Departamento de Engenharia Electrotécnica (DEE)
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Browsing Departamento de Engenharia Electrotécnica (DEE) by advisor "Ferrolho, António Manuel Pereira"
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- Desenvolvimento de um sistema de paletização robotizadoPublication . Aguiar, Hélder Torres; Ferrolho, António Manuel PereiraA exigência do mercado atual tem conduzido as empresas a repensarem os seus sistemas de produção, de modo a efetuarem melhoramentos que tornem os seus processos de produção mais rápidos, de melhor qualidade e, ao mesmo tempo, obter redução de custos. Muito destes melhoramentos passam pela implementação de sistemas industriais mais eficientes e de maior flexibilidade, por forma a substituir operações rudimentares presentes em ambientes fabris perigosos e prejudiciais para a saúde do Homem. A robótica industrial sendo um processo de automação flexível, é uma opção válida a implementar nos sistemas de produção para que, as empresas estejam adaptadas ao mercado atual. A temática deste estudo incide sobre a funcionalidade dos manipuladores industriais na aplicação de um sistema de paletização que garantem flexibilidade na paletização, permitindo a paletizações de caixas com diferentes tamanhos em diferentes tipos de paletes. Este trabalho tem por base o dimensionamento e conceção de uma Célula de Paletização Robotizada com recursos disponibilizados pela Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu. Também, subsistiu a necessidade de projetar e desenvolver sistemas inerentes à célula como o órgão terminal de ventosas, o sistema de suporte de paletes, a integração de sensores, os atuadores e todos os equipamentos inerentes a um sistema de paletização. Os objetivos propostos na realização deste estudo são os seguintes: a paletização de caixas de diferentes tamanhos; utilização de diferentes tipos de paletes; introdução da altura máxima de paletização; conceção da ferramenta pneumática (end-effector) para o robô; conceção de Hardware e Software capazes de permitir a integração e o controlo dos inerentes ao sistema desenvolvido, tais como os atuadores, sensores, entre outros. Ainda, neste sistema de paletização robotizado proposto, será possível, ao operador fabril introduzir todos os dados relativos às dimensões das caixas e das paletes. Para além deste facto, também o número de camadas pode ser introduzido, pois confere grande versatilidade e flexibilidade ao sistema. O presente trabalho, aborda ainda, o desenvolvimento de ferramentas de Software para controlo do sistema de paletização através de interface homem-máquina (HMI).
- Desenvolvimento de um sistema robótico flexível para utilização em farmáciasPublication . Ôlas, João Vitor Pereira; Ferrolho, António Manuel PereiraAtualmente, o mercado da automatização dos armazéns de medicamentos para farmácias tem vindo a proliferar. Cada vez mais farmácias, um pouco por todo o mundo, os usam com reconhecidos proveitos. A evolução tecnológica, por um lado, e o aumento das unidades implementadas, por outro, tem levado a um decréscimo dos preços, que por sua vez leva a mais unidades vendidas e, consequentemente, a mais concorrência, mais investigação e mais evolução tecnológica. A tecnologia usada assenta na automação fixa, com software e hardware desenvolvidos especificamente para este fim, de que se destaca o robô cartesiano, construído de raiz para este fim. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema de armazenamento de medicamentos para utilização em farmácias com base em automação mais flexível, como seja a robótica. Utilizando robôs já existentes no mercado para utilização industrial, foram desenvolvidas várias ferramentas de software e hardware com o intuito de permitirem a integração e o controlo destes robôs manipuladores, de atuadores, de sensores e de um computador com funções HMI. Foram também concebidos sistema de alarmes e de registo de estatísticas, de intrusão e de nível de stock. Para além do trabalho proposto, esta Dissertação proporciona ainda uma visão geral dos sistemas mais vendidos na Europa, confirma a versatilidade dos robôs manipulares industriais e realiza também uma estimativa da capacidade máxima de um armazém para utilização com estes robôs. ABSTRACT: Nowadays, the market of medicine storehouse automation for pharmacies has been proliferating. More and more pharmacies all over the world have been using it profitably. Technological developments, on the one hand, and the increase of other implemented units, on the other hand, have led to a decrease in prices, which in turn leads to more units being sold and therefore to more competitiveness, more research and technological development. This technology relies on fixed automation with software and hardware specifically designed for this purpose, highlighting the Cartesian robot which was built up from scratch for this purpose. This study aimed to develop a system of medicine storage based on flexible automation such as robotics, in order to be used by pharmacies. We developed several software tools and hardware by using robots already applied on the industrial market, in order to enable the integration and control of these handling robots, actuators, sensors and a computer with HMI functions. We designed an alarm and stats tracking system, an intrusion system and also a stock level system. In addition to the proposed work, this thesis also provides an overview of the bestselling systems in Europe, confirms the versatility of industrial handling robots and also carries an estimate of the maximum capacity and cost of building a storehouse to be used by these robots.
- Desenvolvimento e melhoramento da Célula Flexível de Fabrico da ESTGVPublication . Carvalho, Ana Isabel Rodrigues de; Ferrolho, António Manuel PereiraNos sistemas de fabrico, a flexibilidade é um dos requisitos fundamentais nos processos de produção para as empresas alcançarem uma capacidade de resposta diversificada face à variedade de produtos requeridos no mercado atual. As Células Flexíveis de Fabrico (CFF) são atualmente dos sistemas de produção mais sofisticados para produzir uma grande variedade de produtos, sem necessitarem da intervenção humana por longos períodos de tempo. A flexibilidade destes sistemas resulta da utilização de autómatos e computadores, para controlar e integrar estes processos de produção. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e melhorar a CFF que se encontra instalada na Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu (ESTGV). No estudo da CFF foram desenvolvidas várias ferramentas de software e hardware para integrar e controlar todos os equipamentos de automação da célula, nomeadamente, os robôs industriais e as máquinas ferramenta de Controlo Numérico Computorizado (CNC). Nas ferramentas desenvolvidas implementou-se um sistema de tolerância a falhas e avarias, para garantir mais autonomia à célula e assim diminuir a intervenção humana. Foram também implementados sistemas de alarmes para a deteção e registo de intrusões e falhas ocorridas na CFF. Desenvolveu-se uma página web com funções de Human Machine Interface (HMI) que possibilita o controlo e a monitorização em tempo real da CFF. Esta página permite verificar o desempenho de cada processo, os alarmes e avisos registados durante a fase de produção da célula. Também permite efetuar operações de controlo de produção e manutenção. Por último, para aumentar a flexibilidade da célula, desenvolveu-se uma ferramenta de software que permite o envio de mensagens de texto para um telemóvel, sempre que ocorrem falhas ou avarias na CFF.
- Integração e controlo de máquinas CNC e robôs industriais em Células Flexíveis de FabricoPublication . Pereira, Óscar Vieira; Ferrolho, António Manuel Pereira; Albuquerque, Daniel FilipePara que as empresas possam ser competitivas, os seus processos produtivos têm que ser flexíveis, de tal forma que, possam ter uma capacidade de resposta à variedade de produtos requeridos pelo mercado em que se encontram. As Células Flexíveis de Fabrico (CFF), apresentam grandes potencialidades nesta área, sendo atualmente um dos sistemas mais sofisticados com a capacidade de se adequarem rapidamente às alterações do mercado, produzindo, assim, uma grande variedade de produtos. A flexibilidade destes sistemas resulta da utilização de autómatos e computadores para controlar e monitorizar todos os setores das CFF. Este trabalho teve como objetivo principal a integração e controlo de duas máquinas CNC diferentes e de dois robôs industriais distintos, numa CFF que se encontra instalada no Departamento de Engenharia Eletrotécnica (DEE) da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu (ESTGV). Para tal, foram desenvolvidas várias ferramentas de software e hardware para integrar e controlar todos os equipamentos envolvidos neste projeto, como por exemplo: robôs industriais, máquinas CNC, sensores, câmaras de vídeo, microcomputadores e microcontroladores. Foi desenvolvido um sistema de carga e descarga para máquinas CNC e para paletes de transporte de material (matéria prima e produtos acabados). Este, também permite a deteção de falhas e de alarmes, de forma a garantir uma maior autonomia e melhor desempenho da célula, a segurança dos funcionários e preservar o bom funcionamento de todos os equipamentos. Foi, também, desenvolvido um pequeno sistema de visão artificial capaz de verificar quantas peças estão nas paletes de transporte de material. Este sistema, após adquirir uma imagem através de uma câmara de vídeo e do seu posterior processamento e análise, recorrendo a um algoritmo implementado num microcomputador, informa o controlador do robô da presença ou ausência de peças. Para a interface Homem-Máquina (HMI) foi desenvolvida uma página web que permite o controlo e monitorização em tempo real da CFF. Esta página, para além de permitir a análise do desempenho de cada setor, os alarmes e avisos registados durante o funcionamento da célula, permite também efetuar operações de controlo remoto da produção e de manutenção. Por último, para aumentar a flexibilidade da célula foi implementada uma ferramenta de envio de e-mails e de SMS, sempre que ocorram invasões num dos setores da CFF.
- Integração e Controlo de Robôs Industriais na Indústria AutomóvelPublication . Azevedo, Fernando Ricardo Neves Brites; Ferrolho, António Manuel PereiraNa indústria automóvel a flexibilidade e volume de produção são requisitos fundamentais nos processos de produção para as empresas alcançarem uma capacidade de resposta diversificada face à variedade de produtos requeridos no mercado atual. Para tal, os robôs industriais desempenham um papel relevante uma vez que permitem aumentar a produção, tal como a programação de autómatos permite uma maior flexibilidade no fabrico, ao permitir que se produzam na mesma máquina, vários produtos diferentes. O presente trabalho teve como objetivo programar duas células industriais desenvolvidas para o setor automóvel. O trabalho foi desenvolvido numa empresa de máquinas industriais no distrito de Viseu. Foram desenvolvidas várias ferramentas de software para integrar e controlar todos os equipamentos de automação da célula, nomeadamente, robôs industriais, autómatos, câmaras de visão artificial e interfaces homem-máquina (HMI). Programou-se o robô para uma máquina cujo objetivo é colocar agrafes metálicos em moldes plásticos de duas referências diferentes, assim como a comunicação deste com o autómato. Também se programou o autómato, a HMI e as câmaras de visão artificial de uma outra máquina cujo propósito é o aparafusamento de polias em carris elevatórios e verificação do processo. Para tal, esta máquina possui dois robôs industriais controlados pelo autómato, que aparafusam e verificam o estado do carril, antes de o colocar na zona de evacuação. Este procedimento pode ser feito para seis referências de carris diferentes.
- Integração e controlo do armazém numa Célula Flexível de FabricoPublication . Mata, João Pedro Ferreira; Ferrolho, António Manuel PereiraNum mercado cada vez mais competitivo e exigente, as indústrias são obrigadas a reformular os seus métodos de trabalho em busca de encontrar alternativas que as permitam operar de forma mais eficiente e que, consequentemente, resultem em reduções do tempo de produção, reduções de consumos de energia e consequentemente redução dos custos de produção. Os armazéns e a forma como são geridos são um importante fator a ter em conta no que toca ao aumento do desempenho de uma nave fabril. Durante anos o setor do armazém foi de alguma forma estagnado no tempo, sendo explorado sempre da mesma forma: manualmente. Contudo, hoje em dia, os armazéns são, cada vez mais, o alvo de mudanças no sentido de os automatizar e robotizar. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver e melhorar o setor do armazém da Célula Flexível de Fabrico (CFF) que se encontra instalada na Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu, tornando-o mais eficiente e rentável para a célula. No decorrer do estudo foram desenvolvidos softwares para cada elemento constituinte da célula, robô industrial, transportador, PLC e servidor web, de forma a desenvolver um sistema global fiável e de fácil utilização. Em complemento à CFF foi desenvolvida uma página web que permite ver, controlar e monitorizar em tempo real todo o setor do armazém. Nela, o operador tem acesso a uma stream da CFF e a todos os ficheiros criados relativos ao armazém, bem como a um menu que permite enviar comandos remotamente para a célula. Ainda através do servidor web utilizado, Raspberry Pi, foi possível desenvolver todo um software que permite o envio de correios eletrónicos e mensagens de texto para telemóveis com informações uteis para os utilizadores do sistema. Este documento pretende, assim, mostrar toda a simbiose que envolve os elementos deste sistema, desenvolvido para maximizar o potencial do setor do armazém da CFF.
- Monitorização e controlo de equipamentos de parques fotovoltaicos através da utilização de microcontroladoresPublication . Casais, Augusto José Chaves Almeida; Ferrolho, António Manuel PereiraDevido à escassez de energias derivadas dos recursos fósseis e devido às alterações climáticas que o uso destas energias provoca, torna-se necessário recorrer a novas fontes de energia não poluentes, de forma a diminuir a dependência dos combustíveis fósseis. Com esse objetivo, existe uma enorme preocupação por parte dos governos mundiais que fomentam o uso destas tecnologias, por intermédio de incentivos fiscais e outros. Das fontes de energia renováveis, destaca-se a energia solar fotovoltaica, que está a ganhar cada vez mais preponderância, fazendo com que a sua tecnologia esteja cada vez mais evoluída e mais acessível, sendo uma das tecnologias mais implementadas. Deste modo, torna-se necessário desenvolver sistemas capazes de registar e monitorizar todos os parâmetros da instalação fotovoltaica, para que a produção de energia seja rentabilizada. De entre os equipamentos existentes nas instalações fotovoltaicas, o contador de energia e a estação meteorológica são elementos fundamentais, uma vez que a performance da instalação fotovoltaica é calculada com a ajuda destes equipamentos. A presente dissertação tem como objetivo principal a construção de um sistema de monitorização capaz de recolher os dados de contadores de energia através da interface de comunicação RS-232 ou RS-485 e do protocolo DLMS/COSEM, bem como recolher os dados da estação meteorológica através da interface de comunicação RS-485. Posteriormente, os dados serão armazenados num datalogger, permitindo a visualização dos mesmos localmente por intermédio de um interface assim como o envio destes mesmos dados para um servidor remoto.
- Simulação em computador da célula flexível de fabricoPublication . Lourenço, Jorge Rosa; Ferrolho, António Manuel PereiraA indústria tem sofrido uma evolução galopante, na história da Humanidade. O uso da robótica tem tido um aumento exponencial, dado que a introdução dos robôs permitiu a muitas empresas rentabilizar as linhas de fabrico, torná-las mais flexíveis e adaptativas, produzir com celeridade e precisão. Esta constatação conduz-nos a fragilidades no domínio da mão humana, porém o homem nunca poderá, pelo menos para já, ser descartável, dado que a sua presença é necessária em certas áreas da produção. A empresa necessita da mão e da destreza intelectual do homem em pontos onde os robôs não conseguem obter resultados. Atualmente, as empresas têm optado, cada vez mais, pela utilização de processos flexíveis, sendo estes sistemas rápidos e com um tempo de reposta, por norma, muito curto. Esta metodologia satisfaz as necessidades dos clientes, contudo para que todas estas tecnologias funcionem é necessária a sua instalação e programação, para cada produto a ser obrado. Assim, impõe-se a necessidade executar a intervenção nos sistemas robóticos, ora, a produção não pode parar, visto conduzir as empresas a incumprimento de contratos e à perda de competitividade no mercado. Para ultrapassar o grande entrave sentido nas Células Flexíveis de Fabrico (CFF), foi criado um software, que modela o sistema robótico de uma qualquer empresa conseguindo satisfazer todas as alterações que se pretendem em modo offline, passando, apenas, a intervenção pela necessidade de se fazer o update da nova programação na CFF real. Posto isto, a realização desta dissertação, exigiu um estudo aprofundado de todos os elementos que constituem a CFF que se encontra na Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu (ESTGV) no laboratório de Robótica do Departamento de Engenharia Eletrotécnica (DEE), seguidamente foi desenvolvido um modelo virtual de toda a célula, no software da ABB, o RobotStudio, conduzindo ao levantamento das medições de cada elemento da CFF, para assim ser criado um modelo virtual. Ao longo do trabalho, foram realizados testes para averiguar a veracidade da correspondência, na fase final do trabalho foi desenvolvida toda a programação offline da CFF, seguindo-se a execução da simulação virtual, em computador, da célula real.
- Simulação, integração e controlo de Células Flexíveis de FabricoPublication . Silva, Luís Filipe Santos; Ferrolho, António Manuel PereiraAtualmente, a competitividade de uma empresa é o fator-chave para que esta tenha sucesso no mercado em que opera, e para tal, esta deve encontrar-se equipada de processos produtivos otimizados, inovadores, autónomos, e com tecnologia do mais alto nível. O presente trabalho tem como principal objetivo a integração e controlo dos equipamentos disponíveis na Célula Flexível de Fabrico (CFF) instalada no Laboratório de Automação e Robótica do Departamento de Engenharia Eletrotécnica da Escola Superior de Tecnologia e Gestão de Viseu. De forma a alcançar os objetivos pretendidos, foi desenhada a Célula Flexível de Fabrico no programa RobotStudio 2022 e realizada a respetiva simulação em software e no laboratório. As CFF são uma das grandes potencialidades no processo produtivo de uma empresa e apresentam inúmeras vantagens, tais como: poderem executar trabalhos repetitivos 24/24 horas, flexibilidade e capacidade de ajuste de fabrico de produtos diversos consoante as necessidades do mercado, diminuição do número de peças defeituosas produzidas, redução do desperdício de matéria-prima, entre outras. Uma CFF pode ser constituída por diversos equipamentos, tais como: robôs, autómatos, Máquinas de Controlo Numérico (CNC), Veículos Guiados Automaticamente (VGA), tapetes rolantes, diversos tipos de sensores, entre outros. Ao longo desta dissertação foram utilizados alguns dos equipamentos mencionados anteriormente, de forma a colocar a CFF do laboratório a funcionar autonomamente. Numa fase inicial, a célula do laboratório foi criada através de um software de desenho para que fosse possível iniciar alguns testes e simulações no RobotStudio. Posteriormente, começou-se a desenvolver código de programação em linguagem RAPID, através do qual o robô executava rotinas individualmente. Mais tarde, iniciaram-se os testes no laboratório, onde se começou também a programar o autómato S7 1200, gestor da CFF, bem como o sistema de visão artificial que se encontra nas ferramentas de trabalho de ambos os robôs, que permitem identificar o tipo de palete e as peças que nela se encontram. Por fim, foram realizados os ensaios finais, onde se registaram um conjunto de filmagens que serão apresentadas na defesa desta Dissertação de Mestrado.
- Sistema de paletização robotizado no setor de pesagem/etiquetagem do queijo: Caso de estudo: Lactogal, Produtos Alimentares S.A.Publication . Carreira, Daniel Loureiro; Ferrolho, António Manuel PereiraO processo de paletização consiste em organizar os produtos em paletes. Esses produtos são colocados de forma a construir paletes com estabilidade, para que, quando ocorrer o transporte dos mesmos, estes cheguem nas melhores condições aos clientes das empresas. Com a evolução das novas tecnologias, mais precisamente com a robótica industrial, este processo resulta de um estudo pormenorizado de cada fase do processo, com o intuito de o tornar o mais rápido e o mais eficiente possível e com um menor custo para as empresas. O presente documento propõe o desenvolvimento do estudo de um sistema de paletização robotizada para caixas, no setor de pesagem/etiquetagem, na unidade fabril da Lactogal, Produtos Alimentares S.A em Oliveira de Azeméis. Neste sistema de paletização robotizado proposto, será possível ao operador fabril introduzir todos os dados relativos às dimensões das caixas e das paletes. Para além deste facto, também o número de camadas pode ser introduzido, o que confere grande versatilidade e flexibilidade ao sistema. O documento aborda todos os elementos de automação industrial usados e ferramentas desenvolvidas, dando informações sobre estes, com o objetivo de tornar a realização da tarefa segura e eficiente. ABSTRACT: The palletizing process consists in organizing the products on pallets. These products are arranged to construct pallets with stability, in order to arrive at the business customers in best conditions, when they are transported. With the evolution of the new technologies, specifically with industrial robotics, this process results from a detailed study of each stage of the process, with the aim of making it as fast and as efficient as possible and at a lower cost for companies. This document proposes the development of the study of a robotic palletizing system for boxes in the industry of weighing/labeling, in the manufacturing unit of Lactogal, Produtos Alimentares S.A. in Oliveira de Azeméis. In this proposed robotic palletizing system, the plant operator can enter the dimensions of the boxes and pallets. Besides this, the number of layers may also be entered, which gives great versatility and flexibility to the system. The document approaches all elements of industrial automation used and developed tools, giving information on these, with the goal of making the accomplishment of the task safe and efficient