1. Úvod do mechatroniky z z z
Mechatronics - název vznikl v Japonsku v 70. letech ze slov "MECHAnical systems" a "elecTRONICS" U nás se začal používat v 80. letech (MECHAnické systémy + elekTRONIKA) Mechatronika se dá popsat jako automatizace s vyšším stupněm inteligence
1.1. Vývojové stupně mechatroniky 1. #1……………… …………
↔ použití síly bez nástrojů, později využití zvířecí síly
2. #2……………………………
↔ používání nástrojů a pomůcek usnadňujících lidem práci ↔ vylepšování nástrojů - zavádění strojů řízených lidmi
3. #3……………………………… ↔
nahrazování člověka při řízení technických zařízení a výroby - vznik #4
…………………… …………………
4. #5……………………………… ↔
zvyšuje se stupeň #6…………………………… řídících systémů (schopnost samostatně pracovat, rozpoznat a odstranit chyby, naučit se jim vyhnout)
1.2. Oblasti mechatroniky Mechatronika kombinuje obory: ↔ Strojírenství ↔ ↔ Elektroniku ↔ Informatiku
↔
↔
mechanické části, hydraulika, pneumatika řídící hardware řídící software
Prolínání oblastí v mechatronice (Vennův diagram)
z
z
Mechatronika má interdisciplinární (#7……………………………) charakter, přičemž jednotlivé obory jsou si rovnocenné Problémem mechatroniky je propojení dosud nezávislých oborů (jiné veličiny, terminologie, symbolika, nedostatek mezioborových odborníků)
Jméno_________________________ Třída _______
zapis_mechatronika_uvod08/2012 MECH Aa 1 z 5
1.3. Mechatronický systém Schéma mechatronického systému
Řídící část: a)
uživatelské rozhraní
↔
výstupní a vstupní zařízení pro operátory - #8……………………, #9…………………………, řídící panely
↔ hardware (programovatelný #10…………………, #11………) + #12……………………
řídící systém b) (ŘS)
↔
ŘS podle programu zpracovává vstupní informace a vydává přes výstupy příkazy akčním členům, resp. informuje operátora
Řízená část: c) akční členy ↔ d) mechanismy ↔ e) snímače
↔
pohony - lineární a rotační #13…………………………………, hydraulické a pneumatické a motory #14…………… …………………………,
brzdy, spojky, mechanismy pro změnu pohybu - #16……………………, , hřebenové, pákové #17………………… #15
zajišťují zpětnou vazbu (#18……………………) pro ŘS - mění fyzikální veličiny (polohu, zvuk, světlo, teplotu) na #19………………………… signály pro ŘS
část - mechanické části (např. rám), spoje (šrouby), ložiska a vedení Zdroje #21………………… – elektrické, čerpadla, kompresory
z
#20
……………
z
1.3.1. Vlastnosti mechatronického systému (výrobku): a)
#22
↔ samostatnost – pracuje samostatně
b)
#23
↔ rozpozná vlastní chyby
c)
#24
…………………………… ………………………………………
……………………………
sám chyby opravuje, pamatuje si je (učí se na základě chyb) a tím ↔ zlepší své chování v příští podobné situaci se změněným podmínkám
d) adaptivita
↔
e) monitorování
↔
f) vizualizace
↔ data se #27……………………… v graficky názorné podobě
g)
slučitelnost - spolupracuje s jinými inteligentními mechatronickými ↔ systémy – dodržuje standardní rozhraní (interface) a daná pravidla komunikace (protokoly)
#28
…………………………………
h) ergonomičnost
↔
#25
………………………………
umožňuje dálkové #26……………………… provozních dat (přes Internet, mobilní síť), možnost servisu
je snadno #29…………………………… (user friendly) - co nejvíce přizpůsobený snadnému používání člověkem
Jméno_________________________ Třída _______
zapis_mechatronika_uvod 08/2012 MECH Aa 2 z 5
i)
#30
…………………………
j) ekologičnost
↔
neohrožuje obsluhu výrobku ani okolí (důležité např. u robotů), je odolný proti zneužití (napadnutí viry)
↔
možnost #31……………………… dílů (nového použití) po skončení životnosti výrobku
1.3.2. Životní cyklus mechatronického výrobku a) Sekvenční životní cyklus výrobku (#32……………………, sériový) z
tradiční postup používaný dříve - jednotlivé fáze na sebe postupně navazují
b) Mechatronický paralelní návrh výrobku z moderní postup, kdy některé fáze probíhají #33……………………
Popis fází: ↔ Marketing
↔
↔ zhodnocení #34…………………………… nového výrobku (průzkum trhu, potřeb zákazníka) #35
↔
3D modelování #36…………………… (solid) skládáním ze základních geometrických obrazců (hranolů, válců, koulí)
↔
modely jsou #37……………………………… - změna jednoho rozměru vyvolá aktualizaci souvisejících rozměrů
↔
3D modelování #38……………… (surface) – složitější tvary (designéři) - možnost digitalizace fyzického modelu 3D #39…………………………
CAD Computer Aided Design (Drafting)
s pomocí počítače - náhrada rýsovacího prkna grafickým
↔
…………………………
software
↔ generování #40…… ………………… ze 3D modelu
Jméno_________________________ Třída _______
zapis_mechatronika_uvod 08/2012 MECH Aa 3 z 5
↔
specializace podle technických oblastí – strojírenství, elektrotechnika, stavebnictví, geografie, inženýrské sítě (potrubí, kabeláž)
↔ základní systémy – AutoCAD, Autodesk Inventor, SolidWorks ↔ vyšší systémy – CATIA, Pro/Engineer, NX (Unigraphics)
↔ CAE
↔
podpora pro knihovny #41……………, moduly animace, vizualizace (#42……………………………………… zobrazení), správy dokumentů
↔
Computer Aided Engineering - moduly pro #43………………… pevnosti, analýzy napětí, teploty, testování - simulace Výroba fyzických 3D #44……………………… z plastu podle CAD modelu (stereolitografie – vrstvení materiálu pomocí 3D tiskárny)
↔ Prototyping
CAM
↔
výroby s pomocí počítače - #46…………………… (dráhy) pro CNC stroje vygenerované na modely z CAD
↔
Např. SurfCAM, EdgeCAM, GibsCAM, PowerMill, Delcam, SolidCAM - některé jsou integrovány s CAD
#45
……………………
↔ Computer součástí je generování dokumentace pro obsluhu CNC - #47………………………… list ↔ Aided seznam programů, nástrojů s technologickými podmínkami, nulový bod Manufacturing ↔ #48…………………… obrábění a kolizí, databáze nástrojů ↔ překladač CNC programů pro řídící systém stroje - #49……………………………… Schéma počítačem řízené výroby (CIM)
↔
řízená počítači – všechny prvky výroby jsou zapojeny do sítě DNC (direct numerical control) a sdílí průběžně vznikající #51………… #50
………………
- hlavní počítač sítě, data jsou uložena na diskovém poli (řetězci hard ↔ disků), CNC stroje a roboty jsou řízeny řídícími počítači (#53……………………………… PC, programovatelnými automaty) #52
………………
CIM ↔ ComputerIntegrated Manufacturing
DNC síť umožňuje #54……………………………… strojů a procesů, skladové ↔ hospodářství, CAQ, CAP, využití naměřených dat např. pro #55………………………… (výrobek se pohybuje na paletě) ↔
CAP (Computer Aided Planning) - #56……………………… s pomocí počítače - jaké výrobky v jakém množství se aktuálně vyrobí
Jméno_________________________ Třída _______
zapis_mechatronika_uvod 08/2012 MECH Aa 4 z 5
CAQ
↔
řízená počítačem - kontrola parametrů výrobku s pomocí 3D modelů, statistická regulace (vizualizace vývoje chyb) #57
………………
↔ Computer Aided Quality
CMM (coordinate measuring machine) - 3D #58……………… zařízení řízené ↔ operátorem nebo automaticky - sonda dotykem měří souřadnice povrchu součásti a porovnává je s 3D modelem Slovník - úvod do mechatroniky 1 samostatnost zařízení 2
rozpoznání vlastních chyb zařízením
3
oprava vlastních chyb
4
zobrazení dat v graficky názorné podobě (cizím slovem)
5
sledování parametrů, veličin
6
slučitelnost, schopnost spolupráce s jinými zařízeními
7
ovladatelnost, snadná použitelnost
8
první fyzický model budoucího výrobku
9
zkratka pro výrobu řízenou počítači
10 zkratka pro konstrukci (kreslení) s pomocí počítače 11 zkratka pro přípravu výroby s pomocí počítače (programování CNC) 12 překladač CNC programů pro řídící systém stroje 13 hlavní počítač sítě Křížovka č.1 Zkratka pro konstrukci (kreslení) s pomocí počítače: Oprava vlastních chyb: O Samostatnost zařízení: Překladač CNC programů pro řídící systém stroje: O
O H
Křížovka č.2 Hlavní počítač sítě: Rozpoznání vlastních chyb zařízením: Slučitelnost, schopnost spolupráce s jinými zařízeními: Zobrazení dat v graficky názorné podobě (cizím slovem): Ovladatelnost, snadná použitelnost: První fyzický model budoucího výrobku:
Jméno_________________________ Třída _______
R I T Z T P
zapis_mechatronika_uvod 08/2012 MECH Aa 5 z 5
