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CENTRO PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

FATEC SANTO ANDRÉ Tecnologia em Eletrônica Automotiva

ALÁDIO VANDERLEI DE LIMA JUNIOR

CARLOS DA SILVA

ROBSON DIAS ROCHA

SISTEMA DE CONTROLE AUTÔNOMO PARA ESPELHOS RETROVISORES ELÉTRICOS

Santo André – São Paulo 2015

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CENTRO PAULA SOUZA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

FATEC SANTO ANDRÉ Tecnologia em Eletrônica Automotiva

ALÁDIO VANDERLEI DE LIMA JUNIOR

CARLOS DA SILVA

ROBSON DIAS ROCHA

SISTEMA DE CONTROLE AUTÔNOMO PARA ESPELHOS RETROVISORES ELÉTRICOS

Monografia apresentada ao Curso de Tecnologia em Eletrônica Automotiva da FATEC Santo André, como requisito parcial para conclusão do curso em Tecnologia em Eletrônica Automotiva.

Orientador: Prof. MSc. Murilo Zanini de Carvalho Coorientadora: Prof. MSc. Suely Midori Aoki

Santo André – São Paulo 2015

3

4

Dedicamos este trabalho aos nossos familiares,

amigos, docentes e a toda equipe de funcionários

da FATEC Santo André pelo espaço e

oportunidade oferecida durante o

desenvolvimento e conclusão do projeto.

5

6

AGRADECIMENTOS Agradecemos primeiramente a Deus por concretizar nossos objetivos, ao nosso

orientador Prof. MSc. Murilo Zanini de Carvalho e a coorientadora Prof. MSc. Suely Midori

Aoki, pela dedicação e esclarecimento de dúvidas durante a realização desse trabalho, aos

nossos colegas de sala que mantiveram estímulos nos momentos mais árduos desta jornada e

aos professores, colaboradores e funcionários da Fatec Santo André que sempre estiveram

prontos a nos ajudar.

Agradecemos aos nossos familiares pelo apoio e incentivo para que déssemos

continuidade aos estudos, e a todos aqueles que direta e indiretamente contribuíram para a

realização deste trabalho.

7

"Seja você quem for, seja qual for a posição

social que você tenha na vida, a mais alta ou a

mais baixa, tenha sempre como meta muita

força, muita determinação e sempre faça tudo

com muito amor e com muita fé em Deus, que

um dia você chega lá. De alguma maneira você

chega lá.”

Ayrton Senna

8

RESUMO

O objetivo do trabalho é construir um sistema de controle autônomo para espelhos

retrovisores elétricos automotivos, onde utilizaremos um microprocessador baseado em

arquitetura ARM chamado Raspberry Pi 2, que possui periféricos integrados à placa e são

controlados pelo microprocessador residente. Utilizamos uma webcam para realizar a captura

de imagens do interior do veículo, mais precisamente a região do banco do motorista, essa

imagem será através de um software de processamento de imagem (SimpleCV) analizada e

identificada pela implementação de um algoritmo de programação em Python v2.7, as suas

características e possibilitando a geração um sinal de comando através das saídas GPIO

disponíveis do Raspberry Pi 2 para a atuação dos motores elétricos (DC) dos espelhos

retrovisores através de um circuito de ponte H dupla implementado pelo grupo.

Palavras chaves: eletrônica, automóveis, retrovisores, arquitetura ARM, espelhos,

microprocessador.

9

ABSTRACT

The objective of this work is to build a standalone control system for automotive

electric mirrors, where we will use a microprocessor based on ARM architecture called

Raspberry Pi 2, which features integrated Board peripherals and are controlled by the

microprocessor. Use a webcam to perform the capture of images from inside the vehicle, the

driver's seat, that image will be through an image processing software (SimpleCV) analyzed

and identified by implementing a scheduling algorithm in Python v. 2.7, their characteristics

and enabling the generation a command signal through GPIO outputs available from

Raspberry Pi 2 for performance of electric motors (DC) of rear­view mirrors through a

circuit H double bridge implemented by the group.

Keywords: electronics, automobiles, mirrors, ARM architecture, mirrors, microprocessor.

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LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 01 ­ Retrovisor 1906 19

Figura 02 ­ Ray Harroun 20

Figura 03 ­ Vehicle Marmon Wasp #32 20

Figura 04 ­ Localização do Retrovisor no Carro de Harroun 21

Figura 05 ­ Retrovisor Kombi 1973 22

Figura 06 ­ Retrovisor Fusca 1980 22

Figura 07 ­ Retrovisor Elétrico Monza 1985 23

Figura 08 ­ Visão proporcionada pelo espelho retrovisor interno 25

Figura 09 ­ Visão proporcionada pelo espelho retrovisor externo 26

Figura 10 ­ Ajuste do Incorreto do Espelho 27

Figura 11 ­ Ajuste do Correto do Espelho 28

Figura 12 ­ Ponto Cego 28

Figura 13 ­ Imagem do Raspberry Pi 2 30

Figura 14 ­ Dimensões do hardware Raspberry Pi 2 31

Figura 15 ­ Guido van Rossum 32

Figura 16 ­ Pinagem do Raspberry Pi 2 33

Figura 17 ­ Pinagem do Hardware Raspberry Pi 2 33

Figura 18 ­ Configuração para Piscar um LED 33

Figura 19 ­ Espelho retrovisor Fox 2009 usado no projeto 36

Figura 20 ­ Analize do Projeto como um Sistema de Malha Aberta 37

Figura 21 ­ Configuração do Posicionamento da câmera vista do condutor 38

Figura 22 ­ Configuração do Posicionamento da câmera vista da lateral 38

Figura 23 ­ Simulação da imagem capturada, antes do processamento 39

Figura 24 ­ Simulação Resultado da imagem capturada, após o processamento 40

Figura 25 ­ Esquema Elétrico Ponte H 41

Figura 26 ­ Esquema Elétrico Ponte H em Funcionamento 42

Figura 27 ­ TIP122 ­ Circuito Interno 43

Figura 28 ­ Fotoacoplador PC 815 Sharp, Imagem com alterações 43

Figura 29 ­ Diagrama Elétrico do Espelho Retrovisor do Veículo Golf 47

Figura 30 ­ Imagem ilustrativa das posições do espelho 48

Figura 31 ­ Ligação para Atuação do Espelho Retrovisor 49

Figura 32 ­ Diagrama Elétrico da Ponte Dupla Implementada Conectada ao Espelho Retrovisor Elétrico 50

Figura 33 ­ Circuito Ponte H Dupla 51

Figura 34 ­ Valores de Consumo de Corrente Transistor TIP122 52

Figura 35 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Direita 52

Figura 36 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Esquerda 53

11

Figura 37 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Baixo 53

Figura 38 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Cima 54

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LISTA DE TABELAS

Tabela 01 ­ Teste de Polaridade do Circuito do Espelho Retrovisor Esquerdo 48

Tabela 02 ­ Medição de Consumo de Corrente dos Motores Elétricos DC 54

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LISTA DE ABREVIAÇÕES

ARM ­ (Advanced RISC Machine)

BIOS ­ Sistema Básico de Entrada e Saída ­ (Basic Input / Output System)

DC ­ Corrente Contínua ­ (Direct Current)

GND ­ Filtro Graduado de Densidade Neutra ­ (Graduated Neutral Density Filter)

GPIO ­ Entrada/Saída de Propósito General ­ (General Purpose Input Output)

HDMI ­ Interface Multimídia de Alta Definição ­ (High­ Definition Multimedia Interface)

EEPROM ­ Memória Programável Apagável Somente de Leitura ­ (Electrically­Erasable

Programmable Read­OnlyMemory)

I/O ­ Entrada/Saída ­ (Input/Outpu)

LED ­ Diodo Emissor de Luz ­ (Light Emitting Diode)

OS ­ Sistema Operacional (Operating System)

PWM ­ Modulador de Largura de Pulso ­ (Pulse Width Module)

USB ­ Porta Universal ­ (Universal Serial Bus)

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO 15 1.1 Objetivos e Motivação 16 1.2 Contribuições 16 1.3 Conteúdo 17 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 18 2.1 Evolução do Retrovisor 18 2.2 Tecnologias Utilizadas nos Retrovisores 21 2.3 Tipos de Retrovisores 24 2.4 Ponto cego 26 2.5 Raspberry Pi 2 29 2.6 Introdução a Linguagem Python 31 2.7 Hardware GPIO 32 2.8 Visão Computacional 34 3. DESENVOLVIMENTO DO PROJETO 35 3.1 Materiais 36 3.2 Metodologia 37 3.3 Criação do Algoritmo 39 3.4 Sistema de Atuação ­ Ponte H 41 3.5 Sistema de Atuação ­ Tipp 122 42 3.6 Sistema de Atuação ­ Fotoacoplador PC 815 Sharp 43 3.7 Configuração do Raspberry Pi 2 44 3.8 Desenvolvimento do Hardware 46 3.9 Resultados Obtidos 54 3.10 Dificuldades no Desenvolvimento do Projeto 55 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS 57 4.1 Propostas Futuras 58 REFERÊNCIAS 59

15

1 INTRODUÇÃO

No ano de 1906, o francês Alfred Faucher, evitou um acidente de trânsito ao

perceber que um veículo faria um trajeto ao mesmo tempo em que ele, isso foi possível

através de um reflexo, após a ocorrência desse evento ele teve a idéia de desenvolver um

objeto que o auxiliaria na visualização da parte traseira do veículo. Esse item se popularizou

e se tornou conhecido como espelho retrovisor. Anos mais tarde, na primeira Indy 500 de

1911, o piloto Ray Harroun, decidiu cortar o peso de seu veículo com a substituição de seu

mecânico por um espelho na lataria. O mecânico tinha como função realizar as manutenções

no veículo, visualizar os demais competidores durante a prova e informar a situação ao piloto.

Com isso, o Ray Harroun se tornou o vencedor da competição, confessando mais tarde que

havia visto uma charrete com espelhos instalados e de lá que tirou a idéia de adaptar o

retrovisor em veículos movidos à gasolina.

Com o aumento global do uso de automóveis a utilização dos espelhos retrovisores

se tornou obrigatória na década de 20, pois os espaços das vias se tornaram cada vez mais

concorridos, isso devido à grande frota de veículos em circulação. Essas condições forçaram o

condutor a estar sempre atento aos eventos decorrentes no ambiente externo.

Com o passar do tempo e o aprimoramento das leis, a implementação deste

equipamento se tornou obrigatória visto que este é um item de segurança. Porém, mesmo com

a obrigatoriedade da implementação dos espelhos retrovisores restam muitos problemas

referentes à falta de visualização do condutor. Um dos principais fatos é o posicionamento

incorreto dos espelhos por parte dos motoristas, diminuindo ainda mais o campo de visão e

aumentando riscos de acidentes.

Nosso projeto tem como finalidade a construção de um sistema para controle

autônomo dos espelhos retrovisores. Utilizando uma webcam para captura de imagens,

softwares de processamento de imagem (SimpleCV), linguagem de programação em Python,

Raspberry Pi 2 que é um microprocessador baseado na arquitetura ARM responsável pelo

processamento e geração de sinal de controle do nosso sistema, hardware Ponte H

16

implementado pelo grupo atendendo as características de construção do espelho retrovisor

elétrico automotivo do veículo Fox 2009.

1.1 Objetivos e motivação

Sabendo que a grande parte dos acidentes de transito se dá por falta de visibilidade

por parte do condutor, o objetivo deste projeto é fazer o uso de ferramentas de programação

disponíveis atualmente, bem como recursos de hardware, de forma a promover a integração

de um sistema automatizado para regulagem dos espelhos retrovisores automotivos e, assim

aprimorar a segurança dos passageiros do veículo, melhorando as condições de visibilidade

do condutor. Em outras palavras, nosso projeto visa a construção de um sistema de controle

autônomo para os espelhos retrovisores elétricos, afim de movimentá­los quando constatada a

presença de um condutor dentro do veículo

A principal motivação é aplicarmos os conhecimentos técnicos adquiridos durante o

curso de Tecnologia em Eletrônica Automotiva em benefício da sociedade, visando minimizar

os acidentes de trânsito gerados por uma regulagem incorreta dos espelhos retrovisores, e

posteriormente gerar um conforto ao usuário.

1.2 Contribuições

Aproximadamente 90% das informações necessárias para uma condução segura estão

relacionadas à visão, e que os espelhos retrovisores são equipamentos fundamentais para a

obtenção dessas informações, o controle por ajuste autônomo visa influenciar de maneira

positiva no modo de direção do usuário, proporcionando uma melhor experiência entre o

condutor e o veículo de forma a minimizar os acidentes relacionados a sua falta de

visibilidade, seja a outros veículos ou a pedestres.

17

1.3 Conteúdo

Este trabalho estará assim dividido; o capítulo 2 discorrerá sobre uma revisão

bibliográfica abordando a história e evolução dos espelhos retrovisores ; no capítulo 3

abordaremos as atividades desenvolvidas com o Raspberry Pi 2, softwares, hardware,

implementações realizadas no hardware, quais os resultados obtidos durante os ensaios

realizados e dificuldades enfrentadas durante o desenvolvimento do projeto. Finalmente, no

capítulo 4 discorremos sobre as conclusões obtidas dos resultados e propostas futuras para o

projeto.

18

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Ao longo deste capítulo, são abordados as principais referencias relativas ao tema

retrovisores automotivos e tecnologias aplicadas, onde os mais renomados pesquisadores da

área foram consultados e o estado da arte é apresentado após uma breve revisão bibliográfica.

2.1 EVOLUÇÃO DO RETROVISOR

A visibilidade da faixa de trânsito e dos elementos de sinalização que o compõem é de

extrema importância para o condutor e pedestres, pois são itens de segurança que visam evitar

acidentes de trânsito.

Os espelhos retrovisores automotivos permitem uma regulagem manual ou através de

controle eletrônico, o ajuste desse item de maneira correta possibilita uma melhoria na

visibilidade do condutor, porém não elimina os pontos cegos do veiculo. As características

originais do veículo não devem ser alteradas para preservar a segurança dos condutores e

pedestres.

As limitações de visibilidade podem ser geradas por outros fatores além de uma

regulagem incorreta dos espelhos retrovisores como: uma iluminação inadequada das vias,

sistema de iluminação do veiculo com mau funcionamento, condições climáticas e

fisiológicas do condutor.

De acordo com o arquivo municipal da cidade de Gif­sur­Yvette na França em 13

Abril de 1972, o francês Alfred Faucher (1888 ­ 1974) apresentou a cidade um estranho

objeto cônico de metal pintado em azul com um circulo vermelho. Este é o primeiro "espelho

de atenção automotivo". Faucher, inventor do espelho, é da mesma época onde se iniciou a

história do automóvel e em 1906, aos 18 anos durante uma viagem a Melun localizado na

França, percebeu o reflexo de um carro atrás do seu que se preparava para virar ao mesmo

tempo em que ele. Ao evitar assim o acidente, teve a idéia do “espelho alarme”.

Ele registrou uma patente em 27 de Agosto de 1906, que foi emitida em 05 de

Novembro sob o número 369252. Em seguida, investiu sua invenção em lojas de

19

departamento como Printemps, Galeries Lafayette, e em caminhões militares e carros da

equipe durante a Segunda Guerra Mundial. A (fig. 01) mostra esse retrovisor.

Figura 01 ­ Retrovisor 1906. (http://fr.topic­topos.com/retroviseur­gif­sur­yvette)

Já em 1911, na primeira edição da prova de 500 milhas em Indianápolis, o piloto

Ray Harroun (fig. 02), entrou para a história como o vencedor da primeira edição da Indy

500, ele acreditava que seu carro não quebraria durante a prova, e com isso tomou a decisão

de cortar peso de seu veículo competindo sem o mecânico. Naquela época as corridas

comportavam duas pessoas no carro, o piloto e um mecânico. O mecânico além de fazer

reparos no carro durante as provas, tinha a função de olheiro para o piloto, avisando o

condutor dos carros ao redor e dos perigos pelo caminho.

20

Figura 02 - Ray Harroun 12/01/1879 - 19/01/1968. (http://en.wikipedia.org/wiki/Ray_Harroun)

A falta do mecânico­olheiro poderia comprometer a segurança dos participantes no

evento, mas Harroun, no entanto adaptou um espelho no carro #32 (fig. 03) e ganhou a

corrida, admitiu mais tarde que o espelho tremia tanto que ele não podia ver coisa alguma e

que a idéia de adaptar o retrovisor havia surgido após ter visto uma charrete com espelhos

instalados.

Figura 03 ­ Vehicle Marmon Wasp #32. (http://cruise­in.com/first­indianapolis­500­controversy/)

21

Figura 04 ­ Localização do Retrovisor no Carro de Harroun. (http://rickdebruhl.com/?m=201205)

Mas Elmer Berger (1891 ­ 1952) foi o primeiro a incorporar o aparelho na lataria

de um carro para utilização em estrada, patenteou em 1921, ano em que o espelho retrovisor

passou a ser obrigatório em todos os carros. Berger acabou ficando com o título de inventor

do espelho retrovisor.

2.2 Tecnologias Utilizadas nos Retrovisores

Segundo (Silva, Marcio de Puccio, 2011) nos veículos produzidos no Brasil até

1980, a preocupação existente para desenvolvimento do espelho retrovisor era somente

atendimento a legislação. Naquela época, o corpo dos espelhos era produzido com material

metálico ou polimérico, que alojava diretamente uma lente de espelho plana e possuía uma

articulação simples, que permite a rotação em torno de um eixo ou uma articulação esférica,

para ser possível a regulagem diretamente utilizando o corpo.

22

Figura 05 ­ Retrovisor Kombi 1973. (http://aircooledforever.blogspot.com.br/2014_11_30_archive.html)

Figura 06 ­ Retrovisor Fusca 1980. (http://produto.mercadolivre.com.br/MLB­702985122)

A partir de 1980, houve uma evolução para melhorar o conforto do motorista na

forma de regular o espelho. Para os modelos mais caros e luxuosos, os espelhos passaram a

ter um mecanismo que permite a regulagem da lente de maneira independente em relação ao

corpo do espelho, através de um manípulo que ficava na parte interna da porta. Para ser

possível essa forma de movimentação, foi necessário adicionar um suporte que de um lado

fixa­se rigidamente ao corpo e do outro permite que a lente se movimente através do

manípulo, que se conecta ao suporte da lente usando cabos. Nessa época, os polímeros

passaram a ser utilizados frequentemente, pois os espelhos tinham formas mais complexas, já

23

objetivando um melhor desempenho aerodinâmico. Também começaram a surgir os primeiros

modelos com retrovisores externos do lado direito.

Figura 07 ­ Retrovisor Elétrico Monza 1985. (http://produto.mercadolivre.com.br/MLB­695255545)

A partir de 1985, outros recursos começaram a ser incluídos nos espelhos, como

acionamento elétrico e aquecimento da lente para evitar problemas de visualização. Com o

aumento da quantidade de componentes e funções do espelho retrovisor, foi necessário

estruturá­lo com uma parte interna metálica para garantir resistência e rigidez ao conjunto. O

lado negativo da inclusão do reforço metálico é o aumento de peso do conjunto espelho

retrovisor.

Entre 2000 e 2011 mais recursos foram incluídos:

­ tilt down: recurso que abaixa a lente do retrovisor do lado direito quando se engata a marcha

a ré, para facilitar a visualização inferior do lado direito do veículo.

­ recolhimento elétrico do espelho: este recurso permite o basculamento do corpo do

retrovisor na direção da porta quando se desliga o veículo, para evitar abalroamento em vias

estreitas nas quais o veículo é estacionado.

­ luzes de direção e iluminação do solo: em vários modelos foram incorporadas estas

funções por motivos funcionais e estéticos.

24

­ radar: alguns modelos importados já dispõem deste recurso que indica através de luzes se

existe outro veículo próximo, alertando assim que não se deve fazer a manobra de mudança

de faixa.

E maiores preocupações de desempenho também, tais como:

­ avaliação aeroacústica: simulações emsoftware específico apresentam de forma qualitativa

o desempenho acústico e aerodinâmico. A forma do corpo e base do retrovisor são

modificadas para obter resultados satisfatórios.

­ avaliação de dispersão de água: simulações em software avaliam o desempenho em chuva

evitando que as gotas de água se acumulem no vidro lateral dificultando a visualização do

motorista.

­ avaliação de vibração da lente: parâmetros rigorosos de aceitação de vibração para evitar

desconforto visual ao motorista.

2.3 Tipos de Retrovisores

É o responsável por refletir a imagem do vidro traseiro, e proporcionar ao motorista

uma visão traseira do veículo. Instalado no interior do compartimento dos passageiros em

alguns veículos esse espelho é preso ao parabrisa do veículo, em outros é fixado na parte

frontal do teto do veículo. Por ser de tamanho reduzido para também não prejudicar a

visibilidade frontal, há relatos internacionais que informam ocorrências de acidentes

envolvendo pedestres e veículos causados também pela pouca visibilidade proporcionada por

ele (Martins Pereira, Gabriel Espírito Santo, 2007).

25

Figura 08 ­ Visão proporcionada pelo espelho retrovisor interno. (BOSCH, 2005).

A visibilidade traseira é compreendida com a visão que o condutor obtém com o

auxílio do espelho retrovisor interno, dos elementos situados externamente atrás do veículo.

Instalado sobre um elemento da superfície externa do veículo para proporcionar uma

visão lateral (Figura 09). Este componente ajuda o motorista na mudança de direção como,

por exemplo, em uma mudança de faixa ou mesmo em uma manobra.

Os espelhos retrovisores convexos, com curvatura externa ao plano do espelho, têm a

função de aumentar o campo visual do motorista, compensando a diminuição do campo de

visão provocada pela distância entre o retrovisor e os olhos do condutor. Segundo (Martins

Pereira, Gabriel Espírito Santo, 2007) é a forma encontrada pela indústria para não instalar

retrovisores muito grandes, que prejudicam o design e a estabilidade do veículo. Na maioria

dos veículos nacionais, há retrovisores planos do lado esquerdo e convexos do lado direito,

em função da distância maior que existe entre o motorista até o retrovisor e devido a

legislação americana que determina a proibição de diminuição da proporção da imagem do

lado esquerdo.

Além de todos os pontos já mencionados, podemos salientar ainda, que veículos

modernos de algumas montadoras nacionais, possuem regulagem elétrica dos retrovisores

externos e estão equipados com um dispositivo de auto rebatimento do espelho retrovisor

externo direito quando se engata a ré, isto é, num momento de manobra quando o usuário

26

engata no veículo à condição de marchar à ré, um módulo eletrônico recebe este sinal e

verifica a condição do interruptor seletor de regulagem do espelho, caso este esteja na

condição de regulagem do espelho externo direito, o modulo interpreta que o usuário deseja

ativar a função de auto rebatimento do espelho realizando a movimentação do espelho

externo, objetivando a melhor visibilidade da roda traseira do veículo. Nesta condição ainda

há a piora de visibilidade traseira do motorista, pois ele praticamente perde a visibilidade

direita do ambiente e passa a visualizar um detalhe do veículo, podendo não enxergar um

pedestre ou obstáculo um pouco mais recuado.

Figura 09 – Visão proporcionada pelo espelho retrovisor externo. (BOSCH, 2005).

2.4 Pontos Cegos

Na área automotiva, um ponto cego é uma área externa do veículo que o motorista é

incapaz de ver ao dirigir. Este ponto cego pode ser causado pelo próprio design do veículo

como colunas, encosto de cabeça, os próprios passageiros e outros objetos. Apesar de o ponto

cego ser relativamente pequeno perto do tamanho do carro, ele representa fisicamente uma

área de cobertura muito além do que se pode ver (RISOVAS, 2013).

Além das causas citadas por (RISOVAS, 2013) o que também contribui para um

aumento dessa área do ponto cego é um mal ajuste dos espelhos retrovisores ocasionado pelo

condutor. Na (fig. 10) vemos no canto direito que quase um terço do campo de visão gerado

27

pelo espelho está refletindo a lateral do próprio veículo. Essa forma de ajuste diminui o

campo de visão gerado pelo espelho e aumenta a área de ponto cego, podendo causar

acidentes caso o condutor não estiver atento e resolver mudar de faixa.

Figura 10 ­ Ajuste do Icorreto do Espelho

(http://tribunasjs.blogspot.com.br/2012/12/uso­correto­dos­retrovisores­evita.html)

Na (fig. 11) é possível ver a posição correta de ajuste do espelho, onde pouco se vê da

lateral do veículo, diminuindo assim a área do ponto cego e aumentando o campo de visão

gerado pelo mesmo. Com o espelho ajustado de forma correta dificilmente um veículo ficará

escondido dentro do ponto cego e o condutor conseguirá enxergá­lo.

28

Figura 11 ­ Ajuste do Correto do Espelho

(http://tribunasjs.blogspot.com.br/2012/12/uso­correto­dos­retrovisores­evita.html)

Outro conhecido ponto cego no veículo é o espaço entre a visão periférica do

motorista e a área refletida pelo espelho retrovisor interno. Este tipo de ponto cego pode

esconder um veículo inteiro, essa é uma boa razão para o motorista olhar atentamente aos

espelhos retrovisores, direito e esquerdo, antes de mudar de faixa (RISOVAS, 2013).

Figura 12 ­ Ponto Cego (http://www.receitasmalucas.com.br/)

Os espelhos retrovisores podem eliminar pontos cegos atrás do veículo, mas também

deixam grandes áreas descobertas dos dois lados do mesmo. O uso de um espelho retrovisor

29

convexo para os pontos cegos pode permitir ao motorista que veja objetos que não seriam

normalmente vistos por um espelho normal, no entanto as imagens são distorcidas e podem

dificultar para o motorista julgar a distância deste objeto em relação ao veículo. Por esta razão

que em alguns países é ilegal o uso de espelho convexo (About.com Guide, 2012).

Um estudo de caso do posicionamento do retrovisor pesquisado no site via seguras da

associação brasileira de prevenção dos acidentes de trânsito indica aos motociclistas que para

fugirem do ponto cego é necessário buscar sempre ver o rosto do motorista refletido no

retrovisor, ou seja, se você o vê, ele o verá.

Portanto o piloto deve fazer de tudo para ser visto no trânsito, pois em muitos casos de

acidentes envolvendo motos as pessoas alegam não as terem visto. Ainda segundo estatistícas

do site cerca de 60 % dos acidentes envolvendo automóvel, o motorista alega não ter visto o

outro veículo.

2.5 Raspberry PI 2

É um microprocessador baseado na arquitetura ARM que pode ser conectado ao

monitor de um televisor com entrada HDMI ou de computador, esse dispositivo destina­se a

incentivar crianças a aprender a programar e explorar a computação. O Raspberry Pi 2 não

possui BIOS ouSetup, todas as configurações que estão relacionadas ao processo deboot e ao

hardware são feitas em um arquivo de texto localizado no diretório raiz do cartão, o

"config.txt". Compatível com várias distribuições Linux, incluindo o Debian, Arch Linux e

Fedora, também é capaz de navegar na internet e reproduzir vídeos em alta definição, fazer

planilhas, processamento de texto, e também para jogos.

Possui a seguinte configuração:

A 900MHz CPU quad­core ARM Cortex­A7

1GB de RAM

4 portas USB

40 pinos GPIO

Porta HDMI completa

30

Porta Ethernet

Combinado 3,5 milímetros áudio e vídeo composto

Interface da câmera (CSI)

Interface de exibição (DSI)

Slot para cartão Micro SD

VideoCore IV 3D núcleo gráfico

Porque ele tem um processador ARMv7, ele pode executar toda a gama de

distribuições ARM GNU / Linux, incluindo Ubuntu Snappy Core, bem como o Microsoft

Windows 10.

Figura 13 ­ Imagem do Raspberry Pi2.

(http://raspberrypibra.com/raspberry­pi­bplus­mais_tudo­sobre­790.html)

31

Figura 14 ­ Dimensões do hardware Raspberry Pi 2. (http://www.raspberrypibra.com).

2.6 Introdução a Linguagem de Programação Python

Python é uma linguagem de programação criada por Guido van Rossum (fig. 15) em

1991, possui estruturas de dados de alto nível, com o intuito de produzir código de boa

qualidade, de maneira rápida e fácil de manter. Com ele é possível programar para desktops,

web e mobile; suporta projetos que podem ser feitos usando técnicas de orientação a objetos.

Possui inúmeras capacidades de meta­programação, como: técnicas simples para alterar o

comportamento da linguagem, permitindo a criação de linguagens de domínio específico. O

interpretador é extensível a novas funções e tipos de dados implementados em C ou C++,

também se adéqua como linguagem de extensão para customizar aplicações.

Python permite organizar o programa em módulos que podem ser reutilizados em

outros programas escritos em sua mesma linguagem.

32

Mesmo não tendo estudado Python anteriormente a este projeto, esta linguagem de

programação foi escolhida pelo grupo por ter algumas semelhanças com a linguagem C, que

faz parte da ementa do nosso curso. Mas o principal motivo foi a integração da linguagem

com o Sistema Operacional Raspbian. Isto nos da maior praticidade e também suporte dos

próprios desenvolvedores do sistema, além de maior quantidade de informações disponíveis

nos fóruns de desenvolvimento.

Figura 15 ­ Guido van Rossum.

Criador da Linguagem de Programação Python (https://www.python.org/~guido/)

2.7 Hardware GPIO

Os GPIO são os pinos (entrada / saída) doRaspberry Pi 2, que constitui uma estrutura

física de 40 pinos que possibilitam ativar e desativar (entradas) ou ligar e desligar (saídas).

Desses 40 pinos apenas 26 são de GPIO, 2 pinos ID EEPROM e os demais são de GND e

saídas de 3,3 e 5 volts como pode ser observado nas (fig. 16 e 17).

33

Figura 16 – Pinagem do RaspberryPi 2.

(https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio­plus­and­raspi2/).

Figura 17 – Pinagem do Hardware Raspberry Pi 2.

(https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio­plus­and­raspi2/).

As saídas GPIO possibilita o acionamento de pequenos circuitos fazendo o papel de

chave de acionamento. Um exemplo que podemos destacar é o acionamento de um LED,

utilizando uma saída de nível lógico alto (HIGH) teremos uma tensão de alimentação de 3,3

volts no ânodo e GND no cátodo como apresentado na (fig 18).

Figura 18 – Configuração para Piscar um LED

(https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/gpio­plus­and­raspi2/).

34

2.8 Visão Computacional

É o conjunto de métodos e técnicas utilizadas nos sistemas computacionais para serem

capazes de interpretar imagens. Essas imagens são conjuntos estruturados de dados digitais

que, uma vez obtidos podem representar em um sinal mono, bi, tri ou tetra dimensional, todas

as suas características.

No campo da Visão Computacional, temos ferramentas que permitem uma simulação

de concepção de imagens. Essas ferramentas são algoritmos que em conjunto permitem a

elaboração do reconhecimento dos objetos da imagem de maneira que o computador entenda

as características do contexto dos dados obtidos. Os algoritmos são divididos em alguns

grupos, como filtro de contraste, detectores de bordas de objetos, segmentadores de imagens

em regiões, classificadores de texturas, entre outros.

Para fazer uso das ferramentas citadas existem frameworks open source para a

construção de aplicações de visão computacional. Isso elimina a necessidade de aprender

sobre profundidade de bits, formatos de arquivo, espaços de cor, gerenciamento de buffer,

valores próprios, entre outros métodos e técnicas da Visão Computacional.

No desenvolvimento do algoritmo deste projeto, fizemos a utilização de um

framework chamado SimpleCV, que inclui uma gama de bibliotecas para processamento e

tratamento de imagens.

35

3 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

Ao longo de nossa trajetória, no desenvolvimento deste trabalho, analisamos e

discutimos quais seriam os problemas plausíveis de serem resolvidos através do nosso

trabalho de conclusão de curso. A partir dessa discussão, podemos observar as dificuldades e

as respectivas ferramentas para sua solução.

Observamos que em nosso sistema são necessárias informações sobre o condutor.

Informações essas que expressem as suas características quando conduzindo o veículo, das

quais as mais importantes são: altura dos olhos do condutor, distância do entre o condutor e o

volante, distância entre o condutor e a lateral do veículo. Com essas informações, é possível

calcular as coordenadas da posição do condutor, para assim definir o ajuste adequado ao seu

perfil através das leis da Física da Reflexão em conjunto com as regras básicas

trigonométricas.

Após pesquisas sobre sensores e outras ferramentas para fazer a aquisição destes

dados, chegamos à conclusão de que um sistema de captura de imagens seria muito útil ao

desenvolvimento de nosso projeto, possibilitando a aquisição dos dados por apenas um

mecanismo. Porém, ao longo dos estudos sobre processamento de dados de imagens,

percebemos que seria necessário um hardware que suportasse a manipulação de grandes

volumes de dados. Então fomos orientados a fazer autilização de um processador em nosso

trabalho.

Por esse motivo fizemos a aquisição da placa de desenvolvimento Raspberry Pi 2

modelo B. Esta placa conta com os recursos necessários para o desenvolvimento do projeto,

além de conter diversos periféricos integrados que permitem maiores expansões para o

sistema. Além de contar com a possibilidade de instalação de uma variedade de sistemas

operacionais, facilitando todo o trabalho, pois elimina a necessidade de uma plataforma

paralela para o desenvolvimento da programação do algoritmo.

Logo após essa etapa, começamos a elaborar o sistema que faz a atuação nos

retrovisores elétricos. Para que isto fosse possível, após a aquisição do espelho retrovisor do

veículo Volkswagen Fox 2009 (Fig.19), estudamos o seu circuito e identificamos a

36

necessidade da utilização de um circuito Ponte H, para receber os parâmetros enviados através

da placa e atuar nos retrovisores, finalizando o sistema de automatização.

Figura 19 ­ Espelho retrovisor Fox 2009 usado no projeto.

3.1 MATERIAIS Foram utilizados para confeccionar esse projeto os seguintes materiais:

Câmera ­ LeaderShip REF 3810;

Especificações:

o 5 Mega Pixels;

o Formato do vídeo: RGB 24 Bits (True Color);

o 30fps em CIF / 10 ~15fps em VGA.

Placa Raspberry pi

Especificações:

o Raspberry pi 2 Model B;

o A 900MHz quad­core ARM Cortex­A7 CPU;

o 1GB RAM;

o Periféricos: 4 USB ports, 40 GPIO pins e Slot microSD;

37

o Consumo: 1.8A @ 5V (DC).

Para a confecção do circuito Ponte H:

8 TIPs 122;

4 Resistências de 510 ohms;

4 Foto Acopladores (PC 815 Sharp).

Espelho retrovisor (VWFox 2009)

Não temos informações detalhadas da ficha técnica do produto.

Software:

o RASPBIAN Wheesy (Version May 2015 ­ Kernel Version 3.18).

FrameWork Open Source SimpleCV.

Python v2.7.

3.2 Metodologia

Este projeto é construído com características que o definem como um sistema de

malha aberta, onde temos: dados de entrada ao sistema, o processamento desses dados e o

posterior sinal de saída. Ficando assim:

Figura 20 – Analize do Projeto como um Sistema de Malha Aberta.

38

Como podemos ver, os dados de entrada são imagens. Essas, são capturadas do

interior do veículo a fim de encontrar o condutor. Para isto, o posicionamento da câmera deve

ser estratégico, capturando somente a área necessária. Como é ilustrado a seguir:

Figura 21 – Configuração do Posicionamento da câmera vista do condutor.

Figura 22 – Configuração do Posicionamento da câmera vista da lateral.

Desta forma é possível limitar o campo de captura da imagem apenas ao condutor,

evitando possíveis fatores de interferência para o software, como passageiros nos bancos

adjacentes.

39

Após a captura da imagem através da câmera, nosso algoritmo vai procurar as

características importantes presentes na imagem, que são necessárias para o cálculo do ajuste

dos espelhos retrovisores. É importante enfatizar que este é um dos passos mais demorados,

pois é preciso que o programador tenha um certo conhecimento sobre manipulação de

imagens. Porém, não é necessário criar todo um modelamento matemático para este sistema,

visto que as bibliotecas fornecidas pelo framework SimpleCV trazem uma grande gama de

funções que facilitam a programação.

3.3 Criação do Algoritmo

Após a captura da imagem, nosso algoritmo faz o seu tratamento através de um código

desenvolvido com base em alguns modelamentos matemáticos, como a Transformada de

Hough Circles ou Também o Algoritmo Canny, Edge Detection, entre outros. Estes códigos

são embutidos na biblioteca doSimpleCV, e para que seja usado basta chamar a função dentro

do texto de programação do algoritmo, sempre seguindo as regras de suas respectivas sintaxis.

A seguir é dado um exemplo com a clássica foto usada pelos estudiosos da visão

computacional conforme (fig. 23). Onde após a aplicação do algoritmo de busca de face, ou

mais conhecido como face tracking, a área do rosto é destacada como pode ser observado na

(fig. 24).

Figura 23 – Simulação da imagem capturada, antes do processamento. (http://docs.opencv.org/2.4.5/doc/tutorials/introduction/desktop_java/java_dev_intro.html)

40

Figura 24 – Simulação Resultado da imagem capturada, após o processamento.

(http://docs.opencv.org/2.4.5/doc/tutorials/introduction/desktop_java/java_dev_intro.html)

Ao implementarmos nosso código, utilizamos a mesma técnica utilizada no exemplo

acima, porém, o resultado desejado não é o destaque ao redor do rosto, mas sim um sinal que

informe a presença da face do condutor na imagem capturada. Isto deve ser feito para que o

sistema possa ser acionado, executando assim a sua função.

A seguir temos o Pseudo Código, explica mais claramente a lógica desenvolvida, para

o acionamento do sistema, veja:

while 1:#(Loop infinito) img = ImagemCamera()#(Captura da Imagem) Rosto = img.EncontrarFaces('Face')#(Função que detecta face) if Rosto_encontrado:#(Verifica se a Face foi encontrada)

Aciona_GPIO()#(Função para o acionamento dos Pinos GPIO da Placa)

Analizando o código acima, observamos que após o laço de loop infinito fazemos a

captura da imagem. Esta imagem é enviada como parâmetro para a função“EncontraFaces”,

função esta que faz a análise das formas encontradas na foto, procurando a presença de

“objetos” característicos da face humana, como orelhas, nariz, olhos, boca, entre outros. Após

41

encontrar ou não estas características, a função retorna um valor que indica o resultado, sendo

que este valor é guardado na variável “Rosto” para ser posteriormente analizada.

Na análise, testamos a variável e o resultado é o que indica se o controle será ou não

feito. Caso sejam encontradas as características de um rosto na imagem o resultado desta

verificação de condição será positivo, liberando a atuação nos espelhos pelo controle

autônomo. Caso contrário, o programa volta ao laço de repetição, fazendo novamente a

captura e análise das imagens do veículo.

3.4 Sistema de Atuação ­ Ponte H

Para que nosso sistema de atuação funcione, necessitamos fazer a movimentação dos

motores do retrovisor. A Ponte H é um circuito eletrônico que controla velocidades e sentido

de rotação dos motores elétricos DC presentes no espelho retrovisor, através de chaveamento

de componentes eletrônicos, seu nome é dado pela forma de “H” que o circuito assume

quando é montado.

Figura 25 ­ Esquema Elétrico Ponte H.

42

A idéia neste circuito é fazer com que dois dos quatro transistores conduzam de cada

vez, de forma que o sentido de circulação da corrente pelo motor possa ser invertido. Há

também estados que geram o efeito de freio motor, permitindo reduzir o tempo de frenagem

do mesmo sem necessidade de utilização de freios mecânicos convencionais.

Figura 26 ­ Esquema Elétrico Ponte H em Funcionamento.

3.5 Sistema de Atuação ­ TIP 122

Na montagem do Circuito Ponte H, precisamos dimensionar os componentes que o

compõem. Como foi o caso do TIP 122.

O transistor TIP 122 é um transistor de potência e alto ganho. Recebe um sinal de

baixa intensidade em sua entrada (base) e transforma­o em um sinal potente na saída (coletor

ou emissor).

Internamente o TIP 122 é formado por dois transistores, numa estrutura conhecida por

acoplamento Darlington. Esse componente permite fazer o chaveamento de circuitos

eletrônicos, podendo citar como exemplo a ponte H utilizada em nosso projeto.

43

Figura 27 ­ TIP 122 ­ Circuito Interno. (http://www.alldatasheet.com/).

3.6 Sistema de Atuação ­ Fotoacopador PC 815 Sharp

O fotoacoplador é um componente eletrônico muito utilizado entre circuitos de

impedâncias e potencialidades diferentes. Ele permite realizar o isolamento entre entrada e

saída de dois circuitos e foi utilizado em nosso projeto para a proteção do sistema impedindo

que seja danificada as saídas GPIO do Raspberry Pi 2. Quando inserida uma alimentação na

entrada 1 (ânodo) e um sinal terra na entrada 2 (cátodo) o LED acende emitindo luz a base do

fototransistor que permite a passagem de corrente elétrica da entrada 4 (emissor) para a saída

4 (coletor), quanto maior a intensidade de luz recebida pelo fototransistor mais corrente ele

permitirá passar.

Figura 28 ­ Fotoacoplador PC 815 Sharp. Imagem com alterações (http://www.megacomponentes.com.br/produto/030956/ci­foto­acoplador­tlp­621­gr­toshiba).

44

3.7 Configuração do Raspberry Pi 2

A nossa placa de desenvolvimento Raspberry Pi 2, foi adquirida sem qualquer outro

produto adicional oferecido pela desenvolvedora. Desta forma, fizemos toda a configuração e

instalação do Sistema Operacional dosSoftwares e dos componentes utilizados para compor a

placa. É importante citar os equipamentos básicos necessários para o funcionamento do

sistema da placa e as configuracões e modificações feitas.

Cabo HDMI ­ Isto permite que o usuário tenha acesso visual a área de trabalho do

sistema operacional e uma melhor interatividade. Não é exatamente necessário para

todas as aplicações, o sistema pode operar normalmente sem um monitor, por

exemplo, em projetos que não necessitem de interface gráfica. Porém, é fundamental

para as configurações inicias da placa.

Cabo deInternet ­ Necessário para a conexão com a internet onde estão hospedados os

arquivos para download e configuração de diversas funções do HW(Hardware).

Mouse e teclado ­ São necessários para a interação do usuario com o Sistema

Operacional. Outras formas de interaçõ podem ser desenvolvidas pelo usuario, mas

essas são essenciais para as primeiras configurações. Qualquer teclado oumouse com

modelo Standard USB funcionarão incluindo Wireless.

Fonte de Alimentação ­ Este é um dos itens mais importantes, pois sem uma

alimentação adequada o projeto pode ter um mau comportamento. É extremamente

necessário que forneça no mínimo 5V e 700 mA, para que haja o funcionamento

correto.

Sistema Operacional ­ O site oficial do Raspberry Pi 2 oferece uma gama de opções

de diferentes OS’s para a instalação no seu hardware. No nosso caso foi instalado o sistema

recomendado pela própria empresa, o Raspbian. Este é uma variante do O.S Debian. O

sistema (Raspbian) é desenvolvido e ajustado especificamente para a placa de

desenvolvimento Raspberry Pi 2, assim como outros OS’s disponíveis para download no site.

Configuração do MicroSD ­ Tendo em mãos os arquivos do download, precisamos

formatar o cartão de memória. Porém o tipo de formatação sugerido pelo site, requer

uma ferramenta chamada SDformater que faz uma melhor formatação do dispositivo

45

de memória MicroSD.

Após esta etapa, fazemos a transferência dos arquivos do O.S. para a raiz do MicroSD.

Estes arquivos são necessários para a instalação do S.O. para que a placa funcione

adequadamente.

Uma curiosa e importante informação é que os sistemas operacionais de base linux

podem ser instalados em uma mídia portátil e utilizados em diferentes computadores,

sendo que o boot é efetuado a partir dessa mídia chamada muitas vezes de “Mídia

Bootável”. No Raspberry Pi isto também acontece quando o sistema operacional

utilizado é suportado oficialmente. Por isto, possivel ter vários Cartões MicroSD com

as diferentes distribuiçoes oferecidas no site official.

Configuração do Teclado(Padrão ABNT2) ­ O teclado na edição do Debian utilizada

neste projeto não possui um campo especifico para sua configuração. Por isso,

podemos ir diretamente nos arquivos do sistema e editar­los.

No terminal digitamos:

#sudo nano /etc/default/keyboard

E apagamos todo o texto presente e colamos os seguintes parametros:

XKBMODEL="abnt2"

XKBLAYOUT="br"

XKBVARIANT=""

XKBOPTIONS="lv3:alt_switch,compose:rctrl"

Instalação das Bibliotecas do GPIO ­ O acesso aos I/Os é possivel atraves das

bibliotecas. No terminal:

$sudo apt­get install python3­pip python3­w1thermsensor python3­spidev

$sudo pip­3.2 install gpiozero

Isto instala as bibliotecas no sistema e pode ser acessado pelo terminal e tambem pela

IDE do Python.

46

3.8 Desenvolvimento do Hardware

A webcam do nosso sistema captura imagens do ambiente simulando o interior do

veículo de quando há e quando não há condutor. Depois de detectado as caracteristicas nessas

imagens, ou seja, após um condutor entrar no carro, nosso software que está embutido no

Raspberry PI 2 envia os sinais de comandos através das saídas GPIO para ao CI

fotoacoplador PC815 que é ativado, permitindo que a ponte h entre em operação, fazendo

com que os motores elétricos (DC) do espelho retrovisor sejam ativados projetando a lente do

espelho para cima ou para baixo e para a esquerda ou direita de acordo com o comando

recebido.

No desenvolvimento do projeto o grupo utilizou para testes em bancada o espelho

retrovisor elétrico do veículo Fox 2009, que é constituído de 2 motores elétricos DC e

conector com 3 fios para alimentação. O grupo não tinha disponível o diagrama elétrico do

veículo Fox 2009 e através de pesquisas em fóruns obtivemos o do veiculo Golf, que possui

um conector de 4 fios, sendo que estão distribuídos da seguinte forma: entrada n°2 do

conector de alimentação tem ligação comum aos motores elétricos DC, a entrada n°1 e n°3

são independentes e apresentam inversão de polaridade que é comutada através de um sistema

de controle disponível para o usuário do veículo durante o ajuste dos espelhos retrovisores

elétricos, a entrada de alimentação n°4 é para atuação de uma resistência elétrica do

desembaçador do espelho retrovisor conforme apresentada na (fig. 29).

47

Figura 29 – Diagrama Elétrico do Espelho Retrovisor do Veículo Golf.

(http://www.clubegolfpt.com/forum/viewtopic.php?t=96885).

Com o auxílio de uma fonte de alimentação 12 volts/DC e o diagrama elétrico em

mãos, o grupo iniciou os testes em bancada para reconhecimento da polaridade através da

atuação dos motores elétricos (DC), onde se comprovou que o diagrama elétrico do Golf é

aplicável aos testes. Os resultados obtidos através dos testes de polaridade realizados no

espelho retrovisor elétrico estão descritos na (tab. 01).

48

TESTES DE POLARIDADE

ENTRADA 1 ENTRADA 2 ENTRADA 3 SENTIDO DE MOVIMENTAÇÃO DO ESPELHO

­ + off ↑

+ ­ off ↓

off ­ + →

off + ­ ←

Tabela 01 – Teste de Polaridade do Circuito do Espelho Retrovisor Elétrico Esq uerdo. (fonte: Autor)

Figura 30 ­ Imagem Ilustrativa das Posições do Espelho. (fonte autor)

49

Figura 31 ­ Ligação para Atuação do Espelho Retrovisor. (fonte: autor)

Os pontos A e B dos circuitos de atuação da ponte H1/H2 estão conectados ao

terminal 3 das saídas dos fotoacopladores PC 815 confome indicado na (fig. 28). O

Raspberry Pi 2 realiza o acionamento dos fotoacopladores que passam a permitir passagem de

corrente elétrica de seu terminal 3 conectado a fonte de 12 volts/DC ao terminal 4, com isso,

permitindo chaveamento dos transistores TIP122 que assumem o papel de inversão de

polaridade das saídas de atuação da ponte H.

O circuito de hardware implementado pelo grupo é constituído de duas pontes H, com

duas entradas de controle A e B e três saídas para atuação dos motores elétricos DC do

espelho retrovisor (totalizando 4 entradas e 3 saídas).

A estratégia de implementação do hardware se tornou nessária devido as

características construtivas do espelho retrovisor elétrico, que possui uma ligação interna

50

comum entre os dois motores elétricos DC que pode ser visualizado no diagrama elétrico do

veículo Golf apresentado na (fig.29).

Através de pesquisas em sites e fóruns diversos observou­se que não tinha disponível

nenhum diagrama ou circuito elétrico para a construção de uma ponte h dupla com 3 saídas de

controle, pois a mesma não é comercial, sendo que foi uma das maiores necessidades do

grupo para o acionamento do espelho retrovisor elétrico. Devido as essas necessidades citadas

o grupo recorreu a uma análise detalhada do diagrama elétrico de uma ponte h dupla

convencional de 4 saídas de controle e observou que poderia adotar a seguinte intervenção:

união das saídas Q4/Q2 da ponte H1 com a saída Q4/Q2 da ponte H2, dando origem a uma

ponte h dupla com 3 saída de atuação, sendo uma delas comum e duas independentes, que

atenderam as condições de funcionamento do projeto dando origem aohardware destacado na

(fig. 32).

Figura 32 ­ Diagrama Elétrico da Ponte Dupla Implementada Conectada ao Espelho Retrovisor Elétrico. (Fonte:

Autor)

51

Figura 33 ­ Circuito Ponte H Dupla. (fonte autor)

Valores de consumo de corrente obtidos através dos testes de bancada.

Medições realizadas com o auxílio de um multimetro digital configurado na escala de corrente

continua (10A).

A primeira etapa para se realizar a medição de corrente consumida pela base do

transistor TIP 122 foi realizar a abertura do circuito elétrico e ligar em série as pontas de

prova do multimetro. O resultado obtido foi um consumo de 0.01A (10mA) no momento do

acionamento, quando o motor elétrico DC atingiu o seu fim de curso ocorreu um aumento no

consumo de corrente na base do transistor para 0.02A (20mA), como apresentado na (fig. 34).

52

Figura 34 ­ Valores de Consumo de Corrente Transistor TIP122. (fonte autor)

A segunda etapa foi realizar a medição de corrente consumida pelos motores elétricos

DC, onde também foi necessária abertura do circuito elétrico e ligar em série as pontas de

prova do multimetro. O resultado obtido foi um consumo de 0.09A (90mA) no momento do

acionamento, quando o motor elétrico DC atingiu o seu fim de curso ocorreu um aumento no

consumo de corrente 0.170A (170mA), como apresentado nas (fig. 35, 36, 37 e 38).

Figura 35 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Direita. (fonte autor)

53

Figura 36 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Esquerda. (fonte autor)

Figura 37 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Baixo. (fonte autor)

54

Figura 38 ­ Consumo de Corrente Acionando Motor Elétrico para Cima. (fonte autor)

Corrente consumida pelos motores elétricos DC no acionamento (A ­ Ampér)

Acionamento para Direita Consumo Inicial 0,09 / Consumo Final 0,170

Acionamento para Esquerda Consumo Inicial 0,09 / Consumo Final 0,140

Acionamento para Baixo Consumo Inicial 0,09 / Consumo Final 0,150

Acionamento para Cima Consumo Inicial 0,09 / Consumo Final 0,160

Tabela 02 – Medição de Consumo de Corrente dos Motores Elétricos DC . (fonte: Autor)

3.9 Resultados Obtidos

Mesmo com dificuldades em linguagem Python e visão computacional, podemos

destacar que conseguimos desenvolver a idéia, foi criado um algoritmo e feito um hardware

de atuação, desenvolvido pelo próprio grupo, pois não existe um com este tipo de

configuração vendido comercialmente. Com as informações disponíveis nesse material é

possível dar prosseguimento as atividades e evoluir no projeto.

55

3.10 Dificuldades no Desenvolvimento do Projeto

Visão Computacional;

Todos os nossos conhecimentos sobre Visão computacional foram obtidos ao longo

deste projeto, e especificamente para este fim e por não ter conhecimento nesta área o grupo

encontrou bastante dificuldade e precisou buscar informações em fóruns e sites sobre visão

computacional, sendo que muitos deles não disponibilizavam quais as versões de softwares

eram compatíveis com o sistema operacional Raspbian Jessie e gerou um grande atraso no

desenvolvimento do trabalho, impossibilitando a conclusão total do projeto.

Funcionamento do Espelho Retrovisor (características internas de construção);

Uma das maiores dificuldades que o grupo enfrentou para entender funcionamento do

espelho retrovisor elétrico era devido não possuir o seu diagrama elétrico, após conseguir um

do veículo da mesma empresa conseguimos prosseguir realizando os testes de polaridade e

verificando qual o seu consumo de corrente elétrica quando acionado os os motores elétricos

DC .

Linguagem de Programação Python;

A linguagem de programação em Python foi um grande desafio para o grupo, pois foi

a primeira experiência que tivemos com a mesma. Os comandos em Python apresentam uma

sintaxe mais limpa, funciona em diversos tipos de plataformas, é open source e possui um

interpretador que ajuda e muito na aprendizagem. O que ajudou e muito o novo aprendizado

dessa linguagem foi o fato de conhecermos a linguagem em C e lógica de programação,

possibilitando uma assimilação mais rápida.

Conhecimento Sobre o Funcionamento e Configuração do Raspberry Pi 2;

A grande parte das informações referentes ao funcionamento e configuração do

Raspberry Pi 2 estão disponíveis no site (https://www.raspberrypi.org/). As dificuldades

encontradas foram na instalação do sistema operacional no MicroSD, pois o cartão de

memória devia ser formatado com uma ferramenta chamada SDformater antes de iniciar a

instalação de qualquer software. Esse procedimento foi transmito pelo nosso orientador MSc

Murilo Zanini que já havia feito uso da ferramenta.

56

Aprendizagem de Comandos Linux;

As dificuldades do grupo em aprender o sistema operacional Linux é devido

conhecermos poucas pessoas que fazem o seu uso no cotidiano e não termos esse tipo de

contato durante o curso. Os computadores disponíveis em nossa instituição de ensino utilizam

o SO Windons e isso gera uma comodidade ao aluno que não vê necessidade em utilizar outro

sistema. Como nosso projeto opera em plataforma Linux o grupo encarou o desafio e fez

consultas em sites e fóruns que abordam a aprendizagem desse sistema, absorvendo os

conhecimentos necessários para utilizar o mesmo em nosso projeto.

Integração de Software de Visão Computacional ao Raspberry Pi 2.

Esta etapa do projeto foi realmente cansativa, pois as configurações e instalações de

quais quer aplicativos nesta plataforma são feitos manualmente, e muitas vezes os

conhecimentos sobre o SO são necessários para que isto ocorra com efetividade. Também

foram encontrados muitos erros em sites,blogs e até mesmo fóruns quando procuramos ajuda.

Grande parte do conteúdo oferecido por eles não era totalmente fiél ao apresentar as soluções,

faltando muitas vezes informações sobre versão do programa, versão do SO, distribuição

usada, e outros ainda ofereciam parcialmente as informações como forma de cativar o

interessado e promover a venda de seus produtos. Isto acabou por nos fazer desprender muito

tempo ao longo do desenvolvimento do projeto. Por isso, é de extremamente importante

procurar os forúns dos sites oficiais para um suporte de qualidade e agilidade ao longo de

qualquer projeto.

Neste trabalho fizemos a tentativa de instalação de três Softwares de Visão

Computacional o SimpleCV, o OpenCV e o ImagePi, porém somente um (ImagePi) foi

instalado com sucesso e mesmo assim não atendia aos requisitos para a execução do projeto,

pois é um Software ainda em desenvolvimento, feito usando como base as bibliotecas do

OpenCV.

O SimpleCV foi escolhido para o projeto por oferecer uma grande quantidade de

funções preparadas previamente pelo desenvolvedor. Isto nao é comum para o OpenCV que

mesmo oferecendo uma enorme quantidade de funções não oferece conteúdo tão simplificado

quanto.

57

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Em relação à proposta inicial do projeto, o grupo atingiu de forma parcial a contrução

de um sistema de controle autônomo para atução espelhos retrovisores elétricos, onde

desenvolvemos um algoritmo e um hardware que possibilita trabalhar em conjunto com o

Raspberry Pi 2. O processamento de imagem não foi possível devido as dificuldades do grupo

em encontrar documentações em sites, fóruns e blogs indicando quais as versões desoftwares

de processamento de imagem eram compatíveis com o sistema operacional Raspbian,

consumindo muito tempo durante o desenvolvimento do projeto. Porém a realização do

trabalho de conclusão de curso proporcionou ao grupo um grande aprendizado, podendo se

destacar: visão computacional, programação em linguagem Python, análise e implementação

de hardware como o realizado na ponte h dupla, e também configuração e manipulação do

Raspberry Pi 2 as necessidades do projeto.

Esses novos aprendizados também foram possíveis devido à base de conhecimento

técnico, teórico e prático que as disciplinas ministradas na Fatec Santo André proporcionam

ao aluno, o colocando em situações que o mesmo precisa utilizar de diversos recursos como

pesquisas e consultas a materiais cientificos, forçando o mesmo ir em busca de novos

conceitos e soluções para os problemas enfrentados nos diversos segmentos do mercado.

58

4.1 Propostas Futuras

De modo a dar continuidade a este desenvolvimento, sugerimos algumas propostas de

trabalhos futuros:

Instalação do sistema desenvolvido em um veículo;

Capturar uma imagem do condutor e identificar o posicionamento dos olhos,

implementando um algoritmo para o ajuste autônomo dos espelhos retrovisores

conforme o campo de visão;

Criar um banco de dados com todos condutores desse veículo e armazenar as

informações sobre o último posicionamento dos retrovisores;

Implementação do sistema no retrovisor direito e no retrovisor interno.

59

REFERÊNCIAS

BROEDEL, Alex. SANTOS, Herbert Gomes dos “Sistema de auxílio de estacionamento modularizado com protocolo CAN” Monografia apresentada ao Curso de Tecnologia Autotrônica da FATEC Santo André; SP, 2011. Disponível em: <http://www.fatecsantoandre.com.br/sdade.pdf>. Acesso em 20 mar. 2015

BOSCH, Manual de Tecnologia Automotiva 25º ed. Editora Edgard Blücher; 2005. Acesso em 20 mar. 2015.

RISOVAS, Tatiana Regina. “Análise da viabilidade quanto à aplicação de sistemas ao motorista no mercado brasileiro”. Monografia – Pós Graduação em Engenharia Automotiva Centro Universitário do Instituto Mauá de Tecnologia, São Caetano do Sul, SP, 2013. Disponível em: <http://maua.phlnet.com.br/cgi­bin/wxis.exe?IsisScript=phl82.xis&cipar=phl82.cip&lang=por>. Acesso em 22 mar. 2015.

MARTINS PEREIRA, Gabriel Espírito Santo “Desenvolvimento de uma metodologia para análise comparativa de visibilidade automotiva”; Universidade de São Paulo. Dissertação de mestrado; 2007. Disponível em: <http://www.automotiva­poliusp.org.br/tcc/desenvolvimento­de­uma­metodologia­para­analise­comparativa­de­visibilidade­automotiva­3/>. Acesso em 22 mar. 2015

GOMES, Felipe de Oliveira and SOUZA, Rodrigo Ferreira de Lima Lino de“Segurança veicular ativa de monitoramento do motorista”. Monografia apresentada ao Curso de Tecnologia Autotrônica da FATEC Santo André; SP, 2013. Disponível em: <http://www.fatecsantoandre.com.br/2013GOMESSOUZA.pdf>. Acesso em 28 mar. 2015

ESPELHO RETROVISOR. Disponível em: <http://fr.topic­topos.com/retroviseur­gif­sur­yvette>. Acesso em 25 mar. 2015

SERÁ QUE RAY HARROUN INVENTOU REALMENTE O ESPELHO RETROVISOR? Disponível em: <http://rickdebruhl.com/?p=536>. Acesso em 07 abr. 2015

QUANDO INDIANAPOLIS INVENTOU O ESPELHO RETROVISOR. Disponível em: <http://www.totalrace.com.br/site/retrovisor/2012/05/quando­indianapolis­inventou­o­espelho­retrovisor>. Acesso em 07 abr. 2015

O QUE É UMA PONTE H? Disponível em: <http://lusorobotica.com/index.php?topic=262.0>. Acesso em 13 jul. 2015

60

SILVA, Marcio de Puccio “Evolução de produtos automotivos: o caso do conjunto espelho retrovisor externo” Dissertação de Mestrado Profissional da Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Automobilística, Campinas, SP, 2011. Disponível em: <http://www.bibliotecadigital.unicamp.br/document/?code=000814982>. Acesso em 12/jul. 2015

DATASHEET TIP 122. Disponível em: <http://www.alldatasheet.com/datasheet­pdf/pdf/2770/MOSPEC/TIP122.html>. Acesso em 13 jul. 2015

O QUE É PYTHON? Disponível em: <http://pyscience­brasil.wikidot.com/python:python­oq­e­pq>. Acesso em 06 ago. 2015

APRENDENDO A PROGRAMAR EM PYTHON. Disponível em: <http://www.devmedia.com.br/aprendendo­a­programar­em­python­introducao/17093>. Acesso em 06 ago. 2015

Guido van Rossum Fred L. Drake, Jr., editor “Tutorial Python” 23 de novembro de 2005. Acesso em 10 out. 2015

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Acesso em 22 nov. 2015

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