Témata bakalářských a diplomových prací @MechLabmechlab.fme.vutbr.cz/wp-content/uploads/2016/03/Mechlab_dpbp_v2016_02... · Obsah prezentace 1. Stručné představení oboru

Témata bakalářských a diplomových prací@MechLab

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechanikyFakulta strojního inženýrství, Vysoké učení technické v Brně

2015

Obsah prezentace

1. Stručné představení oboru Mechatronika

2. MechLab – představení laboratoře

3. Témata BP a DP 3.1. Práce v uplynulých letech.

3.2 Obecné poznámky a okruhy témat

3.3. Konkrétní témata prací

4. Organizační poznámky

ODKAZ NA TUTO PREZENTACI: (jeden z těchto)

http://goo.gl/Gmdirpwww.mechlab.cz/pro-studenty

http://mechlab.fme.vutbr.cz/pro-studenty/

www.mechlab.czISMMB, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology

2

1. Představení studijního oboru MECHATRONIKA

Co je to mechatronika? 1/2

Mechatronika integruje mechaniku (strojírenství), elektrotechniku a informatiku do jednoho výrobku. Typický mechatronický systém snímá signály z prostředí (sensory), zpracovává je (procesor) a generuje výstupní signál, který se např. transformuje v mechanický pohyb (elektromotor).

http://www.mcgs.ch/mechatronics_definition.html


4

http://www.mcgs.ch/mechatronics_definition.html

Co je to mechatronika? 2/2

Stále více průmyslových výrobků (od domácích spotřebičů až po komponenty automobilů) má mechatronický charakter = původně čistě mechanická struktura je nahrazována elektromechanickým řešením s počítačovým řízením.

Někdy přitom získáme zcela novou kvalitu výsledného systému (enabling technologies). Příkladem může být např. systém ABS u osobního automobilu.


5

Studium Mechatroniky na FSI VUT v Brně

Mechatronika je tedy mezioborovým inženýrským studiem. Její výuka na VUT je zajišťována pedagogy z FSI (mechanika, informatika) a FEKT (elektrotechnika, elektronika). Studenti tak získají poměrně široké spektrum znalostí a dovedností, přičemž důležitou součástí výuky jsou cvičení a projekty v laboratořích.

SHRNUTÍ:– Mechatronika je moderní obor, který propojuje mechaniku,

elektro(tech)niku a počítačové řízení.

– Aplikace mechatroniky = mechatronické výrobky jsou všude kolem nás.

– Mechatroniku vyučují lidé z FSI a FEKT.


6

2. Představení MechLabu (Mechatronické laboratoře)

O MechLabu

MechLab je jednou z laboratoří ÚMTMB FSI VUT v Brně.

Posláním mechatronické laboratoře je vzdělávání,

vědecká a výzkumná činnost a

spolupráce s průmyslem.

MechLab vznikl a funguje na základě hlubokého přesvědčení, že práce s reálnými výukovými modely řízenými z PC je podstatně zajímavější cestou k získání zájmu o obor, motivace i znalostí a dovedností, než běžné teoretické studium doplněné simulacemi.

Aktivní účast studentů na výzkumných a/nebo průmyslových projektech je přirozeným doplňkem a pokračováním základní výuky.


8

O MechLabu

Mechatronická laboratoř (MechLab) se zaměřuje na všechny podstatné aspekty mechatroniky, tj. modelování a simulace, identifikace systémů, programování, zpracování signálu, návrh embedded systémů a další. Používáme přitom moderní hardware společně se softwarovými nástroji pro modelování, simulaci a programování (MATLAB/Simulink, dSPACE, NI LabVIEW, Xilinx).

Umíme řešit úlohy kinematiky a dynamiky, navrhnout a vyrobit DPS či kompletní průmyslový datalogger, naprogramovat mikrokontrolér nebo FPGA. Naší silnou stránkou je právě schopnost realizovat komplexní projekt jako celek. Specializujeme se na rychlý návrh řídicích systémů (Rapid Control Prototyping) a HIL (hardware-in-the-loop simulace).


9

O MechLabu: vybavení

V Mechlabu máme moderní přístrojové vybavení zaměřené na měření a zpracování signálu a řízení reálných soustav. Pro výuku a výzkum je k dispozici řada zajímavých modelů.

12+1 počítačů s I/O kartou MF 624

12+1 vývojových kitů EduKit s mikrokontrolérem dsPIC33

12+1 set stavebnice LEGO Mindstorms NXT

výukové modely helikoptéra, magnetická levitace, 12x soustava s DC motorem

modulární systém dSPACE

mnoho vybavení od firmy National Instruments (PXI, cRIO, single board RIO, USB hw,...

laboratorní zdroje, osciloskopy, multimetry,...


10


11

O Mechlabu – projekty řešené s průmyslovými partnery

Další také na http://mechlab.fme.vutbr.cz/spoluprace-s-prumyslem/

Vývoj zařízení pro testování nádržových modulů náklonem, BOSCH, 2014

Vývoj zařízení pro měření vibrací ložisek a bezdrátový přenos dat, ZKL, 2014

Pokračování vývoje simulátoru s ručním ovládáním, úprava aplikace s VISA drivery (NI LabVIEW), ŠKODA Auto, Mladá Boleslav, 2014

Školení v oblasti identifikace systémů, zpracování signálů a tenzometrických měření, Knorr-Bremse AG, Mnichov, 2014

Vývoj testovacího zařízení pro DC a BLDC palivové pumpy na bázi hallových sensorů, Robert BOSCH, ČB, 2014

Vývoj HIL simulátoru s ručním ovládáním – ŠKODA Auto, Mladá Boleslav, 2013

HIL řídicí jednotky parkovacího asistenta – ŠKODA Auto, Mladá Boleslav, 2012

Vývoj testovacího zařízení pro DC pumpy, Robert Bosch, ČB, 2012

Vývoj testovacího zařízení pro vstřikovací trysky na bázi solenoidu pro DNOX, Robert Bosch, ČB, 2011

Monitorovací zařízení pro procesní kontrolu tepelného zpracování hliníkových odlitků - Alucast, 2011

http://mechlab.fme.vutbr.cz/spoluprace-s-prumyslem/

3. Témata BP a DP

3.1. Obhájené DP a BP za posledních několik let

DP: Testování nádržových modulů náklonem

Předmětem DP je vývoj a testování řídicího systému pro Testovací stand pro nádržové moduly.

Práce je zaměřena na konkrétní zakázku firmy BOSCH České Budějovice.

Diplomant: Tomáš Spáčil


13

BP: Dálkové ovládání pro Car4 (projekt Car4)

Cílem je naprogramovat řídící jednotku dálkového ovládání v Matlabu, s pomocí Stateflow

Různé varianty ovládacích prvků, včetně IMU

Vytvoření menu a zobrazení informací ze senzorů na display


14

BP, DP: Optimalizace rozměrů mechanismu pro dosažení požadované trajektorie

Příklad:

na obrázcích jsou různé aplikace tzv. čtyřčlenného mechanismu.

Různým nastavením rozměrů lze dosáhnout různé trajektorie koncového členu.

Cílem práce je:

využít dodanou optimalizační metodu(genetický algoritmus, metody v Matlabu,...)

pro automatické hledání optimálních rozměrůmechanismu

pro definovanou požadovanou trajektorii.

Požadavky na studenta:

základní znalost kinematiky

zájem, motivace

schopnost naučit se pracovat s Matlabema Simulinkem

15


16

BP: Řízení otvírání okna osob. automobilu

Cílem práce je návrh řídicí jednotky pro elektrické otevírání dveří os. automobilupomocí nástrojů automatického generování C kódu ze Simulinku

reálné dveře jsou připraveny v laboratoři

výkonová elektronika je vyrobena

DP: Bezpečný řídicí SW pro balancující vozidlo Keywatko III. aka Hummer

Vznik 2011 (3x DP Zouhar, Štěpánek, Horák)

Řídicí jednotka PIC programována pomocí autom. generovaného kódu ze Simulinku.

Sensory: 2x gyro, acc, potenciometry

Cíle další práce: zvýšení bezpečnosti pomocí zdvojení sensorů

algoritmy pro „diagnostiku chyb“ (elektroniky, sensorů)

Zdroje: kniha Isermann: Fault-Diagnosis Systems

práce M. Josza (student)

články Isermann a další

BP: Parkovací asistent (projekt Car4)


18

Cílem je sestavit algoritmus parkování s využitím již hotové řídící jednotky k ultrazvukovým senzorům


19

3x DP – Hummer team (Zouhar, Štěpánek, Horák)

kompletní tvorba vlastního vozítka typu SEGWAY návrh a tvorba konstrukce

návrh a realizace elektroniky

odhad parametrů

návrh řízení pomocí dSPACE

ve finále řízení pomocí dcPIC

Cíl: nemuset „chodit“ na přednášky

4 členný tým Leader: Bc. František Zouhar

Členové: Bc. Jan Štěpánek, Bc. Petr Horák


20

Projekt car4 (2010, 3x DP Vejlupek, Jasanský, Lamberský)

Palubní elektronika Řídicí jednotka ACU44 postavená na dsPIC

Výkonová elektronika – H-bridge 60V 105A

Dálkové ovládání

Základní firmware Komunikace mezi řídicími jednotkami

Dálkové ovládání

Řízení motorů a serv

Dynamické modely pro řízení trakce vozidla

Aplikace filtrů pro online odhad parametrů vozidla

Rozšíření robotu Car4 o palubní počítač a snímačeKinect a Hokuyo (J. Najman)


21


22

DP Bradáč: Návrh řízení škrticí klapky osobního automobilu pomocí FPGA, cRIO a NI LabView

Pojmy: FPGA

cRIO

NI LabView

Cíle: naučit se pracovat s NI LabView a cRIO

implementovat několik dodaných variant algoritmu pro řízení škrticí klapky

testovat na reálné klapce


23

BP: Testovací plošina se třemi stupni volnosti(2013, Spáčil)

cílem práce je návrh paralelní plošiny se třemi stupni volnosti

použity budou lineární aktuátory Transmotec se zdvihem 300mm (DLA-12-5-A-300-POT-IP65)

předpokládá se použití plošiny při testování funkcionality nádržového modulu (Robert Bosch, CB)


24

Testovací jednotka proporcionálních ventilů (Sova)

cílem práce je navrhnout jednotku (např. na bázi uC PIC nebo Atmel) pro testování elektrohydraulických ventilů

práce je vypsána firmou ŽĎAS, a.s.


25

Elektricky nastavovaný pojišťovací ventil pro HFA kapaliny

cílem práce je navrhnout servopohon pro pojišťovací ventil hydraulického okruhu tunelového vakového lisu

práce je vypsána firmou ŽĎAS, a.s.


26ISMMB, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology

Ondřej Klusáček (M 2009): Modelling, identification and control of rotary pendulum

Nonlinear model created and parameters identified

Use of LMD18245 H-Bridge for power electronics to

provide momentum based control

LQR stabilizing state-space controller designed

Swing-up controller and switching algorithm designed

and tested

Zero steady-state error obtained with use of

additional input

integrator

video

../../video/_Rotary_Pendulum/2009_Klusacek_rotary_pendulum.avi

Počet DP a BP realizovaný v Mechlabu

BP DP

2007 10 4

2008 0 1

2009 7 2

2010 4 3

2011 6 5

2012 7 2

2013 8 3

2014 5 4

2015 XXX XXX

2016 ? ?


27

3.2. Obecné poznámky k výběru témat a okruhy prací


29

Několik poznámek k výběru tématu bak. práce

Papír (a simulační model) snese vše.

Práce s reálnou soustavou je zajímavější a „poučnější“. Zelený je strom reálných soustav (šedá je teorie a simulace).

Při práci s reálnou soustavou lze čekat větší obtíže, ale také větší zábavu!

Práce v MechLabu je časově náročná.

Aplikace na reálné soustavě jsou příležitostí ověřit možnosti modelování a skutečnou kvalitu řízení!

Funkční reálné zařízení je výstupem, o který se zajímá průmyslová praxe.

Není třeba mít speciální dovednosti a znalosti ani IQ>150…

… zeptejte se starších kolegů, kolik času v labině strávili (a co jim to přineslo).

V MechLabu pracujeme v týmu. Od kolegů se můžete hodně naučit. nepravidelné interní semináře na různé téma

hlavní komunikační médium je WIKI a file server

pravidelné schůzky týmů

Okruhy témat

kinematika a dynamika – aplikace pro konkrétní problémy, práce v SimMechanics,...

práce na projektu car4 (viz dále)

výukové laboratorní modely – výroba, řízení, identifikace a modelování, vylepšování algoritmů,...

identifikace systému z naměřených dat – aplikace, práce s reálnými systémy a v Simulinku, programování,...

HIL simulace – aplikace, vývoj modelů, vývoj elektroniky

Využití LabVIEW pro měření a řízení

další ...


30

experimentální vozidlo se všemi řízenými a poháněnými koly

vysoká jízdní dynamika (zrychlení, rychlost)

Projekt Car4 – stručné představení 1/2


31

Nezávislý

pohon i

natáčení

každého kola Několik dostupných

senzorů pro

orientaci v prostoru

Řídící jednotky

náprav + palubní

PC

Inerciální

jednotka


32

Projekt Car4 – stručné představení 2/2

Vybavení vozidla sensorikou – CÍL = samostatná jízda stereovizní kamery,

Xtion(Kinect),

IMU,

ultrazvukové parkovací sensory z Octavie,

laserový skener

Na projektu momentálně pracují 3 studenti 5.r.

Možnost zapojit se do aktivníhoa inspirativního týmu!

3.3. Konkrétní témata prací


34

BP, DP: Řízení (hotového) laboratorního modelu

řízení pomocí PID (bez modelu)

modelování

model

odhad parametrů na základě experimentu

řízení pomocí modelu

různé metody

možné úpravy modelu

elektronika

mechanika

sensorika

aplikace některé z pokročilých metod řízení

Individuální práce

Reálné zařízení

Různý rozsah a obtížnost BP/DP

BP Srovnání nástrojů MATLAB a SCILAB

SCILAB je freewarovou variantou programu MATLAB

Cílem práce je srovnat oba nástroje v oblastech:– základní numerická matematika

– řešení obyčejných diferenciálních rovnic

– optimalizační algoritmy

– GUI

Srovnání se provede formou realizace několika demonstračních úloh.


35

BP Srovnání nástrojů MATLAB a Python

Python je vysokoúrovňový skriptovací programovací jazyk s množství volně dostupných knihoven

Cílem práce je srovnat oba nástroje v oblastech:– základní numerická matematika

– řešení obyčejných diferenciálních rovnic

– optimalizační algoritmy

– GUI

– Simulace soustav, „mechatronické problémy“

Srovnání se provede formou realizace několika demonstračních úloh.


36

BP/DP Programování mikrokontroléru dsPIC pomocí nástrojů SCILAB/Equalis

SCILAB je freewarovou variantou programu MATLAB

U.S. firma Equalis nabízí kompletní vývojový řetězec pro programování mikrokontrolérů Microchip dsPIC z prostředí SCILAB/Xcos.

Cílem práce bude– prověřit vlastnosti tohoto řešení

– formou realizace jednoho nebo několika jednoduchých ukázkovových projektů (řízení DC motoru, řízení výukového modelu,...)

http://www.equalis.comwww.mechlab.cz

ISMMB, Faculty of Mechanical Engineering, Brno University of Technology37


38

DP, BP: Experimentální vozidlo car4 – pokračování v projektu

4 řízená kola, 4 hnaná kola

řídicí elektronika na bázi dsPIC(programování ze Simulinku)

několik realizovaných BP a DP prací

Další cíle využití laserového skeneru

využití sensoru Kinect

ultrazvukové snímače vzdálenosti

kamery

kinematika (např. „parkovací asistent“)

...

Pozn.:

práce v týmu Práce v týmu

Reálné atraktivní zařízení

Několik různě obtížných témat

Car4 – Energy management (již obsazeno!)

Vytvoření systému pro sledování a řízení spotřeby el. energie na experimentálním vozidle Car4

Predikce výdrže Měření aktuálního napětí baterie

Využití matematického modelu baterie

Odhad na základě aktuálně připojených modulů (senzory, PC, …)

Odhad na základě měření aktuální průměrné spotřeby

Bezpečnostní systém zabraňující poškození baterií

Výstupní data Malý stavový displej

posílání informací do mikrokontroléru/PC

Omezení výkonu vozidla Různé jízdní režimy (sport, economy, …)


39

Car4 – Aplikace ultrazvukových senzorů (již obsazeno!)

Instalace snímačů na vhodná místa na karoserii vozidla Car4 Vytvoření jednoduše odnímatelného modulu/modulů

Připojení na hlavní mikrokontrolér vozidla Zpracování dat ze senzorů

Vyhodnocování polohy překážek

Komunikace s PC – vizualizace dat na monitoru (realtime)

*)Instalace zobrazovacího zařízení pro palubní PC Výběr vhodného řešení

o malá spotřeba, přiměřené rozměry

Řešení uchycení přímo na vozidle


40

Car4 – Vizuální odometrie (již obsazeno!)

Rešerše v oblasti vizuální odometrie

Dvě kamery (stereovision) vs. jedna kamera (monocular vision)

Aplikace algoritmů vizuální odometrie na experimentálním vozidle Car4 Ověření chování vybraného řešení v různých prostředích

(uvnitř, venku, vliv osvětlení, …)

*) aplikace jednoduchého algoritmu pro autonomní pohyb Sledování chodníku/barevně vyznačené cesty


41

Car4 – jízda podle značek – snímač Xtion (Kinect) (již obsazeno!)

Zpracování výstupů ze snímače Xtion (Kinect)1. Pouze RGB kamera

o Zpracování obrazu a detekce značek (podle uložených vzorů)

o Odhad polohy značky vůči snímači

– Známé/změřené optické vlastnosti kamery

– Odhad polohy značky vůči snímači(podle její velikosti a polohy)

2. RGB Kamera + hloubkový senzor

o Překrytí barevného a hloubkového obrazu

o Zpracování obrazu, detekce značek

o Odhad polohy značky vůči snímači(podle překryté hloubkové mapy)

Jednoduchý autonomní pohyb vozidla Car4 podle značek (jeď/stůj, vpravo/vlevo, zrychlit/zpomalit)


42

Fúze dat z inerciálního snímače

Fúze dat z IMU jednotky (MPU-9150) Akcelerometr + Gyroskop + Magnetometr (kompas)

Kalibrace snímačů – automatizace postupu

Otestování vlivu prostředí na měření (elmag. rušení,…)

Rešerše v oblasti algoritmů pro fúzi dat

o Eliminace chyb měření snímačů (šum, drift, …)

o Výběr jednoho (či více) řešení

Otestování vybraného řešení v praxi Odometrie

Vozidlo, rameno manipulátoru, chodidlo

Zpracování na mikrokontroleru dsPIC Ukládání dat, posílání do PC

(postprocessing, vizualizace dat)


43

BP, DP: Orientace v prostoru pomocí stereovize(projekt Car4)

Cílem je získání hloubkové mapy a detekce objektů/překážek

Využití Computer Vision Toolboxu v Matlabu


44

BP/DP: HIL testování ŘJ 2DOF plošiny


45

Práce se bude zabývat Hardware-in-the-loop testováním řídící jednotky, určené pro mechanismus se dvěma stupni volnosti

Náplň práce: Seznámení se s dSPACE

Zapojení stávajícího HW k simulačnímu zařízení dSPACE a realizace simulačního prostředí (Simulink)

VRML vizualizace

FMEA

Identifikace poruchových stavů

Náplň bude upravena dle typu práce (BP/DP)

MechBall M3B

Cílem práce je vytvořit funkční prototyp nestabilního robota se sférickou základnou a třemi stupni volnosti.

Součástí práce je návrh výkonových částí, konstrukčních částí, zpracování signálu, řídící algoritmus, zpracování obrazu + sledování vzoru, implementace a mnoho dalšího.

Konkrétní zadání budou definována individuálně podle počtu zájemců.

jednodušší brácha


46

https://www.youtube.com/watch?v=A_K10fX9DSY

BP: Návrh a výroba výukové modelu do vitríny ÚMTMB v 7.p.

Cíle práce: Vybrat komponenty a zajistit výrobu vybraného

modelu (pravděpodobně inverzní kyvadlo nebo rotační inv. kyvadlo).

Dle dodaných materiálů (hotové BP a DP, hotové modely v laboratoři) oživit při připojení na PC s kartou MF624.

Pomocí autom. gen. kódu ze Simulinkunaprogramovat dsPIC.

Vytvořit ovládací rozhraní pro spouštění modelu ve vitríně (? tlačítka, ?dotyk. displej,...?).

BP, DP: Odhad parametrů modelů v Simulinku s využitím naměřených dat

Simulink má k dispozici nástroj Simulink Parameter Estimation. Tento nástroj má řadu nedostatků.

Cílem práce je vytvořit nový vlastní nástroj pro odhad parametrů.

Práce bude spočívat v: Programování v Matlabu

Měření dat na reálných soustavách

Odhad parametrů a zhodnocení výsledků.

Požadavky na studenta: zájem, motivace

schopnost naučit se pracovat s Matlabema Simulinkem

BP: Využití metod umělé inteligence při hledání parametrů(již obsazeno!)

Cílem je doplnit metody inteligentního prohledávání do parameter estimation toolbox na kterém se pracuje v Mechlabu. Vytvořit funkce založené na metodách, jako jsou například: genetický

algoritmus, hejnový algoritmus, mravenčí a další

Optimalizovat tyto metody

Otestovat na naměřených datech

Porovnat jednotlivé algoritmy

Požadavky na studenta: zájem, motivace

ochota naučit se pracovat s Matlabem a Simulinkem

Záliba v matice přínosem

Řízení s pomocí inverzního modelu soustavy

Identifikace parametrů vybraného laboratorního modelu Rotační inverzní kyvadlo, kulička na tyči, magnetická levitace, model

vrtulníku, …

Vytvoření inverzního modelu statiky/dynamiky

Ovládání modelu pomocí I/O karty MF624 z Matlabu/Simulinku

Porovnání různých variant řízení Klasické (u většiny modelů existuje) – stavové, PID

Klasické + inverzní model

Požadavky Zájem,motivace

Matlab/Simulink

Kladný přístup k matematice


50


51

DP: Bezsensorové polohové řízení solenoidu

solenoid je v řadě oblastí používaný jako aktuátor

v některých případech je požadováno přesné řízení polohy (nikoli pouze zapnuto-vypnuto)

algoritmus bezsensorového řízení získává informaci o poloze na základě měření indukčnosti cívky (která se mění s vysunutím jádra)

experimentální část práce bude prováděna na zařízení dSPACE

Zdroje: článek Renn: Sensorless Plunger Position Control for a Switching Solenoid,

2004

disertace Eyabi 2003

DP: Simulátor jízdní dynamiky vozidla

dynamický model vozidla model pneumatiky

dynamika podvozku

možnost běhu simulačního modelu na dSPACE

vrml vizualizace podpora v Simulinku

řízení pomocí joysticku podpora v Simulinku

Vhodné pro zájemce o modelování v Simulinku.

Možná vazba na projekt Experimentální vozidlo.

Náročnější téma.


53

BP, DP: HIL simulace DC motoru

Hardware-in-the-loop simulace je aktuálním průmyslovým standardem (vývoj elektroniky pro automobily)

Obsah práce: studium problematiky HIL

studium práce s dSPACE

použití existujícího simulačního modelu motoru

použití vývojového kitu dsPIC jako řídicí jednotky

testování

práce je prováděna ve spolupráci s firmou Bosch Č.B. (motivace: modelování palivové pumpy)

Požadavky na studenta: naučit se Simulink a související problematiku

BP, DP: Řídicí jednotka pro nelineární aktuátor

škrticí klapka přívodu vzduchu do motoru = silně nelineární systém

řízení = PID + nelineární kompenzace pružiny a tření

Cílem práce je: zopakovat experimenty prováděné v r. 2008-2011

navrhnout algoritmus pro automatický odhad tření a charakteru pružiny

implementovat řízení do PICu (programování ze Simulinku).

Zdroje mnoho článků

hotové řídicí modely v Simulinku pro dSPACE

BP: Návrh a realizace miniaturní tepelné komory

Vytvoření modelu tepelné komory s peltierovými prvky

Simulace teplených dějů v Simulinku

Regulace teploty dle profilu či zadané teploty

Návrh a realizace obvodů s řídící a výkonovou elektronikou

Ovládání pomocí dotykového displaye


55

DP: Vývoj Low power modulu

Seznámit se s platformou ADuCM360 (ARM Cortex™-M3)

Měření teploty pomocí RTD senzorů, PT100, PT1000

Navrhnout HW schopný kompenzace odporu vedení

Vytvořit FW pro daný mikrokontrolér

Spojit pomocí FTDI s PC a vytvořit obslužný SW

Minimalizovat spotřebu

http://www.analog.com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/CN0221.pdf


56

http://www.analog.com/media/en/reference-design-documentation/reference-designs/CN0221.pdf

DP: automatická expoziční jednotka pro výrobu DPS

Zařízení pro expozici digitální předlohy s motivy plošných spojů

Za použití DLP projektoru je možné obejít vytváření fyzického filmu či masky, která se používá při klasické expoziční metodě.

Projektor promítá obraz na fotocitlivou vrstvu DPS, UV záření z projekční lampy naruší tuto vrstvu v požadovaných místech, které jsou později vyleptány

Je nutné vytvořit program pro zobrazení předlohy

Ovládat polohu DPS

Ovládat ostření projektoru


57

BP: On-line vizualizace mag.pole

Vizualizace vektoru mag.pole/změny mag.pole v „reálném čase“

Tvorba DPS s potřebnou elektronikou (senzor,uC,...)

Vytvoření programu pro uC (genrování ze Simulinku)

Přenos dat do PC (SPI,USB,... )

Vizualizace dat v PC (Matlab)


58

BP: Záznam jízdních dat na paměťovou kartu

Návrh DPS modulu pro microSD paměťovou kartu

Propojení se stávající řídicí jednotkou na Hummeru

Doplnění programu o funkci zapisující jízdní data

Možnost i přidání wi-fi modulu a bezdrátového logování dat


59

BP: Vzorové úlohy pro CPLD


60

Vypracování vzorových úloh pro CPLD(Logické, sekvenční obvody)

Příklad výstupu = ŘÍZENÍ KROKOVÉHO MOTORKU

Je nutné nastudovat jazyk VHDL

Navrhnout jednoduchou propojovací a přizpůsobovací elektroniku

Předpokládá se využití obvodu CPLD CoolRUNNER II Xilinx

BP/DP: Inverzní kyvadlo


61

Vyrobit/oživit funkční model inverzního kyvadla Je možné použít stávající model

Zlepšit mechanickou konstrukci (úplně změnit)

Brát ohled na dostatečnou robustnost

Stavové řízení + swing up

Možnost rozšíření na dvojité kyvadlo DP

Návrh a výroba mechanického uspořádání, pohonu a senzoriky

Možnost řízení z PC MF-624

Převedení na embedded systém dsPIC

DP: Automatizace hvězdářského dalekohledu

Precizní manipulace stávajícího dalekohledu

Přesná mechanika a snímání polohy

Případné řízení dalekohledu na základě poziční kamery

(téma je určeno konkrétnímu zájemci)


62

BP: Náhrada krokového motoru BDC motorem

Návrh a realizace jednotky pro řízení DC motoru

Jednotka bude mít implementován algoritmus pro stanovení základních parametrů motoru

Ovládání jednotky pomocí signálu STEP DIR ENABLE, které jsou používané pro krokové motory

Jednotka + vhodný motor bude sloužit jako náhrada krokového motoru u 3D tiskárny


63

BP: Výukový model vozidla pro EDUkit


64

Vytvořit kolový podvozek pro Brain Board s PIC18

Rozšíření výukového modelu EDUkit

Vybrat pohony a senzoriku (DC motorky, ultrazvukový senzor, ACC+GYRO )

Návrh elektroniky a mechanické konstrukce

Dbát na nízkou cenu a jednoduchost konstrukce

Vytvořit ukázkový software

Programování v C

BP: Bezdrátový Low-power modul WiFly - obsazeno


65

Seznámit se a zprovoznit bezdrátový modul WiFly RN-131g tak, aby posílal žádané data (měření teploty) http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?product=RN131

Případnou aplikací (jednoduchou) pro příjem dat na PC nejlépe naprogramovat v LabVIEW.

Moduly budou měřit a bezdrátově posílat teplotu, která se bude v aplikaci na PC zobrazovat.

BP: Využítí jazyka Python při programování uC


66

Existuje několik projektů snažící se spojit síly jazyka Python a mikrokontrolerů (snad i pro 8-bit). Např: http://pyastra.sourceforge.net/ ; https://code.google.com/p/python-on-a-chip/ ;

http://blog.flyingpic24.com/2012/05/15/32-bit-pic-programming-in-python/

Vyzkoušet dostupné nástroje a reálně použít jazyk Python k jednoduché úloze na uC PIC (např. rozblikání LEDky) – následně vybrat nejvhodnější

Porovnat „náročnost“ kódu (vytížení uC, uživatelskou) psaného v C, generovaného ze Simulinku a psaného v Pythonu, vykonavajícího na uC stejnou funkci

Vytvořit jednoduchou demonstrační úlohu na laboratorním výukovém modelu řízeného uc PIC napsanou v Pythonu

http://pyastra.sourceforge.net/

https://code.google.com/p/python-on-a-chip/

http://blog.flyingpic24.com/2012/05/15/32-bit-pic-programming-in-python/

Kontakt: doc. Ing. Robert Grepl, [email protected]

www.mechlab.czInstitute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics

Faculty of Mechanical EngineeringBrno University of Technology

Témata bakalářských a diplomových prací @MechLabmechlab.fme.vutbr.cz/wp-content/uploads/2016/03/Mechlab_dpbp_v2016_02... · Obsah prezentace 1. Stručné představení oboru

Documents