Mehatronski sistemi
ID: 0342nosilac predmeta: Petrović B. Petar
nivo studija: master akademske studije
ESPB: 6
oblik završnog ispita: usmeni
katedra: proizvodno mašinstvo
cilj
Ovladavanje fundamentalnim znanjima o mehatronskim sistemima i razumevanje potrebe za multidisciplinarnim pristupom u rešavanju inženjerskih zadataka kroz kombinaciju tradicionalnih kurseva iz oblasti mehanike, priozvodnih tehnologija, elektronike i računarskih upravljačkih sistema. Teorijske osnove izabranih klasa senzorskih i aktuacionih sistema. Teorijske osnove projektovanja mikroprocesorskih sistema za obradu senzorskih siganala, upravljanje i umrežavanje. Praktična znanja u primeni integrisanih mikroračunarskih sistema - mikrokontrolera. Razumevanje osnova servoupraljanih aktuacionih sistema i koncepta numerčkog upravljanja kretanje. Praktične veštine u analizi postavljenog inženjerskog problema i njegovom rešavanju multidisciplinarnim pristupom – sinteza mehatronskih sistema, posebno u kontekstu projektovanja CNC mašina alatki, industrijskih robota i fleksibilnih proizvodnih linija.ishod
1) Teoretska i praktična znanja neophodna za projektovanje i izbor analognih i digitalnih elektronskih komponenti, mikroprocesorskih sklopova, mehaničkih komponenti, senzora i aktuatora, tako da proizvodna oprema, odnosno mašine alatke, manipulacioni roboti i proizvodne linije ostvare zahtevane funkcije;2) Razumevanje suštine koncepta numeričkog upravljanja i numerički upravljanih sistema i njihove primene u pojektovanju i realizaciji obradnih sistema, industrijskih robota i industrijske automatizacije različite vreste;
3) Veština primene mikrokontrolera - programiranje i razvoj hardvera.
sadržaj teorijske nastave
Organizovana kroz četiri nastavne celine:1) Značaj i uloga mehatronike u projektovanju modernih obradnih sistema i proizvodnih tehnologija, osnovi projektovanja mehatronskih sistema;
2) Digitalni sistemi - osnove digitalnih sistema;
programabilne multifunkcionalne logičke strukture, mikroprocesor;
programiranje (koncept mašinske instrukcije, CISC i RISC tehnologija, lista instrukcija, asembler i viši programski jezici), mikrokontroler;
razvojna okruženja za programiranje mikrokontrolera.
3) Senzorski sistemi – koncept električnih merenja neelektričnih veličina, kondicioniranje signala, projektovanje senzora za merenje sile, pomeraja, ubrzanja i brzine, poluporvodnici i aktivni elementi elektronskih sistema, osnove digitalne obrade signala osnovni principi konverzije fizičkih u električne veličine;
osnovne tehnike obrade signala, sistemi veštačkog gledanja;
4) Električni servo pogonski sistemi - osnove koračnih i servo motora, servo regulatori i numerički upravljana servo osa, slaganje kretanja i interpolacija, arhitektura CNC sistema.
sadržaj praktične nastave
Praktična vežbanja su organizovana u obliku laboratorijska vežbanja i projekata izabranog mehatronskog sistema, sa fokusom na domen proizvodnih tehnologija.Predviđene su tri laboratorijske vežbe.
LAB 1: Mikrokontroler - demonstracija primena razvojnog sistma baziranog na Microchip PIC16F87 mikrokontroleru, arhitektura, programiranje u asembleru, razvoj aplikacije primenom viših razvojnih jezika, rad sa digialnim i analoginim sisgnalima, digitalni interfejsi i umrežavanje kontrolera;
LAB 2: Inteligentni senzorski sistemi - arhitektura inteligentnog senzorskog sistema, projektovanje i primena višeosnog senzora sile baziranog na mernim trakama, laserski triangualacioni senzori za visokoprecizno merenje distance, senzori veštačkog gledanja i analiza digitalne slike;
LAB 3: Servopogoni i upravljanje kretanjem - servomotor jednosmerne struje, arhitektura i konfiguraisanje servoregulatora, podešavanje servo-ose, sinhronizacija dve servo-ose i demonstracija različitih interpolacionih algoritama, demonstracija arhitetkure CNC sistema i njegovih gradivnih blokova.
Laboratorijske vežbe su tako organizovane da se uvek naglašava multidisciplinarni pristup i praktični rad studenata.
Projekat: sinteza mehatronskog sistema sa težištem na mikroprocesorskoj obradi senzorskih signala i upravljanja izabranih servo-aktuacionih sistema. Projekat je uvek fokusiran na neku konkretnu mehatronsku primenu u industriji.
resursi
[1] P.B. Petrović, Mehatronski sistemi u mašinstvu (u pripremi),[2] Predavanja u elektronskom obliku,
[3] Instrukcije za pisanje laboratorijskih izveštaja,
[4] Instrukcije i ugledni primer projekta,
[5] Uputstva za rukovanje laboratorijskom opremom.
[6] MatLab razvojno okruženje za praktična vežbanja u simulaciji i analizi dinamičkih sistema,
[7] Razvojni sistem baziran Microchip PIC16 i PIC18 RISC mikrokontrolerima za praktično ovladavanje znanjima iz obalsti organizacije digitalnog računara i programiranja (razumevanje mašinskog jezika, asembler),
[8] Kompajleri i razvojna okruženja u višim jezicicima za Microchip PIC16 i PIC18 RISC mikrokontrolere (MicroC, MicroPascal),
[9] Periferijski moduli za Microchip PIC16 i PIC18 RISC mikrokontrolere za praktična vežbanja u radu sa digitalnim i analognim signalima, digitalnim interfejsima, i čovek-mašina interfejsima,
[10] Demonstraciona instalacija za merenje sile (višeosni senzor sile na bazi mernih traka, kondicioniranje signala, digitalna akvizicija),
[11] Sistem za beskontaktno merenje pomeraja i prostornu digitalizaciju primenom laserske triangulacije i struktuirane svetlosti (senzorski sistem, kondicioniranje signala, digitalna akvizicija signala i ekstrakcija informacija),
[12] Razvojna instalacija za demnostraciju i obuku u radu sa servo-upravljanim osama (servo motori, mehaničke komponente pogonskog sistema, senzori za merenje pomeraja (enkoderi), sistemi vođenja),
[13] Upraljački sistem otovorene arhitekture za demonstraciju upravljanja kretanja servopogonjenih sistema, čovek-mašina interfejs i generisanje upravljačkog koda na osnovu CAD dokumentacije,
[14] Edukacione robotske ruke i mobilni robot za vežbanje studenata u praktičnoj primeni mikrokontrolera za izvršavanje različitih zadataka upravljanja kretanja kompleksnih menaničkih sistema.
fond časova
ukupan fond časova: 75aktivna nastava (teorijska)
novo gradivo: 20razrada i primeri (rekapitulacija): 10
aktivna nastava (praktična)
auditorne vežbe: 6laboratorijske vežbe: 6
računski zadaci: 0
seminarski rad: 0
projekat: 16
konsultacije: 2
diskusija/radionica: 0
studijski istraživački rad: 0
provera znanja
pregled i ocena računskih zadataka: 0pregled i ocena laboratorijskih izveštaja: 1
pregled i ocena seminarskih radova: 0
pregled i ocena projekta: 0
kolokvijum sa ocenjivanjem: 3
test sa ocenjivanjem: 6
završni ispit: 5
provera znanja (ukupno 100 poena)
aktivnost u toku predavanja: 10test/kolokvijum: 25
laboratorijska vežbanja: 10
računski zadaci: 0
seminarski rad: 0
projekat: 15
završni ispit: 40
uslov za izlazak na ispit (potreban broj poena): 30
literatura
1) W. Bolton, Mechatronics – Electronic control systems in mechanical and electrical engineering, Prentice Hall, 2003)2) D. Alciatore, and M. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw-Hill Company, 2003)
3) Suk-Hwan Suh, at all, Theory and Design of CNC Systems, 2008 Springer-Verlag London Limited, ISBN 978-1-84800-335-4
4) Robert H. Bishop, MECHATRONICS - AN INTRODUCTION. Published in 2006 by CRC Press, Taylor &
Francis Group, ISBN 0-8493-6358-6)
5)
Preuzeto sa www.mas.bg.ac.rs