PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE

Transkrypt

1 Przedmiot: PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE Prowadzący: Prof. dr hab. inż. Krzysztof J. Kaliński, prof. zw. PG Katedra Mechaniki i Mechatroniki 108 WM, kkalinsk@o2.pl Konsultacje: wtorek 14:00 15:00 czwartek 13:00 14:00 Wiadomości organizacyjne 1.Wykład 15 godzin zalecana obecność 2.Ćwiczenia projektowe 15 godzin obecność obowiązkowa 3.Zaliczenie ćwiczeń projektowych 4.Egzamin: obejmuje materiał wykładów warunek konieczny zaliczone 2 projekty

2 Literatura: Materiały z wykładów: 1. Heimann B., Gerth W., Popp K.: Mechatronika. Komponenty metody przykłady. Warszawa: Wyd. Nauk. PWN Gawrysiak M.: Mechatronika i projektowanie mechatroniczne. Białystok: Wyd. Polit. Białostockiej 1997 (dostępna w internecie). 3. Kaliński K. J.: Nadzorowanie procesów dynamicznych w układach mechanicznych. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej Projektowanie mechatroniczne. Zagadnienia wybrane. (Red. T. Uhl). Kraków: Kated. Robotyki i Mechatroniki AGH 2006, 2007, 2008, 2010, Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych. (Red. T. Uhl). Kraków: Kated. Robotyki i Mechatroniki AGH 2005, 2006, 2008, 2009, Galewski M., Kaliński K.: Nadzorowanie drgań przy frezowaniu szybkościowym smukłymi narzędziami ze zmienną prędkością obrotową. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej 2009.

3 Projektowanie mechatroniczne - podstawowe definicje i określenia Multidyscyplinarność Interdyscyplinarność wiele dyscyplin istniejących oddzielnie cecha współczesnych maszyn i procesów wiele dyscyplin zintegrowanych w całość

4 Projektowanie mechatroniczne (dyrektywa Unii Europejskiej) synergiczna kombinacja mechaniki, elektroniki, automatyki oraz informatyki Synergia efekt łączny jest lepszy, niż suma efektów cząstkowych Cechy projektowania mechatronicznego Interdyscyplinarność - konieczność uwzględnienia w procesie realizacji konstrukcji interdyscyplinarnej natury projektowanych wyrobów Integracja - traktowanie elementów o różnej naturze fizycznej z jednakową wagą Komplementarność wzajemne uzupełnianie się dyscyplin na zasadzie (częściowej) rozłączności Zespołowość - Zespołowa realizacja projektów mechatronicznych Systemy mechatroniczne Projektowanie mechatroniczne

5 Projektowanie konwencjonalne a projektowanie mechatroniczne Projekt konstrukcji Projekt konstrukcji Układ mechaniczny Układ elektroniczny Układ mechaniczny Układ elektroniczny Oddzielne składniki Całościowy projekt mechatroniczny - koordynacja Warunek koordynacji: jednoznaczne określenie zadań częściowych w zakresie: projektowania i konstruowania zespołów mechanicznych proces trójwymiarowy projektowania i konstruowania zespołów elektronicznych przetwarzanie sygnałów projektowania i konstruowania algorytmów oprogramowania proces bezwymiarowy

6 Schemat realizacji projektu mechatronicznego Sformułowanie zadania Koncepcja rozwiązania mechatronicznego Statyka Dynamika maszyn Wytrzymałość materiałów Mechanika Płynów Technologia maszyn Projekt części mechanicznej Opracowanie części mechanicznej Projekt sterowania elektronicznego Opracowanie sterowania elektronicznego Projekt oprogramowania Opracowanie oprogramowania Model funkcjonalny Testowanie rozwiązania mechatronicznego Faza końcowa - wdrożenie Prototyp Seria zerowa

7 Rozwój projektowania systemów funkcjonalnych Funkcje System prymitywny System zmechanizowany System zautomatyzowany System inteligentny (mechatroniczny) Doprowadzanie energii człowiek siłownik siłownik siłownik Wprowadzanie danych człowiek człowiek sterownik sterownik Podejmowanie decyzji człowiek człowiek człowiek mikroprocesor Cechy: sukcesywna eliminacja roli człowieka w eksploatacji systemów mechatronicznych wzrost roli człowieka w zadaniach projektowania mechatronicznego wielozadaniowość i związana z tym konieczność tworzenia zespołów interdyscyplinarnych

8 Sformułowanie zadań projektowania mechatronicznego: przekształcanie układów konwencjonalnych (mechanicznych, elektromechanicznych, hydraulicznych) w układy mechatroniczne, z jednoczesnym zachowaniem, bądź rozszerzeniem zakresu funkcjonalności tworzenie oryginalnych rozwiązań projektowych, na bazie zdefiniowanej funkcjonalności urządzenia/procesu Uwaga: zadania projektowania mechatronicznego dotyczą nie tylko urządzeń i systemów, lecz również (a może i przede wszystkim) realizowanych procesów technologicznych. Stąd, pierwsze w historii systemy mechatroniczne, to: manipulatory i roboty przemysłowe maszyny technologiczne (głównie obrabiarki) sterowane numerycznie

9 Urządzenie mechatroniczne: 3-osiowe frezarskie centrum obróbkowe röders (Uniwersytet w Metz) Prędkość obrotowa wrzeciona: do obr/min

10 Manipulatory i roboty przemysłowe ABB

11 Inne systemy mechatroniczne Karuzela pionowa, tzw. diabelski młyn Przekładnie cierne z ciągłą regulacją (tryb on-line) siły docisku Silniki elektryczne z ciągłą regulacją (on-line) prędkości obrotowej