Discente: Gustavo Teixeira Gomes
Orientador: Prof. Dr. Daniel Costa Ramos
Título: Protótipo de um Seletor Automatizado de Blocos por Cores
Esse Projeto Final de Curso feito pelo Gustavo Teixeira Gomes tem como objetivo principal a identificação de produtos baseados em sua coloração. O projeto surge da necessidade da indústria de evitar gastos excessivos de tempo e energia, onde uma das alternativas para contornar este problema é a utilização da robótica automatizada. Mais especificamente neste projeto é proposto elaborar um protótipo de uma esteira seletora por cor automatizada, que permita separar blocos com colorações diferentes de forma eficiente, mais produtiva e com uma menor taxa de erro.
Introdução
Nas indústrias alguns fatores são importantes como a eficiência, produtividade e qualidade. O trabalho feito pelo homem pode acabar afetando esses fatores e como alternativa a tal problema, surge com a evolução da tecnologia a área da automação. A automação é a área que utiliza da robótica, programação e tecnologia em geral para otimizar a maior quantidade de processos possíveis, com isso produtos são feitos de maneira mais rápida, mais barata e em grande quantidade.
Um dos equipamentos da área de automação que otimizam tais processos são os seletores, que são utilizados de diversas formas, como controlador de qualidade do produto ou separador de itens. Utilizando a robótica e os seletores, surge um seletor automatizado de blocos por cores, este que é o objetivo principal deste Projeto Final de Curso, que busca construir um protótipo desse seletor automatizado e ao mesmo tempo demonstrar, sob o ponto de vista educacional, os conceitos de automação, eletrônica e programação utilizados para fazê-lo.
Metodologia e materiais
Para o desenvolvimento do seletor automatizado foram necessários alguns materiais, sendo eles:
Tabela 1 - Materiais utilizados.
Estes componentes principais integrados possibilitam automatizar a separação dos blocos pela sua coloração. O manipulador robótico é importante para simular a transferência de um bloco do dispenser para a esteira. O sensor de cor TCS230 é essencial, pois é com ele que será feita a identificação da cor dos blocos. Em seguida, será necessário o Arduino Mega 2560, pois ele vai receber, interpretar e processar os dados do sensor de cor, além de acionar os seletores corretos e controlar os movimentos repetitivos do manipulador robótico. Ademais, é possível regular a velocidade da esteira usando o Arduino ou a Mini Ponte H. Já os atuadores são fundamentais por fazer a separação dos blocos e por fim a esteira transportadora é essencial por locomover os blocos, simulando assim um processo industrial.
Com os itens listados na tabela 1 é feito o planejamento para a confecção do protótipo, este planejamento é separado em seis etapas, sendo estas:
Estudo e Levantamento Bibliográfico dos Componentes;
Montagem do Manipulador Robótico;
Montagem da Esteira Transportadora;
Integração do Sensor de Cor;
Integração dos Seletores e União das Funcionalidades;
Ajustes Finais e Validação.
Com os materiais e planejamento definido será apresentado agora como foram as etapas do desenvolvimento do trabalho.
Desenvolvimento do projeto
O desenvolvimento foi baseado no estudo, programação e aplicação dos principais componentes do projeto, sendo eles:
Manipulador biótico: Responsável por pegar o bloco do dispenser e colocá-lo na esteira;
Figura 1 - Manipulador robótico e garra.
Esteira transportadora: Movimenta uma correia que irá deslocar os blocos que vão estar em cima dela;
Figura 2 - Esteira transportadora frente e verso.
Sensor de cor TCS230: Responsável pela detecção e identificação de cores;
Figura 3 - Circuito para testes do sensor de cor TCS230 com Arduino Mega.
Seletores: Construídas com micro servos e hastes fixadas, os seletores são responsáveis por separar os blocos, direcionando-os para o recipiente correto;
Figura 4 - Circuito para testes do sensor de cor TCS230 com Arduino Mega.
Dispenser: Armazena até onze blocos que vão deslizando à medida com que o manipulador biótico os pegam. O dispenser foi elaborado para garantir que o manipulador colete os blocos em uma posição pré-definida, simplificando o processo de manipulação.
Figura 5 - Dispenser montado e desmontado.
Com o avanço do estudo de cada componente, os circuitos foram interligados e um único código foi desenvolvido para abranger todo o projeto. Com isso temos o circuito final finalizado abaixo.
Figura 6 - Circuito do projeto final.
Com a montagem feita, começa a fase de testes, nesta fase o protótipo demonstrou eficácia ao manipular os blocos do dispenser e encaminhá-los para a esteira transportadora. Porém, existe uma inconsistência do dispenser, ocasionando quedas dos blocos em posições ligeiramente desalinhadas.
Para avaliar a precisão foram feitas cinco séries de testes compostas por 20 blocos atravessando a esteira. Os resultados alcançaram uma média de precisão de 97% de acerto. Foi observado também que o número de blocos no dispenser apresenta limitações, onde o número ideal de blocos é seis, qualquer número acima disso o protótipo apresentará uma menor eficiência.
Figura 7 - Manipulador robótico levantando um bloco.
Figura 8 - Bloco movimentando em direção do sensor de cor.
Figura 9 - Seletor para cor vermelha acionado e bloco deslocando em direção a primeira haste.
Figura 10 - Bloco vermelho separado no primeiro recipiente.
Conclusão
Este Projeto Final de Curso apresentou as etapas de desenvolvimento e produção do seletor automatizado, onde seus objetivos principais foram alcançados de forma satisfatória e os conceitos foram apresentados de forma mais simplificada evidenciando a importância da automação nos processos industriais e destacando os princípios fundamentais de eletrônica e programação, onde os resultados do projeto têm o potencial de promover uma compreensão mais ampla e profunda desses temas essenciais.
A realização desses objetivos resultou na demonstração eficaz de conceitos fundamentais de automação, eletrônica e programação, conforme planejado. Além disso, a avaliação do desempenho do protótipo confirmou sua funcionalidade na separação automática de blocos com base em suas cores, bem como uma ótima taxa de acerto de 97% na separação das cores vermelho e azul, mas uma limitação em relação a cor verde e as cores secundárias.
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