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Tipo: TCC
Título: Utilização de redes neurais artificiais para a classificação de corrosão por pite observadas em imagens obtidas com o ensaio não invasivo de queda de potencial
Título em inglês: Use of artificial neural networks for the classification of pitting corrosion observed in images obtained with the non-invasive potential drop test
Autor(es): Barreto, Gabriel Pereira Holanda
Orientador: Campos, Emanuel Seixas
Palavras-chave em português: Redes neurais artificiais;Corrosão por pites;Técnica de queda de potencial elétrico;Simulação computacional;Aprendizado supervisionado
Palavras-chave em inglês: Pitting corrosion;Potential drop;Image classification;CNN;MLP
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Data do documento: 2025
Citação: BARRETO, Gabriel Pereira Holanda. Utilização de redes neurais artificiais para a classificação de corrosão por pite observadas em imagens obtidas com o ensaio não invasivo de queda de potencial. 2025. 80 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Metalúrgica) — Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025.
Resumo: A Engenharia Metalúrgica é responsável pela transformação dos metais e pelo desenvolvimento de ligas com propriedades especiais. No entanto, essas ligas estão sujeitas a diversos mecanismos de degradação ao longo do tempo, entre os quais a corrosão se destaca como um dos mais relevantes. A corrosão é um processo eletroquímico que leva à deterioração dos materiais metálicos em função de seu ambiente, podendo ocorrer de forma generalizada ou localizada. Dentre os tipos de corrosão localizada, destaca-se a corrosão por pite, caracterizada pela formação de pequenos pites na superfície do material. Apesar de sua dimensão reduzida, os pites podem comprometer a integridade estrutural de componentes metálicos. Avaliar a severidade desses pites e classificá-los de forma automática é importante para garantir e evitar acidentes. Além disso, algumas aplicações toleram certos níveis de corrosão e reconhecer essas exceções também é importante para reduzir custos. Neste trabalho, utilizou-se o ensaio não destrutivo de Queda de Potencial Elétrico para detectar pites de corrosão em componentes metálicos. As imagens analisadas, representando a densidade de corrente na superfície do material, foram geradas por simulações de elementos finitos. Para ampliar a variabilidade das imagens simuladas, foram definidos intervalos nos parâmetros de diâmetro, profundidade e posição dos pites, assegurando a representação de diferentes situações de defeito. Associados a essas simulações, foram utilizadas duas redes neurais artificiais (RNA) com topologias diferentes, Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP) e Convolucional (CNN). As redes foram treinadas com imagens em diferentes resoluções (64x64, 36x36 e 28x28 pixels), com objetivo de avaliar o impacto na acurácia. A rede MLP que obteve a melhor acurácia foi configurada com duas camadas ocultas de 16 neurônios, função de ativação Elu e resolução 28 x 28 pixels, alcançando 93,88% de acurácia e f1-macro de 0,9375, com tempo de treinamento de 2,96 segundos. Por outro lado, a melhor CNN alcançou acurácia de 95,92% de acurácia, superando todos os modelos da MLP. Essa arquitetura utilizou duas camadas convolucionais com 8 e 64 kernels, pooling do tipo max e camadas densas com 64 e 128 neurônios. A matriz de confusão da CNN revelou que a rede classificou corretamente as classes “Crítica” e “Severa”.
Abstract: Metallurgical Engineering is responsible for the transformation of metals and the development of alloys with special properties. However, these alloys are subject to various degradation mechanisms over time, among which corrosion stands out as one of the most significant. Corrosion is an electrochemical process that leads to the deterioration of metallic materials due to their environment and can occur either uniformly or in a localized manner. Among the types of localized corrosion, pitting corrosion is notable, characterized by the formation of small pits on the material's surface. Despite their small size, these pits can compromise the structural integrity of metallic components. Automatically assessing the severity of these pits and classifying them is important to ensure safety and prevent accidents. Moreover, some applications tolerate certain levels of corrosion, and recognizing these exceptions is also important for cost reduction. In this study, the Electrical Potential Drop nondestructive testing method was used to detect corrosion pits in metallic components. The analyzed images, representing the current density on the material's surface, were generated by finite element simulations. To increase the variability of the simulated images, parameter ranges were defined for pit diameter, depth, and position, ensuring the representation of different defect scenarios. Two artificial neural networks with distinct topologies were applied to these simulations: a Multilayer Perceptron (MLP) and a Convolutional Neural Network (CNN). The networks were trained with images at different resolutions (64×64, 36×36, and 28×28 pixels) to evaluate the impact on accuracy. The best-performing MLP was configured with two hidden layers of 16 neurons, the Elu activation function, and a resolution of 28×28 pixels, achieving 93.88% accuracy and an F1-macro score of 0.9375, with a training time of 2.96 seconds. On the other hand, the best CNN reached 95.92% accuracy, outperforming all MLP models. This architecture included two convolutional layers with 8 and 64 kernels, max pooling, and dense layers with 64 and 128 neurons. The CNN’s confusion matrix showed that the network correctly classified the “Critical” and “Severe” classes.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/83115
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/7102753062544772
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:ENGENHARIA METALÚRGICA - Monografias

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