Classificação de telhas cerâmicas tipo romana no processo de fabricação industrial com redes neurais convolucionais

dc.contributor.advisor1 Silva Neto, Otílio Paulo da
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/2004899053752109pt_BR
dc.contributor.referee1 Paz, Gilvan Da Moreira
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/2445265199339536pt_BR
dc.contributor.referee2 Rabelo, Ricardo de Andrade Lira
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/2263553634422386pt_BR
dc.creator Nascimento, Lucileide Aquino do
dc.creator.Lattes https://lattes.cnpq.br/9118894224018269pt_BR
dc.date.accessioned 2025-12-03T21:41:12Z
dc.date.available 2025-12-03T21:41:12Z
dc.date.issued 2025-08-29
dc.description.abstract The incorporation of emerging technologies, such as Artificial Intelligence (AI), into production processes has driven significant advances in efficiency, automation, and quality control across various industrial sectors. In the context of the ceramic industry, product quality is an essential requirement to ensure structural integrity, durability, and competitiveness in the construction sector. However, quality control is still predominantly performed through manual visual inspection, which is subject to operator subjectivity and fatigue, compromising the reliability of the results. This work aimed to develop and validate a Convolutional Neural Network (CNN) model for the automatic classification of visual defects in Roman-type ceramic roof tiles, using images captured directly from the production line, in alignment with the principles of Industry 4.0. To this end, a balanced dataset of 1,600 images was built, consisting of half normal tiles and half defective ones, which underwent a 12-step preprocessing pipeline, including background removal, histogram equalization, pixel normalization, and data augmentation using the Albumentations library. The CNN architecture was composed of 12 layers, including convolutional, pooling, and dense layers, with a final sigmoid activation function. The performance was evaluated using metrics such as accuracy, precision, recall, F1-score, and confusion matrix. The model achieved an accuracy of 99.69% and an F1-score of 0.997, recording only one false negative and no false positives, outperforming related works in the literature and demonstrating high robustness in the face of morphological and uncontrolled lighting variations. It is concluded that the proposed approach is effective in replacing subjective manual inspections with an automated system, providing greater efficiency, traceability, and a reduction in human errors.pt_BR
dc.description.resumo A incorporação de tecnologias emergentes, como a Inteligência Artificial (IA), aos processos produtivos tem promovido avanços significativos na eficiência, automação e controle de qualidade em diversos setores industriais. No contexto da indústria cerâmica, a qualidade dos produtos é um requisito essencial para assegurar a integridade estrutural, a durabilidade e a competitividade no setor da construção civil. Entretanto, o controle de qualidade ainda é majoritariamente realizado por inspeção visual manual, sujeita à subjetividade e à fadiga dos operadores, o que compromete a confiabilidade dos resultados. Este trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um modelo de Rede Neural Convolucional (CNN) para a classificação automática de defeitos visuais em telhas cerâmicas tipo romana, utilizando imagens capturadas diretamente da linha de produção, alinhado aos princípios da Indústria 4.0. Para isso, foi construída uma base balanceada com 1.600 imagens, sendo metade de telhas normais e metade defeituosas, que passaram por um pipeline de pré-processamento em 12 etapas, incluindo remoção de fundo, equalização de histograma, normalização e aumento de dados por meio da biblioteca Albumentations. A arquitetura da CNN foi composta por 12 camadas, incluindo convolucionais, de pooling e densas, com ativação final sigmoid. O desempenho foi avaliado por meio de métricas como acurácia, precisão, recall, F1-score e matriz de confusão. O modelo alcançou acurácia de 99,69% e F1-score de 0,997, registrando apenas um falso negativo e nenhum falso positivo, superando trabalhos correlatos da literatura e demonstrando alta robustez frente a variações morfológicas e de iluminação não controlada. Conclui-se que a proposta é eficaz para substituir inspeções manuais subjetivas por um sistema automatizado, proporcionando maior eficiência, rastreabilidade e redução de falhas humanas.pt_BR
dc.identifier.citation NASCIMENTO, Lucileide Aquino do. Classificação de telhas cerâmicas tipo romana no processo de fabricação industrial com redes neurais convolucionais. Orientador: Otílio Paulo da Silva Neto. 2025. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais ) - Instituto Federal do Piauí, Campus Teresina Central, Teresina, 2025pt_BR
dc.identifier.uri https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5105
dc.language porpt_BR
dc.publisher Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.publisher.country Brasilpt_BR
dc.publisher.department Campus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.initials IFPIpt_BR
dc.publisher.program PPGEMpt_BR
dc.rights Acesso Abertopt_BR
dc.subject Redes Neurais Convolucionaispt_BR
dc.subject Indústria 4.0pt_BR
dc.subject Telhas Cerâmicaspt_BR
dc.subject Inspeção Automatizadapt_BR
dc.subject Controle de Qualidadept_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR
dc.title Classificação de telhas cerâmicas tipo romana no processo de fabricação industrial com redes neurais convolucionaispt_BR
dc.title.alternative Classification of roman-type ceramic tiles in the industrial manufacturing process using convolutional neural networkspt_BR
dc.type Dissertaçãopt_BR

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