Campus Vitória da Conquista Trabalhos de Conclusão de Cursos (TCCs) - Vitória da Conquista
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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Detecção e classificação de níveis de cavitação em sistemas industriais: uma abordagem de clusterização e comparação de diferentes arquiteturas de redes neurais convolucionais
metadata.dc.creator: Pinto, Jonas Souza
metadata.dc.contributor.advisor1: Soares, Allan de Sousa
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Santos, Carlos Moreno dos
metadata.dc.contributor.referee1: Soares, Allan de Sousa
metadata.dc.contributor.referee2: Santos, Carlos Moreno dos
metadata.dc.contributor.referee3: Marin, Juan Lieber
metadata.dc.contributor.referee4: Silva, Wilton Lacerda
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho propõe uma abordagem para detecção e classificação de níveis de cavitação em sistemas industriais, utilizando técnicas de clusterização e comparação de diferentes arquiteturas de CNNs. A cavitação, um fenômeno que causa danos mecânicos em sistemas de bombeamento, foi analisada através de imagens capturadas em um sistema experimental. A metodologia envolveu a construção de um dataset de imagens, onde um sistema de aquisição foi configurado para capturar a formação de bolhas de cavitação em um tubo de acrílico transparente. A iluminação foi controlada para garantir a qualidade das imagens, e um transdutor de pressão foi utilizado para monitorar os níveis de pressão de sucção. Foram exploradas arquiteturas como VGG16, VGG19, ResNet50 e ResNet101, com a aplicação de filtros como Prewitt e Sobel para melhorar a detecção de características. O processo de clusterização utilizou Gaussian Mixture Models (GMM) para agrupar os dados, e a redução de dimensionalidade foi realizada através de PCA. Os resultados mostraram que a arquitetura VGG19 alcançou uma acurácia de 88% na classificação supervisionada, enquanto a ResNet101 obteve 91%. Além disso, as arquiteturas VGG consumiram menos memória RAM em comparação com as ResNet, especialmente em grandes volumes de dados. A análise de desempenho também revelou que a aplicação de filtros melhorou a qualidade dos clusters, facilitando a separação dos níveis de cavitação. Em dados de teste diversificados, com variações de iluminação e capturados em diferentes dias, o modelo com a VGG19 alcançou uma precisão média de 79,97%. Este estudo destaca a eficácia das técnicas de visão computacional e aprendizado de máquina no monitoramento preditivo de cavitação, contribuindo para a manutenção eficiente e a redução de custos em ambientes industriais.
Resumo: This work proposes an approach for the detection and classification of cavitation levels in industrial systems using clustering techniques and a comparison of different convolutional neural network (CNN) architectures. Cavitation, a phenomenon that causes mechanical damage in pumping systems, was analyzed through images captured in an experimental setup. The methodology involved constructing an image dataset, where an acquisition system was configured to capture cavitation bubble formation in a transparent acrylic tube. Lighting was controlled to ensure image quality, and a pressure transducer was used to monitor suction pressure levels. Architectures such as VGG16, VGG19, ResNet50, and ResNet101 were explored, with the application of filters like Prewitt and Sobel to enhance feature detection. The clustering process used GMM to group the data, and dimensionality reduction was performed using PCA. The results showed that the VGG19 architecture achieved 88% accuracy in supervised classification, while ResNet101 obtained 91%. Additionally, the VGG architectures consumed less RAM compared to the ResNet architectures, especially with large volumes of data. Performance analysis also revealed that the application of filters improved cluster quality, facilitating the separation of cavitation levels. On diversified test data, with variations in lighting and captured on different days, the model with VGG19 achieved an average precision of 79.97%. This study highlights the effectiveness of computer vision and machine learning techniques in predictive cavitation monitoring, contributing to efficient maintenance and cost reduction in industrial environments.
Palavras-chave: Cavitação
Clusterização
Redes Neurais Convolucionais
Monitoramento Preditivo,
Aprendizado de Máquina
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia
metadata.dc.publisher.initials: IFBA
metadata.dc.publisher.department: Departamento de Ensino Superior/Bacharelado
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ifba.edu.br/jspui/handle/123456789/914
Data do documento: 15-Fev-2024
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