Мехатронски системи

ID: 0342
врста предмета: научно-стручни
носилац предмета: Петровић Б. Петар
извођачи: Петровић Б. Петар
контакт особа: Петровић Б. Петар
ниво студија: мастер академске студије
ЕСПБ: 6
облик завршног испита: усмени
катедра: катедра за производно машинство

извођења

циљ

Овладавање фундаменталним знањима о мехатронским системима и разумевање потребе за мултидисциплинарним приступом у решавању инжењерских задатака кроз комбинацију традиционалних курсева из области механике, приозводних технологија, електронике и рачунарских управљачких система. Теоријске основе изабраних класа сензорских и актуационих система. Теоријске основе пројектовања микропроцесорских система за обраду сензорских сиганала, управљање и умрежавање. Практична знања у примени интегрисаних микрорачунарских система - микроконтролера. Разумевање основа сервоупраљаних актуационих система и концепта нумерчког управљања кретање. Практичне вештине у анализи постављеног инжењерског проблема и његовом решавању мултидисциплинарним приступом – синтеза мехатронских система, посебно у контексту пројектовања CNC машина алатки, индустријских робота и флексибилних производних линија.

исход

Студент који успешно заврши курс 0342 оспособљен је да: 1. Користећи мултидисциплинарни приступ у решавању инжењерских проблема, изврши анализу пројектног захтева неког производног процеса и дефинише концепт одговарајућег мехатронског система; 2. Конципира хардвер и конфигурише улазно-излазне канале и остале системске ресурсе интегрисаног микропроцесорског система, кодира апликативни софтвер и изврши програмирање за рад са дигиталним улазно-излазним сигналима; 3. Конципира хардвер и конфигурише улазно-излазне канале и остале системске ресурсе интегрисаног микропроцесорског система, кодира апликативни софтвер и изврши програмирање за рад са аналогним и мешовитим улазно-излазним сигналима; 4. Конципира хардвер и конфигурише улазно-излазне канале и остале системске ресурсе интегрисаног микропроцесорског система, кодира апликативни софтвер и изврши програмирање серијске комуникације са дигиталним окружењем, укључујући серијску комуникацију са персоналним рачунаром и MatLab софтверским окружењем; 5. Конципира хардвер и конфигурише улазно-излазне канале и остале системске ресурсе интегрисаног микропроцесорског система, кодира апликативни софтвер и изврши програмирање за приказ корисничких или системских података на седмосегментном или LED показивачу.

садржај теоријске наставе

Организована кроз четири наставне целине: 1. Значај и улога мехатронике у пројектовању модерних обрадних система и производних технологија, основи пројектовања мехатронских система; 2. Дигитални системи - основе дигиталних система; програмабилне мултифункционалне логичке структуре, микропроцесор; програмирање (концепт машинске инструкције, CISC и RISC технологија, листа инструкција, асемблер и виши програмски језици), микроконтролер; развојна окружења за програмирање микроконтролера. 3. Сензорски системи – концепт електричних мерења неелектричних величина, кондиционирање сигнала, пројектовање сензора за мерење силе, помераја, убрзања и брзине, полупорводници и активни елементи електронских система, основе дигиталне обраде сигнала основни принципи конверзије физичких у електричне величине; основне технике обраде сигнала, системи вештачког гледања; 4. Електрични серво погонски системи - основе корачних и серво мотора, серво регулатори и нумерички управљана серво оса, слагање кретања и интерполација, архитектура CNC система.

садржај практичне наставе

Практична вежбања су организована у облику лабораторијска вежбања и пројеката изабраног мехатронског система, са фокусом на домен производних технологија. Предвиђене су три лабораторијске вежбе. ЛАБ 1: Микроконтролер - демонстрација примена развојног систма базираног на Microchip PIC16F87 микроконтролеру, архитектура, програмирање у асемблеру, развој апликације применом виших развојних језика, рад са дигиалним и аналогиним сисгналима, дигитални интерфејси и умрежавање контролера; ЛАБ 2: Интелигентни сензорски системи - архитектура интелигентног сензорског система, пројектовање и примена вишеосног сензора силе базираног на мерним тракама, ласерски триангуалациони сензори за високопрецизно мерење дистанце, сензори вештачког гледања и анализа дигиталне слике; ЛАБ 3: Сервопогони и управљање кретањем - сервомотор једносмерне струје, архитектура и конфигураисање серворегулатора, подешавање серво-осе, синхронизација две серво-осе и демонстрација различитих интерполационих алгоритама, демонстрација архитеткуре CNC система и његових градивних блокова. Лабораторијске вежбе су тако организоване да се увек наглашава мултидисциплинарни приступ и практични рад студената. Пројекат: синтеза мехатронског система са тежиштем на микропроцесорској обради сензорских сигнала и управљања изабраних серво-актуационих система. Пројекат је увек фокусиран на неку конкретну мехатронску примену у индустрији.

услов похађања

Осовна знања из динамике механичких система, електротехнике, аутоматског управљања, кибернетике, нумеричких метода и програмирања.

ресурси

[1] П.Б. Петровић, Мехатронски системи у машинству (у припреми), [2] Предавања у електронском облику, [3] Инструкције за писање лабораторијских извештаја, [4] Инструкције и угледни пример пројекта, [5] Упутства за руковање лабораторијском опремом. [6] MatLab развојно окружење за практична вежбања у симулацији и анализи динамичких система, [7] Развојни систем базиран Microchip PIC16 и PIC18 RISC микроконтролерима за практично овладавање знањима из обалсти организације дигиталног рачунара и програмирања (разумевање машинског језика, асемблер), [8] Компајлери и развојна окружења у вишим језицицима за Microchip PIC16 и PIC18 RISC микроконтролере (MicroC, MicroPascal), [9] Периферијски модули за Microchip PIC16 и PIC18 RISC микроконтролере за практична вежбања у раду са дигиталним и аналогним сигналима, дигиталним интерфејсима, и човек-машина интерфејсима, [10] Демонстрациона инсталација за мерење силе (вишеосни сензор силе на бази мерних трака, кондиционирање сигнала, дигитална аквизиција), [11] Систем за бесконтактно мерење помераја и просторну дигитализацију применом ласерске триангулације и структуиране светлости (сензорски систем, кондиционирање сигнала, дигитална аквизиција сигнала и екстракција информација), [12] Развојна инсталација за демнострацију и обуку у раду са серво-управљаним осама (серво мотори, механичке компоненте погонског система, сензори за мерење помераја (енкодери), системи вођења), [13] Упраљачки систем отоворене архитектуре за демонстрацију управљања кретања сервопогоњених система, човек-машина интерфејс и генерисање управљачког кода на основу CAD документације, [14] Едукационе роботске руке и мобилни робот за вежбање студената у практичној примени микроконтролера за извршавање различитих задатака управљања кретања комплексних менаничких система.

фонд часова

укупан фонд часова: 75

активна настава (теоријска)

ново градиво: 20
разрада и примери (рекапитулација): 10

активна настава (практична)

аудиторне вежбе: 6
лабораторијске вежбе: 6
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 16
консултације: 2
дискусија/радионица: 0
студијски истраживачки рад: 0

провера знања

преглед и оцена рачунских задатака: 0
преглед и оцена лабораторијских извештаја: 1
преглед и оцена семинарских радова: 0
преглед и оцена пројекта: 0
колоквијум са оцењивањем: 3
тест са оцењивањем: 6
завршни испит: 5

провера знања (укупно 100 поена)

активност у току предавања: 10
тест/колоквијум: 25
лабораторијска вежбања: 10
рачунски задаци: 0
семинарски рад: 0
пројекат: 15
завршни испит: 40
услов за излазак на испит (потребан број поена): 30

литература

W. Bolton, Mechatronics – Electronic control systems in mechanical and electrical engineering, Prentice Hall, 2003.; D. Alciatore, and M. Histand, Introduction to Mechatronics and Measurement Systems, McGraw-Hill Company, 2003.; Suk-Hwan Suh, at all, Theory and Design of CNC Systems, 2008 Springer-Verlag London Limited, ISBN 978-1-84800-335-4; Robert H. Bishop, MECHATRONICS - AN INTRODUCTION. Published in 2006 by CRC Press, Taylor & Francis Group, ISBN 0-8493-6358-6.;