Wprowadzenie do mechatroniki

stacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 24/x; C 16/z; P 6/z; L 14/z; Razem: 60

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

dr hab. inż. Jan PIETRASIEŃSKI, prof. WAT

mjr dr inż. Witold BUŻANTOWICZ

kpt. mgr inż. Piotr TUREK

por. mgr inż. Mateusz KASZYŃSKI

1. Udział w wykładach / 24 godz.

2. Udział w laboratoriach / 14 godz.

3. Udział w ćwiczeniach / 16 godz.

4. Udział w seminariach / 0 godz.

5. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 12 godz.

6. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 14 godz.

7. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 8 godz.

8. Samodzielne przygotowanie do seminarium / 0 godz.

9. Realizacja projektu / 6 godz.

10. Udział w konsultacjach / 1 godz.

11. Przygotowanie do egzaminu / 4 godz.

12. Przygotowanie do zaliczenia / 2 godz.

13. Udział w egzaminie / 2 godz.

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 103 godz./ 4 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+4+9+10+13): 63 godz. / 2,5 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową 3 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.

Przetwarzanie danych pomiarowych z czujników przyspieszeń /

Programowa detekcja zdarzeń krytycznych na podstawie sygnałów rejestrowanych przez akcelerometry zamontowane

na modelu pojazdu gąsienicowego.

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 uporządkowaną i podbudowaną wiedzę teoretyczną w zakresie elektro-techniki, elektroniki, sensorów, przetwarzania sygnałów i obrazów umożliwiającą łączenie układów elektromechanicznych, elektronicznych oraz sterowników w urządzenia i systemy mechatroniczne / K_W04,

W2 / ma uporządkowaną wiedzę w zakresie architektury sterowników, procesorów sygnałowych oraz metodyk i technik programowania. / K_W05,

U1 / potrafi projektować i analizować podstawowe układy i systemy elektroniczne, w tym systemy cyfrowego przetwarzania sygnałów / K_U11,

U2 / potrafi formułować i rozwiązywać proste zadania inżynierskie z zakresu układów sterowania oraz projektować i analizować podstawowe układy automatyki / K_U12

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.