Automaatiotekniikka Vaasan Yliopistolipas.uwasa.fi/~tepa/Auto2007.pdf · 2007. 11. 8. · 3 06/11/2007 Automaatiotekniikka Vaasan Yliopisto 5 Kurssit - Syventävät • Syventävät

1

AutomaatiotekniikkaVaasan Yliopisto

06/11/2007

Automaatiotekniikka Vaasan Yliopisto

2

Automaatio• Hyvin suunniteltu on puoliksi automatisoitu (suom.

sananlasku)

• Suuretkin systeemit saavat alkunsa pienistäsiemenistä. (Seneca)

• Automaatiojärjestelmä– havainnoi ympäristöään ja itseään, – tekee havaintojen ja tietämyksensä perusteella päätöksiä ja – suorittaa tehtäviä päätösten mukaisesti

• tuottaen hyödykkeitä ja palveluja.

2

06/11/2007


3

Henkilökunta• Professori Jarmo Alander• Lehtori Timo Mantere• Lab.ins. Janne Koljonen• Tutkija Petri Välisuo• Tutkija Olli Pekka Kanniainen• Lab.ins. Toni Harju• Tutkimusapulainen Timo Alho• Tutkimusapulainen Filip Norrgård

• Dosentti PhD Paul Geladi• Dosentti Prof. Aulis Tuominen• Vierailija Prof. Patrik Eklund Umeå University• Vierailija Prof. Dr Ulrich Heute Christian-Albrechts-University Kiel, Saksa• Vierailija FT, Dos Birger Ståhlberg University of Helsinki

06/11/2007


4

Kurssit - Perusopinnot• Perusopinnot

– AUTO.1010 Digitaalitekniikan perusteet– AUTO.1020 Elektroniikka– AUTO.1030 Signaalien käsittely

• Aineopinnot– AUTO.2010 Automaatiojärjestelmät– AUTO.2020 Automaation tietotekniikka– AUTO.2030 Elektroniikan valmistustekniikka– AUTO.2990 Kandidaatin tutkielma– AUTO.2040 Mekatroniikka– AUTO.2050 Soft computing– AUTO.2070 Säätötekniikan jatkokurssi– AUTO.2060 Säätötekniikka– AUTO.2950 Työharjoittelu

3

06/11/2007


5

Kurssit - Syventävät• Syventävät opinnot

– AUTO.3010 Automaation tietotekniikan jatkokurssi– AUTO.3020 Automaation tietotekniikan seminaari– AUTO.3030 Digitaalitekniikan jatkokurssi– AUTO.3990 Diplomityö– AUTO.3991 Diplomityöesitelmä– AUTO.3040 Etähavannointi– AUTO.3050 Fysiologinen psykologia– AUTO.3060 Geneettinen ohjelmointi– AUTO.3070 Geneettiset algoritmit– AUTO.3080 Hermoverkot– AUTO.3090 Kemometria– AUTO.3100 Kirjokuvantaminen (Multispectral Imaging)– AUTO.3110 Konenäkö– AUTO.3120 Kvanttilaskenta– AUTO.3130 Lääketieteellinen kuvantaminen– AUTO.3140 Lääketieteellinen tekniikka

06/11/2007


6

Kurssit – Jatkoa• Syventävät opinnot

– AUTO.3150 Mittaustekniikka– AUTO.3160 Optiikka– AUTO.3170 Optoelektroniikka– AUTO.3180 Proteiinifysiikka– AUTO.3190 Robotiikka– AUTO.3200 Signaalinkäsittelyn jatkokurssi– AUTO.3210 Signaalinkäsittelyn seminaari– AUTO.3220 Spektroskopia– AUTO.3230 Sulautetut järjestelmät– AUTO.3240 Sumeat järjestelmät– AUTO.3250 Tietokonepelit– AUTO.3260 Tuotantoautomaation erityiskysymyksiä– AUTO.3270 Tuotantoautomaation projektiopinnot– AUTO.3280 Tuoteturvallisuus– AUTO.3950 Työharjoittelu– AUTO.3290 Äänen käsittely

4

06/11/2007


7

MekaniikkaSähkö ja

elektroniikka

Säätö ja ohjaus

Tietotekniikka

AUTO-MAATIO

Sähkö-mekaniikka

OhjauspiiritCAD

Simu-lointi

Matematiikka

Fysiikka Kemia

Tilastotiede

Automaatio?

06/11/2007


8

Automatisointi1. Valitaan automatisoitava laite, systeemi tai prosessi

– Suunnitellaan mitä sille tehdään, eli mitä automatisoidaan

– Esimerkki: Polkupyörärobotti

5

06/11/2007


9

Automatisointi - instrumentointi2. Asennetaan antureita ja mittalaitteita

(mittaustekniikka ja mekatroniikka)

Tasapaino-antureita

Nopeus-anturi

Kamera (optiikka)

Ohjaustangon asennon mittaava anturi

06/11/2007


10

Automatisointi - laitteistus3. Lisätään toimilaitteita (robotiikka)

Tasapainon palauttava hydraulinen systeemi

ServomoottoriOhjaustangon kääntäjä

6

06/11/2007


11

Automatisointi - ohjaus4. Lisätään ohjausyksikkö ja johdotetaan anturit sekä

toimilaitteet siihen (tietoliikenne)

Ohjausyksikkö

Tiedonsiirto

06/11/2007


12

Automatisointi - tiedonsiirto4. a) Tiedonsiirto voi olla esim.

– Analoginen (tasavirtaa tai vaihtovirtaa)– Digitaalinen (0/1, koodattu tiedonsiirtoprotokollan mukaan)– Optinen Ohjausyksikkö

Tiedonsiirto

7

06/11/2007


13

Automatisointi - logiikkaa4. b) Ohjausyksikkö voi olla esim.

– Analoginen (elektroniikkaa, perinteinen sääto)– Logiikkaa (digitaalitekniikka)– Tietokone (Mikroprosessori, sulautetut järjestelmät)

Ohjausyksikkö

Tiedonsiirto

06/11/2007


14

Automatisointi - käsittelyä4. c) Ohjausyksikössä voi pyöriä erilaisia ohjelmia

– Kuvankäsittely kameratiedon analysoimiseksi– Signaalien käsittelyä toimilaitteiden antaman mittaustiedon

analysoimiseksiOhjausyksikkö Kuvankäsittely

Mittaussignaalien käsittely

8

06/11/2007


15

Automatisointi - älyä4. d) Ohjausyksikössä voi pyöriä erilaisia ohjelmia

joiden avulla mitatusta tiedosta muodostetaan ohjaus – Perinteinen säätötekniikka, PID– Geneettinen algoritmi, optimoi parametrejä– Hermoverkot, oppivat tilanteita– Sumea logiikka

06/11/2007


16

Tutkimusaktiviteetteja• Optimointi geneettisillä algoritmeilla • Automaation tietotekniikka• Signaalien käsittely, erityisesti kuvankäsittely

– Robotiikka, mekatroniikka, anturointi (mittaus)– Konenäkö materiaalitekniikassa– Proteiinien laskostus – Lääketieteellinen kuvantaminen– NIR spektroskopia – Pelit: Virtual keeper (virtuaalimaalivahti)– Optiikka ja LEDit (Ledikasvihuone, LedAll)– Historialliset dokumentit (papyrykset) – Virheet – ohjelmistojen testaus ja muu testaus

9

06/11/2007


17

Luonto • Luonnossa kaikki eläimet ja kasvit muodostuvat samoista rakennepalikoista, geeneistä

• Geenejä yhdistelemälläsaadaan aikaan mitäerilaisimpia yksilöitä

• Geneettiset algoritmitmatkivat luonnon evoluutiota ja ratkaisevat monia vaikeita optimointiongelmia

06/11/2007


18

LEDall - adaptiivinen valaisin

SysteemiSysteemi Geneettinen algoritmiGeneettinen algoritmi

10

06/11/2007


19

LEDall II – Led-minikasvihuone

http://lipas.uwasa.fi/~TAU/memos/LEDall/http://lipas.uwasa.fi/~TAU/memos/LEDall/

Image:Chlorophyll ab spectra.pngFrom Wikipedia, the free encyclopedia

Ledivalaistu minikasvihuone joka valaisee vain kasvien tarvitsemilla valon aallonpituuksilla

06/11/2007


20

Virtual Keeper

11

06/11/2007


21

Automaattinen Testaus

Image processing software as ”Black box”

Test image

Genetic algorithm based test image generator

Result image

Image comparator

Writing to analog inputs

Embedded measurementsoftware under test as ”Black box”

Communication channels

Genetic algorithm based test data generator

CAN

LON

Messages

Testaus geneettisilläalgoritmeillä

Ohjelmiston vasteaikojentestaus geneettisenalgoritmin luomientestitapausten (ohjelmansyötteitä) avulla

Kuvankäsittelyalgoritmien laadun testausgeneettisen algoritminluomien testikuvien avulla

Lähi-infrapunaspektrit

0

1

2

800 1200 1600 2000 2400

Aallonpituus (nm)

Inte

nsite

etti

VasenOikea

Kumpi on melanooma?

Ei melanooma Melanooma

Melanooman tunnistus

12

06/11/2007


23

Muita automaation projekteja• Tällä hetkellä puuhaamme mm.

– Hammasproteesien titaaniosien leikkausta laserilla– Ihomuutosten seuranta– Ihon ja hampaiden värinmittausta– Poranterän säätö ja poraustuloksen mittaus

vaativissa olosuhteissa– Yms.

• http://lipas.uwasa.fi/~TAU/memos/KiilleKeiju/• http://lipas.uwasa.fi/~TAU/memos/MakeUpMeter/• http://lipas.uwasa.fi/~TAU/memos/IMU/

06/11/2007


24

Mitä me oikeasti teemme?• Opetus• Tutkimus• Asiantuntijapalvelut

Automaation alalla

Documents

Automaatiotekniikka Vaasan Yliopistolipas.uwasa.fi/~tepa/Auto2007.pdf · 2007. 11. 8. · 3 06/11/2007 Automaatiotekniikka Vaasan Yliopisto 5 Kurssit - Syventävät • Syventävät