Beágyazott és irányító rendszerek

bsc.png bsc.png bsc.png

A beágyazott alkalmazások túlnyomó többsége, a mosógépektől kezdve a személygépkocsikon és robotizált gyártócellákon át az autonóm légi vagy földi robotokig, irányítási feladatokat valósít meg. Programozható irányítóberendezések vezérlik és felügyelik az energiaellátási rendszereket, a közműveket, a vasúti és közúti közlekedési hálózatokat és a legkülönbözőbb gyártási folyamatokat az olajfinomítóktól a gyógyszergyárakig.

Az ilyen rendszerek tervezése, megvalósítása és üzemeltetése a legkoreszerűbb érzékelési, irányítási, jelfeldolgozási és beavatkozási technológiákat igényli. Az ágazat célja olyan villamosmérnökök képzése, akik birtokában vannak ezen ismereteknek, és annak a rendszerszintű szemléletmódnak, ami szükséges az irányítórendszerek tervezésének érzékeléstől a szabályozáson át a beavatkozásig terjedő átfogó feladatának megoldásához. A továbbtanulás iránt érdeklődő hallgatók számára kínált MSc fő- és mellékspecializációink pedig lehetővé teszik az alapképzésben megszerzett ismeretek bővítését, további elmélyítését az irányítórendszerek és a robotika területén.

Fontosabb tématerületek


Beágyazott irányítórendszerek

A beágyazott rendszerek jelentős része valójában irányítási feladatokat lát el. Az egyszerű hőmérsékletszabályozástól a komplex, többváltozós irányításokig terjed azon feladatok köre, melyeket ma már sokszor egy mikrokontrollerre vagy beágyazott processzorra bízunk. Közös azonban ezekben az, hogy a mérnöki kihívás nem csupán az adott platformra szánt szoftver implementálása, hanem az irányítandó folyamat megismerése, a szenzorok és beavatkozó szervek kiválasztása és illesztése, a megfelelő szabályozási algoritmus megtervezése is.

Tanszékünkön több laborban is találkozhatnak hallgatóink különböző típusú és architektúrájú beágyazott rendszerekkel, illetve az általuk szabályozott eszközökkel. Ezek között megtalálható a motorvezérlés épp úgy, mint a mobilis robotok irányítása, az egyenletes megvilágítást biztosító többváltozós beltéri világításszabályozás, vagy a halgazdaságok számára fejlesztett, halakba ""ágyazható"" követőrendszer.

Vizinfo1

Gépi látás és képfeldolgozás

Az ipar egyre több területén használunk gépi látórendszereket minőségellenőrzési feladatoktól kezdve a mobilis robotok irányításáig. Legyen szó akár PC alapú, akár beágyazott platformon futó megoldásokról, a kameraképre támaszkodó érzékelés különösen nagy hangsúlyt kap az ágazathoz kapcsolódó tématerületeken.

A gyártási folyamatok során a minőségellenőrzési feladatok jelentős részét ma már képfeldolgozó rendszerek látják el. A termékek vizuális megfigyelése alapján akár még a futószalagon képesek felismerni a lezáratlan palackokat, a hiányzó forraszpontokat, a rosszul beültetett alkatrészeket.

A gépjárművek kényelmi és biztonsági rendszereiben, mint a tolatást segítő vagy automatikus parkolórendszerek illetve sávtartó automatikák valós idejű, beágyazott rendszereken implementált látórendszereket találunk. A kizárólag az ágazat hallgatói számára felkínált elágazó tárgy hallgatói megismerhetik az ilyen rendszerekben alkalmazott képfeldolgozási algoritmusok elemeit, műveleteit, technológiáit.

Vizinfo1

Ipari robotok

Napjainkban az ipari termelésben már megkerülhetetlenné váltak azok a robotkarok, melyek különféle feladatok (anyagmozgatás, hegesztés, ragasztás) pontos, hibamentes és fáradhatatlan ismétlésére képesek. Ha csak az elmúlt évek nagyszabású járműipari fejlesztéseire gondolunk, belátható, hogy a robotika területén képzett mérnökök Magyarországon is keresettek.

A robotok programozása speciális tudást igényel. Ismerni kell a robot geometriai felépítését, mozgásának lehetőségeit, illetve azt a programozási nyelvet, melynek segítségével a megfelelő mozdulatsorok előírhatók. Ezen ismeretek alapjait hallgatóink az ágazati labor vonatkozó mérésén megismerhetik, és a gyakorlatban is kipróbálhatják.

Az I.B313-as laborban egy hat szabadságfokú Mitsubishi Melfa ipari robotkar köré kerül kialakításra egy multifunkciós (szortírozás, alkatrészmérés, stb.) minőségellenőrző cella. A robotirányító szoftver a cella érzékelőinek jeleit is feldolgozó vezérlő programok fejlesztésére és a robot mozgásának előzetes szimulációjára is alkalmas.

Vizinfo1

Tárgyak


Ipari irányítástechnika (IIT, 5. félév)

Az ipari termelésben egyre fontosabb szerepet játszik a megbízhatóság mellett a gyártási paraméterek széleskörű összegyűjtése, feldolgozása, a gyártóberendezések rugalmas és hatékony működtetése. Az ezért felelős ipari irányítórendszereket tervező és alkalmazó mérnökök széles körű ismeretekkel kell, hogy rendelkeznek a folyamatokról információt szolgáltató érzékelők és a megfelelő döntést hozó irányítórendszerek felépítéséről, működéséről, alkalmazástechnikájáról.

Az ágazatot gondozó Irányítástechnika és Informatika Tanszék által tartott tárgy bemutatja az ipari gyakorlat szempontjából legfontosabb mennyiségek érzékelési elveit, a szenzorok mérő- és illesztőáramköreit. Hallgatóink részletes és naprakész ismereteket szereznek a gyártásautomatizálásban használt irányítóeszközök, a PLC-k működéséről és programozásáról, az elosztott irányítórendszerekben használt terepi hálózatokról, a felügyeleti irányítórendszerekről.

Mikrokontroller alapú rendszerek (AUT, 5. félév)

A tárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse az iparban legelterjedtebben használt mikrokontroller architektúrákkal, azok kiválasztási szempontjaival. A megszerzett ismeretek segítségével a hallgatók képessé válnak mikrokontroller alapú rendszerek hardver tervezésére és alacsonyszintű szoftver rendszerének megvalósítására.

Beágyazott és ambiens rendszerek (MIT, 5. félév)

A tantárgy alapvető célja a beágyazott rendszerek tervezéséhez szükséges rendszerintegrációs képességek kifejlesztése (rendszerterv készítés, rendszerkomponensek specifikálása, komponensek közötti kapcsolatok elemzése és specifikálása). A tematika nem csak a jelfeldolgozásra alkalmas hardver és szoftver elemek tervezésével, hanem az információ feldolgozásával is foglalkozik, és megtanítja az alapvető, beágyazott rendszerekben fontos jelfeldolgozási módszereket (szűrések, multirate feldolgozás, hatékony spektrum számítás stb.).

Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés (IIT, 6. félév)

A korszerű irányítórendszerek egyre gyakrabban támaszkodnak a talán legrugalmasabb, legsokoldalúbb információszerzési módra, a vizuális érzékelésre. Az ipari minőségellenőrzési feladatok mellett a látórendszerek a járművek biztonsági és kényelmi felszereléseiben, az autonóm egységek navigációjában, az orvosi diagnosztikai eszközökben is kulcsfontosságú szerepet játszanak, így a képfeldolgozási ismeretek napjainkban már nélkülözhetetlenek az irányítórendszerekkel foglalkozó mérnökök számára.

Az ágazatunkat választó hallgatók számára felkínált tantárgy bemutatja a gépi látás és képfeldolgozás alapfogalmait, az alapvető képműveletek elveit és alkalmazásukat. Ezekre építve tárgyalja a mozgó objektumok követésére szolgáló algoritmusokat, a képekből információ kinyerését lehetővé tévő szegmentálási és felismerési technológiákat, valamint foglalkozik a képfeldolgozás és képmegjelenítés szoftvereszközeivel is.

Ipari irányítórendszerek laboratórium (IIT, 6. félév)

Az ágazati labor során hallgatóink a gyakorlatban is kipróbálhatják az irányítórendszerek előadások során megismert elemeinek alkalmazását: találkoznak érzékelőkkel, ipari irányítóberedezésekkel, illetve komplex beavatkozó szerepet ellátó ipari és mobilis robotokkal. A labortárgy méréseinek témái:Hőmérsékletérzékelés- és szabályozás; Nyomásszabályozás ipari kompakt szabályozóval; Pozíciószabályozás gyors prototípustervező eszközökkel; Világításszabályozás; Folyamatmodell irányítása PLC-vel; Felhasználói felület létrehozása ipari HMI-eszközökkel; Ipari kommunikációs hálózatok; MELFA ipari robotkar programozása; Mobilis robot irányítása; Képfeldolgozás LabVIEW környezetben

Témalabor

A témalabor célja, hogy bemutassa az ágazatot választó hallgatóinknak azon területeket, melyekkel tanszékünk műhelyei foglalkoznak, és amelyekkel önálló labor és szakdolgozat-munkájuk során ők is elmélyülhetnek majd.

A tantárgy során betekintést nyerhetnek az irányítástechnika, a beágyazott rendszerek, a gyors prototípustervezési eljárások és a képfeldolgozás módszereibe, megismerhetik az egyes területeken alkalmazott hardver- és szoftvereszközök alapvető funkcióit. Az egyéni témák feldolgozása során lehetőség nyílik a tanultak önálló, kreatív alkalmazására, mely végül kézzel fogható eredményre vezet.