Controle de um sistema de levitação pneumática utilizando visão computacional e armazenamento de dados na nuvem

Abstract

RESUMO Os desafios gerados pela indústria 4.0 impulsionam a implementação de diversas tecnologias para se obter processos mais controlados, os quais se tornam cada vez mais complexos devido a essas tecnologias disruptivas. Isso abre um leque de possibilidades para o desenvolvimento de estratégias de controle que agregam ferramentas que trarão mais eficiência, sustentabilidade e a descentralização nas tomadas de decisões dentro dos processos industrias atuais. Neste contexto, esse trabalho integra tecnologias de alta impacto da indústria atual como visão computacional e Internet das Coisas, para o controle e monitoramento de um sistema de levitação pneumática. Um controlador PID foi implementando como estratégia de controle, sendo sintonizado pelo método de Ziegler – Nichols em malha fechada, seguido de um ajuste fino e retroalimentado com a altura do objeto no levitador extraída por um processamento digital de imagem. O processamento de imagem, controle da bancada, conexão com a plataforma IoT e a interface homem-máquina foram desenvolvidos no software LabVIEW®, já o compartilhamento de dados na nuvem foi realizado com a plataforma ThingSpeak. Foi realizado uma comparação do desempenho de controlador P, PI e PID, e a partir de índices de desempenho, o controlador proporcional (P) foi escolhido como melhor estratégia de controle para a bancada, apresentando resultados satisfatórios. Por fim, os dados do sistema foram compartilhados na nuvem, com a possibilidade de serem visualizados em tempo real e de forma remota. No entanto, a limitação da versão gratuita da ferramenta gera um atraso no envio de dados prejudicando a análise em tempo real. Contudo, o trabalho consegue mostrar o potencial das ferramentas para o controle de processos, possibilitando aplicações futuras com melhorias.__ABSTRACT The challenges generated by Indystry 4.0 drive the implementation of various techonologies to obtains more controlled processes, which become increasingly complex due to theses disruptive technologies. This opens a range of possibilities of control strategies that add tools that will bring more efficiency, agility, sustainability and the decentralization of decision-making within current industrial processes. In this context, this work integrates high-impact technologies from the current industry, such as computer vision and Internet of Things, for the control and monitoring of a pneumatic levitation system. A PID controller was implemented as a control strategy, being tuned by the closed loop Ziegler – Nichols method, followed by a fine adjustment and feedback with the height of the object in the levitator extracted by a digital image processing. Image processing, bench control, connection to the IoT platform and the human-machine interface were developed in LabVIEW® software, while data sharing in the cloud was performed with the ThingSpeak platform. A comparison of P, PI and PID controller performance was performed. Through performance índices, the proportional controller (P) was chosen as the best control strategy for the bench, showing satisfactory results. Finally, the system data was shared in the cloud, with the possibility of being viewed in real time and remotely. Nonetheless, the limitation of the free version of the toll causes a delay in sending data impairing real-time analysis. However, the work manages to show the potential of the tools for process control, enabling future applicationt with improvements. Keywords: Industry 4.0, Internet of Things, Computer Vision, PID Controller, Pneumatic Levitation.