Desenvolvimento de um sistema de topogrametria de baixo custo com múltiplas câmeras

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Título: Desenvolvimento de um sistema de topogrametria de baixo custo com múltiplas câmeras
Autor: Gevaerd, Bruno de Melo
Resumo: O objetivo desta dissertação é desenvolver um sistema óptico de medição de baixo custo, para medir superfícies livres. São exemplos de superfícies livres as partes curvilíneas do painel de um carro, o casco de uma lancha ou algo mais simples como embalagens de plástico. A medição dessas superfícies livres, bem como sua comparação é uma tarefa difícil, pois não são facilmente representadas por geometrias regulares, dificultando seu controle geométrico. A medição de superfícies livres, por meio de sistemas ópticos, vem se desenvolvendo continuamente, sendo frequente encontrar equipamentos de medição de alta qualidade; porém, geralmente, com elevados preços. As medições sem contato, que são as medições por meios ópticos, possuem três qualidades importantes que são: incertezas comparáveis a medições por contato, sistemas compactos e a possibilidade de se obter, em pouco tempo, nuvens de pontos contendo milhões de pontos medidos. O presente trabalho utiliza este conhecimento e propõe o desenvolvimento de um sistema de medição óptico de baixo custo com múltiplas câmeras, bem como do algoritmo de funcionamento do sistema elaborado. Os trabalhos experimentais foram desenvolvidos no Laboratório de Metrologia e Automatização (LABMETRO) do Departamento de Pós Graduação da Engenharia Mecânica da UFSC (PósMEC). A aplicação de duas, quatro e seis câmeras foi avaliada neste trabalho; pois, utilizando múltiplas câmeras, tem-se o intuito de obter uma menor incerteza de medição. Esta proposta de montagem com até seis câmeras torna possível extrair mais informações do objeto medido e diminuir a possibilidade de oclusões da cena. A confiabilidade das medições realizadas pelo sistema proposto e a possível melhoria nas incertezas de medição pelo uso de múltiplas câmeras foram testadas pela medição de objetos de dimensões conhecidas, estabelecendo padrões para comparação. A comparação entre medições realizadas pelo sistema óptico de baixo custo e as realizadas com equipamentos de referência possibilitaram avaliar o desempenho do sistema de medição proposto, mostrando a aplicabilidade desta solução e de novas propostas de pesquisas neste campo de estudo <br>Abstract: The main objective of this dissertation is to develop a low cost measuring optical system, to measure free form surface. Examples of free form surface are the curved parts of a dashboard from a car, the hull of a boat or something simpler like some types of plastic containers. The measuring and comparison of these free surfaces is a difficult task, because they are not easily represented by simple geometries, hindering their geometric control. The measuring of free form surfaces by means of optical systems has been developing continually, being easy to find high quality measuring devices, however, usually requiring high investments. The non-contact measurements, which are measurements of free form surfaces by optical systems, have three important qualities that are: uncertainties comparable to contact measurements, compact systems, and the possibility of obtaining in short time of period a point clouds containing millions of measured points. This work uses this knowledge and proposes the development of a low cost measuring optical system with multiple cameras, as well as the elaborated algorithm to operate the system. The experiments were developed at the Metrology and Automation Laboratory (Labmetro) of the Mechanical Engineering Pos-Graduation Department of UFSC (PosMEC). The application of two, four or six cameras was assessed in this study, because by using multiple cameras it is attained to obtain a lower measurement uncertainty. This assembly proposal with up to six cameras, gives the possibility to extract more data from the measured object and decrease the possibility of occlusions of the scene. The reliability of the measurements taken by the proposed system and possible improvements to the measuring uncertainties by using multiple cameras was tested by the measuring of objects of known dimensions, setting standards for comparison. The comparison between measurements taken by the low cost optical system and the measurements made with a coordinate measuring machine made possible to evaluate the performance of the proposed measurement system, demonstrating the applicability of this solution and new research proposals in this field.
Descrição: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2103
URI: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/107478
Data: 2013


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