Produse mecatronice - curs 1IntroducereIstoric Ce este mecatronica?Avantajele introducerii mecatroniciiExemple de produse mecatronice

Scopul acestui curs:s explice conceptul de produs mecatronic;s determine condiiile necesare dezvoltrii n industrie a unui produs mecatronic de succes i, prin urmare, s identifice metodologia special de proiectare a produsului mecatronic;s stabileasc o baz teoretic pentru designul mecatronic, incluznd: terminologie, caracterizarea unui produs mecatronic; avantajele utilizrii produsului mecatronic.

Ce este mecatronica ?Mecatronica este numele dat fuziunii a patru tehnologii care evolueaz rapid: Design (CAD, CAM, CAE) Sisteme de acionare (electrice, hidraulice, pneumatice) Senzori (de poziie, densitate, temperatur, presiune, vizuali etc.) Control (controllere, computere i comunicaii).

Ce este mecatronica ?

Ce este mecatronica ?Mecatronica este combinarea sinergetic a ingineriilor mecanice i electrice, tiinei computerelor i tehnologiei informaiei, care include sisteme de control i metodele numerice utilizate n designul produselor cu inteligen incorporat care sunt realizate ca sisteme integrate." Elementul cheie n mecatronic este integrarea acestor domenii n cadrul procesului de design.

Ce este mecatronica ?Introduction to Mechatronics and Measurement Systems (book) este domeniul interdisciplinar al ingineriei care se ocup cu designul produselor, ale cror funcii se bazeaz pe integrarea componentelor mecanice i electronice, coordonate printr-o arhitectur de control." Journal of Mechatronics combinarea sinergetic a ingineriei mecanice de precizie cu controlul electronic i sistemele de gndire n scopul proiectrii de produse i procese de producie" Loughborough University (United Kingdom) Mecatronica este o filozofie de design care utilizeaz integrarea sinergetic a mecanicii, electronicii i tehnologiei computerelor pentru a produce o scar mai larg de produse, procese sau sisteme." ME Magazine utilizarea sinergetic a ingineriei de precizie, teoriei controlului, tiinei computerelor, tehnologiei senzorilor i actuatorilor pentru a proiecta procese i produse mbuntite" Mechatronics Engineering (book) o activitate planificat ce consider constrngerile electrice, mecanice i de software asupra ciclului de via al produsului ntr-o manier simultan, nc din perioada de proiectare a produsului" Mechatronics System Design (book) metodologie utilizat pentru proiectarea optim a produselor electromecanice" .

Ce este mecatronica ? Diagrama arat c mecatronica se afl la intersecia mecanicii, electronicii, controlului i computerelor Mecatronica este "...pur i simplu aplicarea celor mai recente tehnologii din ingineria mecanic de precizie, teoria controlului, tiina computerelor i electronic asupra procesului de design pentru a crea produse mai funcionale i mai adaptabile."

Ce este mecatronica ?Ciclul de via al produsului mecatronic se refer la: (1) parametrii transmii ca timp, cost i mediu (2) probleme de siguran ca ratele de eroare, materiale i tolerane; (3) mentenabilitate (meninerea n stare de funcionare), care necesit design modular; (4) metode de asigurare a service-ului ca diagnosticuri, pronosticuri i design modular; (5) creterea calitii i (6) procese de recuperare incluznd reciclarea i depozitarea materialelor periculoase.Cheia succesului pentru orice sistem mecatronic este s asigure un echilibru ntre: (i) modelare, analiz, control, simulare pe calculator a sistemelor dinamice i (ii) validarea experimental a modelelor, analizei i a problemelor legate de implementarea hard-ului.

Avantajele introducerii mecatroniciiAvantajele majore n abordarea mecatronic n design sunt: un ciclu de dezvoltare a produsului mai scurt, costuri mai mici, calitate superioar, fiabilitate (siguran n funcionare) mai mare, performane superioare. Flexibilitate mrit i reproiectare uoar sau reprogramare, abilitatea de a implementa control distribuit n sistemele complexe;Utilizarea de tehnologii moderne i ieftine pentru mbuntirea performanelor i flexibilitii produselor i proceselor;Crete libertatea n proiectare;Creterea flexibilitii, eficienei i reducerea costului cu pstrarea calitii ridicate a produsului;permite modularizare i standardizare, controlul procesului i sisteme de monitorizare, munca n echip i cuplarea proceselor; Un numr mare de operaii pot fi sincronizate, chiar dac se desfoar la distan unele de celelalte. Comunicare efectiv ntre proiectani (include ingineria concurenial).

Avantajele introducerii mecatroniciisistemele mecatronice sunt flexibile n sensul c algoritmii de control software pot fi mai uor de alternat i diversificat dect structura mecanic. Introducerea electronicii permite nu numai obinerea de produse noi (telefax, video recordere) dar i obinerea de funcii total noi (funcia de autofocalizare la camerele electronice de fotografiat sau funcia de memorare la mainile electrice de scris).reducerea n greutate i mrime, datorit miniaturizrii din electronic;creterea fiabilitii prin reducerea numrului de elemente n micare (scad vibraiile, cldura);economisirea de energie consumat, datorit trecerii din mecanic n electronic;reducerea costului prin utilizarea de componente electronice standardizate n locul elementelor mecanice special prelucrate.

Produsele mecatronice pot fi privite n funcie de impactul pe care l are electronica asupra sistemului mecanic, astfel:controlul electronic este adugat mainii tradiionale (maini CNC, controlul electric al motoarelor);o parte din funciile mecanice sunt nlocuite de dispozitive electrice (maini de cusut angrenajul a fost nlocuit de motorul pas cu pas cu control electric, sau n telex mecanismul mecanic de codificare a fost nlocuit de un sistem digital logic);funcia mecanic a fost nlocuit de conceptul electronic (ceasul mecanic ceas electronic).

ntr-un produs mecatronic sunt 5 tipuri de subsisteme: senzori, calculatoare, motoare, surse de energie i mecanisme. Acestea corespund organelor umane: simuri, creier, mini i picioare, organe interne i sistemul osos. Omul nsui este un produs mecatronic ideal s fie imitat. Produsele mecatronice din viitor vor avea din ce n ce mai mult caracteristicile sistemelor biologice.

aciune

ExempleSubsisteme ale automobilului (Anti-lock braking systems, controlul croazierei, sisteme de securitate) Sisteme robotizate (roboi de deservire utilizate la domiciliu, n spitale etc) Macarale aerieneRotori i cabluri flexibile Subsisteme electrice i magnetice Instrumente chirurgicale avansateSisteme spaiale (controlul de la distan al sistemelor mecanice) Vehicule spaialeInterfee (dispozitivul cu feedback de for pentru medii virtuale)

Etc.

ExemplePe principiile mecatronice, General Electric utilizeaz controlul feedback cu senzori pentru meninerea temperaturii corecte a apei indiferent de cantitatea de rufe splate.

ExempleCD-ROM-ul produs de Seagate Technology este un exemplu de produs mecatronic asigurnd rspuns rapid i precizie

ExempleSistem de asamblare: utilizeaz uniti modulare variate ca sistemele Pick and Place pentru a asambla componentele. Componentele sunt alimentate prin uniti ca alimentatoare vibratorii cu cup, alimentatoare vibratorii liniare, magazii, conveioare etc. Componentele pentru asamblare sunt transportate cu o mas rotitoare cu indexor, care indexeaz de la o staie la urmtoarea. Sistemul de asamblare are uniti speciale ca uniti pentru filetare, uniti de bordurat i ondulat, uniti de fixare etc. Asamblrile unor componente pot fi fcute utiliznd mese multiple, cu asamblri primare fcute pe alte mese i apoi aduse pe masa principal unde se face asamblarea final.

ExempleRobot de vopsire, cu plasm

ExempleStrung CNC

Exemple

ExempleEndoscopul

Exemple

Exemple

Exemple

Exemple

catedra