45Julho 2014
Lombas, do ponto 5 ao ponto 6
![Page 46: Medição de Orientações Relativas de um Veículo em Movimento](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062217/5681338d550346895d9a95a2/html5/thumbnails/46.jpg)
Testes e resultados
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 46Julho 2014
![Page 47: Medição de Orientações Relativas de um Veículo em Movimento](https://reader035.vdocuments.com.br/reader035/viewer/2022062217/5681338d550346895d9a95a2/html5/thumbnails/47.jpg)
Testes e resultados
Variação número sensores
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 47Julho 2014
Sensores utilizados Incerteza pitch (º) Incerteza roll(º)
8 - -
7 ±1.1744 ±1.4902
6 ±1.3172 ±1.6492
5 ±1.3674 ±1.9446
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Testes e resultados
Variação posições sensores
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 48Julho 2014
Coordenadas Incerteza pitch (º) Incerteza roll(º)
Corretas - -
100 mm erro ±1.1898 ±1.4212
200 mm eroo ±1.1948 ±1.4750
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Conclusões e Trabalho futuro
Principais conclusões:Estudo e caracterização dos sensores melhorou os resultados das
medições.Incerteza média dos sensores é de 9.6937 mm.O algoritmo que melhor calcula o plano é o método da pseudo-
inversa.Com 4 sensores a incerteza do sistema média é de 1.4278 graus.Os resultados obtidos são fiáveis.
Trabalho futuro:Sistema wirelessTestes noutros veículosModelo físico do veículo e análise riscoDesenvolver produto comercialEstudo mercado escolas condução
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro 49Julho 2014
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MEDIÇÃO DE ORIENTAÇÕES RELATIVAS
DE UM VEÍCULOEM MOVIMENTO
Departamento de Engenharia Mecânica
Julho 2014Dissertação de Mestrado
Gonçalo Alberto Ramos Carpinteiro
Orientador: Prof. Dr. Vítor SantosCoorientador: Dr. Ricardo Pascoal