Wprowadzenie do mechatroniki

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 22/x; C 10/z; L 12/z; Razem: 44

matematyka I / wymagania wstępne: równania różniczkowe i różnicowe, rachunek operatorowy, transformacja Fouriera,

fizyka I / wymagania wstępne: podstawy matematycznego opisu zjawisk fizycznych, teoria drgań i fal, podstawy optyki klasycznej i fourierowskiej,

elektrotechnika i elektronika I / wymagania wstępne: podstawy elektroniki analogowej i cyfrowej, sposoby opisu sygnałów elektrycznych,

metrologia / wymagania wstępne: podstawowe pojęcia i metody pomiarowe, przetwarzanie ADC,

informatyka / wymagania wstępne: podstawy algorytmiki, podstawy posługiwania się pakietem wspomagania obliczeń inżynierskich MathWorks Matlab

IV semestr / mechatronika

dr hab. inż. Jan PIETRASIEŃSKI, prof. WAT

por. mgr inż. Witold BUŻANTOWICZ

1. Udział w wykładach / 22

2. Udział w ćwiczeniach / 10

3. Udział w laboratoriach / 12

4. Przygotowanie do ćwiczeń / 4

5. Przygotowanie do laboratoriów / 12

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 54 / 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli: 1.+2.+3. -> 38 / 3 ECTS

Zajęcia o charakterze praktycznym: 3.+4.+5. -> 28 / 1,5 ECTS

Mechatronikę można określić jako dziedzinę inżynierii, która stanowi połączenie inżynierii mechanicznej, elektrycznej, komputerowej, automatyki i robotyki, służącą projektowaniu i wytwarzaniu nowoczesnych urządzeń. Przedmiot "Wprowadzenie do mechatroniki" stanowi wstęp do zagadnień rozpatrywanych szerzej w ramach przedmiotów specjalistycznych.

WYKŁADY

Istota mechatroniki / Podstawowe struktury urządzeń mechatronicznych. Przykłady rozwiązań czujników, mechanizmów nastawczych, kontrolerów, procesorów sygnałowych.

Sposoby opisu stanu obiektu oraz jego układów / Sygnał jako nośnik informacji o stanie obiektu. Modele matematyczne sygnałów, obrazów i układów. Podstawowe charakterystyki sygnałów i układów.

Sensory obrazowe w urządzeniach mechatronicznych / Wymagania stawiane sensorom obrazowym. Parametry funkcjonalno-techniczne sensorów obrazów. Zastosowania systemów obrazowych. Metody badania jakości sensorów optycznych.

Układy syntezy sygnałów w urządzeniach mechatronicznych / Przykłady praktycznych rozwiązań. Syntezator dźwięku (mowy).

Tomograf komputerowy. Zasada działania radaru z syntetyczną aperturą.

Sensory dźwięku i metody przetwarzania dźwięku / Wymagania stawiane układom przetwarzania dźwięków w urządzeniach mechatronicznych. Układy rozpoznawania mowy w urządzeniach typu smartfon.

Układy przetwarzania danych z czujników ruchu / Wymagania stawiane układom rejestracji parametrów ruchu. Przykłady praktycznych rozwiązań. Układ detekcji zdarzeń krytycznych w samochodzie osobowym.

ĆWICZENIA AUDYTORYJNE

Sposoby opisu stanu obiektu oraz jego układów.

Wyznaczanie wybranych charakterystyk sygnałów i układów.

Modelowanie układów przetwarzania danych obrazowych w urządzeniach mechatronicznych.

Algorytmy syntezy sygnałów w urządzeniach mechatronicznych.

Wyznaczanie parametrów układów rejestracji i przetwarzania dźwięku w urządzeniach mechatronicznych. Modelowanie filtrów realizujących popularne efekty muzyczne.

Przetwarzanie danych z czujników ruchu motocykla.

Wyznaczanie parametrów filtrów

ĆWICZENIA LABORATORYJNE

Badanie algorytmów i układów przetwarzania obrazów

w urządzeniach mechatronicznych / Filtracja przestrzenna i częstotliwościowa obrazów. Fourierowska korekcja obrazów pozyskanych z cyfrowego aparatu fotograficznego.

Badanie algorytmów i układów cyfrowego przetwarzania

dźwięku w urządzeniach mechatronicznych / Modyfikacja brzmienia wybranych utworów przy użyciu podstawowych efektów akustycznych.

Implementacja algorytmu rozpoznawania mowy (pojedynczych słów) z wykorzystaniem metod analizy cepstralnej.

Badanie algorytmów syntezy sygnałów w urządzeniach mechatronicznych / Synteza obrazu trójwymiarowego na podstawie serii obrazów dwuwymiarowych.

Przetwarzanie danych pomiarowych z czujników przyspieszeń /

Programowa detekcja zdarzeń krytycznych na podstawie sygnałów rejestrowanych przez akcelerometry zamontowane

na ramie motocykla.

PODSTAWOWA

Heimann B.: Mechatronika – komponenty, metody, przykłady, PWN, Warszawa 2001, sygn. WAT 57954.

Wiak S.: Mechatronika, t. I, Politechnika Łódzka, Łódź 2009, sygn. WAT 70076.

Wiak S.: Mechatronika, t. II, Politechnika Łódzka, Łódź 2010, sygn. WAT 70077.

materiały uzupełniające do wykładów

UZUPEŁNIAJĄCA

Brzózka J., Dobroczyński L.: MATLAB – środowisko obliczeń naukowo-technicznych, PWN, Warszawa 2008, sygn. WAT 64117.

Zieliński, T.P.: Cyfrowe przetwarzanie sygnałów – od teorii do zastosowań, WKŁ, Warszawa 2007, sygn. WAT 62975

W1 / ma ugruntowaną wiedzę z automatyki wraz z elementami teorii sterowania, odnoszącą się do urządzeń mechatronicznych / K_W06,

W2 / orientuje się w obecnym stanie wiedzy oraz najnowszych trendach rozwoju urządzeń mechatronicznych / K_W17,

U1 / potrafi przeprowadzić analizę pracy oraz krytycznie ocenić jakość urządzenia mechatronicznego / K_U22,

U2 / potrafi dostrzegać aspekty systemowe i pozatechniczne przy formułowaniu i rozwiązywaniu zadań inżynierskich / K_U25

Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu. Egzamin jest przeprowadzany w formie pisemnej i ustnej.

Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń audytoryjnych i laboratorium.

Zaliczenie ćwiczeń audytoryjnych odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen uzyskanych z pytań kontrolnych i zadań rachunkowych realizowanych w trakcie zajęć.

Zaliczenie laboratorium odbywa się na podstawie średniej z pozytywnych ocen z przygotowania i wykonania poszczególnych ćwiczeń laboratoryjnych oraz opracowanego sprawozdania.

Efekty: W1 i W2 sprawdzane są przed przystąpieniem do realizacji ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych (podczas weryfikacji wiedzy i przygotowania studentów do zajęć) oraz podczas egzaminu.

Efekty U1 i U2 są sprawdzane podczas realizacji ćwiczeń audytoryjnych i laboratorium.

(nie dotyczy)