Проектування мехатронних та робототехнічних систем

Спеціальність: Інформаційні технології в приладобудуванні
Код дисципліни: 7.152.05.O.009
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Інтелектуальної мехатроніки та роботики
Лектор: проф. Тихан М.О.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою викладання дисципліни є набуття навиків для вибору оптимальних сучасних сенсорів і стратегії вимірювання геометричних величин. Для цього слід ознайомитися з основними видами та характеристиками засобів вимірювання геометричних величин, усвідомити межі їх можливостей та причин похибок, навчитися оцінювати вплив зовнішніх чинників, усвідомити особливості застосування перетворювачів і засобів різних типів.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: загальні компетентності: знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності • здатність застосовувати професійні знання й уміння у практичних ситуаціях (ЗК01); • навички використання інформаційних і комунікаційних технологій (ЗК04); • здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел (ЗК05); • здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями (ЗК08). фахові компетентності: • здатність застосовувати сучасні методи вимірювання електричних та неелектричних фізичних величин, оцінювати характеристики похибок та непевності вимірювань (ФК2); • набуття базових уявлень про функціонування та проектування цифрових і аналогових вузлів засобів вимірювальної техніки (ФК6); • здатність вибирати методи і засоби вимірювань, випробувань і контролю, виконувати експериментальні дослідження продукції, процесів та опрацьовувати отримані результати (ФК10). фахові компетентності професійного спрямування: • набуття базових знань теорій і методів, необхідних для розуміння пристроїв та систем (ФКС 2.2); • набуття знання елементної бази, принципів побудови, функціонування, основних параметрів і характеристик електромеханічних, оптико-механічних та механічних компонентів засобів мехатроніки, сучасних методів їх моделювання і розрахунку (ФКС 2.3); • набуття базових знань основних методів і принципів побудови та роботи мехатронних систем, зокрема систем автоматичного керування і регулювання об’єктами мехатроніки (ФКС 2.4); • здатність виготовляти і оформляти відповідно до правил та вимог стандартів методичні та нормативні документи, технічну документацію (в тому числі функціональні, структурні та електричні принципові схеми, конструкторську документацію) на засоби мехатроніки, використовуючи сучасні методи та засоби, і вміти описувати їх принцип роботи (ФКС 2.6).
Результати навчання: В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати: - найчастіше використовувані методи контактних і оптичних засобів вимірювання геометричних величин і їх застосування у техніці і дослідженнях; - характеристики засобів вимірювання геометричних величин, впливні фактори, процедури вимірювання і опрацювання даних для отримання необхідних параметрів. вміти: - вміння оцінювати вплив зовнішніх чинників на результати вимірювання, виконувати розрахунки параметрів сенсорів опрацювання зображення і лазерних трианґуляційних сенсорів. - вибрати оптимальний тип сенсора і стратегію вимірювання для визначення геометричних параметрів залежно від геометрії поверхні, оптичних і фізичних властивостей поверхні, необхідної швидкості отримання 3D-координат; - проводити синтез структурних, функціональних та принципових схем приладів та систем вимірювання механічних параметрів і характеристик об’єктів технологічного та оточуючого середовища.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: пререквізити: Фізика Основи оптичної схемотехніки Основи точності мехатронних засобів кореквізити: Конструювання мехатронних засобів Основи проектування механізмів мехатронних засобів Мікросистемна техніка в мехатроніці
Короткий зміст навчальної програми: Основи геометричних вимірювань; Основні типи засобів для геометричних вимірювань; Контактні перетворювачі для геометричних вимірювань; Координатно-вимірювальні машини; Сенсори опрацювання зображень; Сенсори з автофокусуванням; Оптоволоконний зонд; Лазерний трианґуляційний сенсор; 3D-сканери; Перевірка засобів для координатних вимірювань
Опис: Тема 1. Основи геометричних вимірювань Зміст: Основи геометричних вимірювань. Елементи геометричних форм на креслениках і на деталях, показники геометричних елементів, допуски форм і розташування. Тема 2.Основні типи засобів для геометричних вимірювань Зміст: Основні типи засобів для геометричних вимірювань. Ручні засоби для геометричних вимірювань, особливості їх застосування Тема 3. Контактні перетворювачі для геометричних вимірювань Зміст: Контактні перетворювачі для геометричних вимірювань (індуктивні зонди, оптоелектронні енкодери), принципи дії, характеристики, особливості застосування Тема 4. Координатно-вимірювальні машини Зміст: Координатно-вимірювальні машини (будова, принцип дії, характеристики, впливні чинники, процедура вимірювання, особливості застосування). Тема 5. Сенсори опрацювання зображень Зміст: Сенсори опрацювання зображень. Основні типи, принципи дії, характеристики, джерела похибок, особливості роботи з системами опрацювання зображень, вибір відповідного типу освітлення (означення початку координат, вимірювання "в зображенні" і "на зображенні", вписування основних геометричних елементів, визначення геометричних параметрів). Тема 6. Сенсори з автофокусуванням Зміст: Сенсори з автофокусуванням, принцип дії, характеристики, особливості застосування Тема 7. Оптоволоконний зонд Зміст: Оптоволоконний зонд, принципи дії, характеристики, особливості застосування. Оптоволоконні зонди для координатних вимірювань (будова, принцип дії, характеристики, процедура вимірювання, особливості застосування). Тема 8. Лазерний трианґуляційний сенсор Зміст: Лазерний трианґуляційний сенсор, принцип дії, характеристики, основні розрахунки, особливості застосування Тема 9. 3D-сканери Зміст: 3D-сканери: будова, принцип дії, особливості застосування Тема 10. Перевірка засобів для координатних вимірювань Зміст: Перевірка засобів для координатних вимірювань. Стандарти, що реґламентують перевірку засобів для координатних вимірювань. Калібрувальні тіла. Похибка зондування, площинності, просторові похибки і їх визначення Тема 11. Інтерферометри. Зміст: Принцип накладання. Поляризаційний інтерферометр. Інтерферометр білого світла. Застосування інтерферометрів. Тема 12. Вибір оптимальної процедури вимірювання Зміст: Комбінування сенсорів різних типів і вибір оптимальної процедури вимірювання.
Методи та критерії оцінювання: усне опитування, контрольна робота (30%) підсумковий контроль (70 %, контрольний захід, залік): письмово-усна форма (70%)
Критерії оцінювання результатів навчання: Порядок та критерії виставляння балів та оцінок 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: [1].Christoph R., Neumann H. J. Multisensor Coordinate Metrology: Measurement of Form, Size, and Location in Production and Quality Control / Ralf Christoph, Hans Joachim Neumann. - Verlag Moderne Industrie, 2004, 94 p. ISBN 9783937889030 [2].Berger. R. W. The Certified Quality Engineer Handbook / Roger W. Berger. - ASQ Quality Press, 2002. 502 p. URL: https://books.google.com/books?isbn=0873895029 [3].Benbow D. W. The Certified Quality Technician Handbook Donald W. Benbow, Ahmad K. Elshennawy, H. Fred Walker. - ASQ Quality Press, 2003. 213 p. https://books.google.com/ books?isbn=0873895584 [4].Walker H. F. The Certified Quality Inspector Handbook H. Fred Walker, Ahmad K. ElshennawY, Bhisham C. Gupta. - ASQ Quality Press, 2012. 480 p. URL: https://books.google.com/books?isbn=0873898451 Sladek J. A. Coordinate Metrology: Accuracy of Systems and Measurements / Jerzy A. Sladek. – Berlin, Heidelberg : Springer, 2015, 471 p. ISBN 9783662484654. – URL: https://books.google.com.ua/books?id=mlJECwAAQBAJ&num=11&redir_esc=y.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).

Проектування мехатронних та робототехнічних систем (курсовий проект)

Спеціальність: Інформаційні технології в приладобудуванні
Код дисципліни: 7.152.05.O.010
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Інтелектуальної мехатроніки та роботики
Лектор: Тихан М.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою викладання дисципліни є набуття навиків для вибору оптимальних сучасних сенсорів і стратегії вимірювання геометричних величин. Для цього слід ознайомитися з основними видами та характеристиками засобів вимірювання геометричних величин, усвідомити межі їх можливостей та причин похибок, навчитися оцінювати вплив зовнішніх чинників, усвідомити особливості застосування перетворювачів і засобів різних типів.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: загальні компетентності: знання та розуміння предметної області та розуміння професійної діяльності • здатність застосовувати професійні знання й уміння у практичних ситуаціях (ЗК01); • навички використання інформаційних і комунікаційних технологій (ЗК04); • здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел (ЗК05); • здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями (ЗК08). фахові компетентності: • здатність застосовувати сучасні методи вимірювання електричних та неелектричних фізичних величин, оцінювати характеристики похибок та непевності вимірювань (ФК2); • набуття базових уявлень про функціонування та проектування цифрових і аналогових вузлів засобів вимірювальної техніки (ФК6); • здатність вибирати методи і засоби вимірювань, випробувань і контролю, виконувати експериментальні дослідження продукції, процесів та опрацьовувати отримані результати (ФК10). фахові компетентності професійного спрямування: • набуття базових знань теорій і методів, необхідних для розуміння пристроїв та систем (ФКС 2.2); • набуття знання елементної бази, принципів побудови, функціонування, основних параметрів і характеристик електромеханічних, оптико-механічних та механічних компонентів засобів мехатроніки, сучасних методів їх моделювання і розрахунку (ФКС 2.3); • набуття базових знань основних методів і принципів побудови та роботи мехатронних систем, зокрема систем автоматичного керування і регулювання об’єктами мехатроніки (ФКС 2.4); • здатність виготовляти і оформляти відповідно до правил та вимог стандартів методичні та нормативні документи, технічну документацію (в тому числі функціональні, структурні та електричні принципові схеми, конструкторську документацію) на засоби мехатроніки, використовуючи сучасні методи та засоби, і вміти описувати їх принцип роботи (ФКС 2.6);
Результати навчання: У результаті вивчення модуля студент повинен: знати - основи теорії і методи розрахунку механізмів та їх елементів в обсязі, який необхідний для розв’язання розрахункових задач, пов’язаних з аналізом структури, кінематики та динаміки механізмів; вміти - проводити розрахункові та проектні роботи, пов’язані з аналізом та синтезом механізмів, приводів, передаточних механізмів мехатронних засобів та їх елементів.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізит: Фізика, ч. 1 і 2; Основи мехатроніки; Моделювання мехатронних вузлів. – Кореквізити: Основи проектування механізмів мехатронних засобів, ч. 1 і 2.
Короткий зміст навчальної програми: Викладання дисципліни передбачає необхідну підготовку студентів з питань конструювання і проектування засобів вимірювань та їх елементів. Дисципліна передбачає вивчення методів і принципів конструювання механічних компонентів засобів вимірювань – деталей, корпусів та механізмів засобів вимірювань, основи стандартизації та взаємозамінності, допусків і посадок, принципи конструювання.
Опис: Поняття про вимірювання, система одиниць. Структура вимірювальних приладів. Первинні вимірювальні перетворювачі механічних величин, конструкції і принципи роботи. Механічні передачі та їх параметри. Зубчасте зачеплення. Спряження перетворювачів з вимірювальною апаратурою. Елементи технолог
Методи та критерії оцінювання: • поточний контроль (30%): усне опитування, контрольні роботи • підсумковий контроль (70 %, контрольний захід – екзамен): письмова форма – тестування (60%), усна форма (10%).
Критерії оцінювання результатів навчання: Оцінювання результатів навчання проводиться відповідно до якості і повноти виконання завдань поточного контролю, розрахунково-графічних, курсових, залікових контрольних, кваліфікаційних робіт, а також захисту курсових і кваліфікаційних робіт.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Гаврилов А.Н. Основы технологии приборостроения. - М., Высшая школа, 1976, 328 с., ил. 2. Руденко П.О. Проектування технологічних процесів з машинобудування, Київ, Вища школа, 1993, 413 с. 3. Медвідь М.В., Шабайкович В.А. Теоретичні основи технології машинобудування, Львів, Вища школа, 1976, 300 с. 4. Маталин А.А. Технология машиностроения. Учебник для вузов. Л. Машиностроение. Ленинградское отделение. 1985 - 495 с. 5. Петрухин П. Резание конструкционных материалов, режущие инструменты и станки , М, Машиностроение, 1974. 6. Справочник технолога приборостроителя: 2-х томах. 2-ое изд., прораб. и доп. Т1 - под ред. П.В.Сыроватченко, 607 стр., ил. Т2 - под ред. Е.А. Скороходова, 463 стр., ил. - М., Машиностроение, - 1981 г. 7. Красников В.Ф. Технология миниатюрных изделий. – М., Машиностроение, 1980 г. 8. Красковский Е.Я., Дружинин Ю.А., Филатова Е.М. Расчет и конструирование механизмов приборов и вычислительных систем: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 480 с. 9. Кореняко О.С. Теорія механізмів і машин. К.: Вища школа, 1987 р.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).