Data dodania

29.10.2021
INFRASTRUKTURA BADAWCZA - Instytut Automatyki i Robotyki

Laboratorium Podstaw Systemów Sterowania  

W laboratorium do dyspozycji jest łącznie 9 stanowisk laboratoryjnych, każde jest wyposażone w komputer PC. Podstawowa konfiguracja 8 komputerów to procesor Intel Core2Duo, 4GB RAM, HDD250GB, dziewiąty komputer posiada procesor AMD A8-3870. Na wszystkich komputerach jest system Windows oraz środowisko Matlab/Simulink. Cztery stanowiska wyposażone są w manipulatory planarne PMxR o 1 lub 2 stopniach rotacyjnych współpracujące z komputerami z dodatkowym oprogramowaniem Code Composer Studio. Kolejne dwa stanowiska wyposażono w model dwusilnikowej zwijarki bębnowej ZB2 oraz manipulator planarny z elastycznością w złączu o jednym stopniu rotacyjnym PME1R, współpracują one z komputerami za pomocą kart I/O PCI-DAS 1602/12 oraz środowiska graficznego VisSim i nakładki RealTimePRO. Do dyspozycji są dwa układy do emulowania systemów dynamicznych  HILSys łączone z komputerami również za pomocą kart I/O PCI-DAS 1602/12 i środowiska VisSim z RealTimePRO. Stanowiska PMxR, ZB2, PME1R oraz HILSys są stanowiskami konstrukcji własnej. Kolejne dwa stanowiska wyposażone są z zestawy laboratoryjne firmy INTECO z suwnicą bramową 3D Crane (robot portalowy) oraz TRAS (Two Rotor Aerodynamical System) i kartami RT-DAC/PCI I/O w komputerach. Wyposażenie stanowisk umożliwia modelowanie i symulowanie różnych układów oraz projektowanie systemów sterowania z wykorzystaniem narzędzi szybkiego prototypowania w celach dydaktycznych jak również w badaniach naukowych.

W laboratorium prowadzone są między innymi zajęcia laboratoryjne do następujących przedmiotów:

  • Sterowanie robotów manipulacyjnych - w ramach zajęć studenci w części symulacyjnej modelują manipulatory planarne o dwóch stopniach swobody, implementują wybrane algorytmy sterowania manipulatorów w środowisku symulacyjnym oraz na laboratoryjnych manipulatorach planarnych PMxR i stanowisku 3D Crane. 
  • Identyfikacja i systemy adaptacyjne - część symulacyjna dotyczy analizy sygnałów w dziedzinie czasu i częstotliwości, nieparametrycznej identyfikacji systemów SISO, wsadowych i rekurencyjnych metod identyfikacji parametrycznej. W części praktycznej studenci realizują zadanie projektowe związane z identyfikacją modeli rzeczywistych obiektów w laboratorium oraz wykorzystaniem narzędzi szybkiego prototypowania w implementacji prostych systemów adaptacyjnych.
  • Teoria sterowania - w ramach zadania projektowego studenci rozwiązują wybrane przykłady obliczeniowe dla układów nieliniowych korzystając z narzędzi do obliczeń numerycznych i symbolicznych.
  • Adaptive Control - część symulacyjna wprowadza w zagadnienia związane prostymi metodami identyfikacji, wsadową i rekurencyjną identyfikacją parametryczną oraz dotyczy implementacji wybranych algorytmów sterowania adaptacyjnego. W drugiej części studenci realizują zadanie projektowo-programistyczne polegające na implementacji, uruchomieniu i przetestowaniu wybranego algorytmu sterowania adaptacyjnego z wykorzystaniem wybranego obiektu fizycznego na stanowisku szybkiego prototypowania.

Laboratorium  Pracownia projektowa 

Laboratorium dedykowane jest głównie do zajęć projektowych/problemowych i realizacji prac dyplomowych. Znajduje się w nim 8 komputerów PC w różnych konfiguracjach sprzętowych (4x Intel Core i5, Intel Core2Duo E8400, AMD A10-5800K, AMD A8-3870, AMD E-350 z 4-8GB RAM, HDD250-500GB) i programowych z systemami Windows i Linux. W skład oprogramowania wchodzi Matlab/Simulink, LabView, Visual Studio 2017 oraz szereg aplikacji dedykowanych do programowania systemów mikroprocesorowych.  Wyposażenie laboratorium pozwala również na projektowanie, budowę i uruchamianie systemów sterowania, kontrolno-pomiarowych czy prostych systemów robotycznych. W laboratorium znajduje się stanowisko firmy INTECO Pendulum & Cart Control System (odwrócone wahadło z ruchem liniowym i obrotowym) oraz wahadło z dwoma (potencjalnie trzema) złączami obrotowymi firmy Quanser - Rotary Inverted Pendulum SRV02 ze wzmacniaczem VoltPAQ-X1 i sterownikiem czasu rzeczywistego National Instruments NI CRIO-9024. Jedno ze stanowisk komputerowych wyposażone jest w kartę Euresys Grablink Value umożliwiającą akwizycję obrazu z kamery z interfejsem CameraLink. Karta współpracuje z  kamerą SVS-Vistek SVS084MSCL i wraz z dedykowaną aplikacją tworzą system wizyjny, który umożliwia lokalizację robotów mobilnych na podstawie znaczników diodowych.  Stanowisko to dedykowane jest dla robota mobilnego MMS z torem komunikacji bezprzewodowej. Do dyspozycji na jednym ze stanowisk dostępna jest także drukarka 3D. Wyposażenie laboratorium pozwala realizować zajęcia dydaktyczne i projektowe, w tym z wykorzystaniem narzędzi szybkiego prototypowania oraz prowadzić badania naukowe w tym zakresie. Stanowisko z systemem wizyjnym zostało wykorzystane w badaniach algorytmów sterowania robotów mobilnych również w obecności poślizgu. Studenci mogą skorzystać z pomieszczenia podczas realizacji różnych projektów, w tym prac inżynierskich i magisterskich oraz projektów realizowanych w ramach koła naukowego. W laboratorium można prowadzić prace praktyczne (warsztat: stanowisko lutownicze, podstawowe narzędzia konstrukcyjne, środowisko do programowania, itd.).

W laboratorium prowadzone są zajęcia laboratoryjne/projektowe do następujących przedmiotów:

  • Pracownia badawczo-problemowa - w ramach której studenci rozwiązują wybrane zadania problemowe i prowadzą badania z tym związane. Tematy projektów obejmują zagadnienia z zakresu automatyki i robotyki: algorytmy i systemy sterowania robotów i ich zastosowanie, planowanie ruchu robota w środowiskach symulacyjnych, badanie laboratoryjne wybranych algorytmów i metod sterowania na obiektach rzeczywistych, modelowanie kinematyki i dynamiki układów nieliniowych, układy kontrolne i pomiarowe wykorzystywane w automatyce i robotyce w tym również układy wizyjne wraz z wykorzystaniem mikrokontrolerów i procesorów DSP.
  • Nieliniowe układy sterowania - studenci realizują ćwiczenia związane z modelowaniem układów z wykorzystaniem obliczeń symbolicznych, linearyzacją układów i implementacją wybranych  nieliniowych technik sterowania.

Laboratorium Automatyki Budynków

W laboratorium do dyspozycji jest 8 stanowisk laboratoryjnych, każde jest wyposażone w komputer PC. Podstawowa konfiguracja komputerów to procesor Intel Core i5-4690, 8GB RAM, HDD500GB z  systemem Windows, Matlab/Simulink, KUKA SimPro z OfficeLite oraz IQSet. Na każdym stanowisku znajduje się również zestaw sterowników automatyki budynkowej firmy TREND w dwóch wersjach: IQ3 exact z modułami IQeco 31,35,38 oraz IQ4E z modułami 2x8UIO, 8DO, 16DI. Sterowniki z komputerami połączone są siecią lokalną ethernet, co umożliwia konfigurację i programowanie z poziomu środowiska IQSet. Dodatkowo do dyspozycji są zestawy w postaci makiet, modeli i tablic do realizacji ćwiczeń z systemem automatyki budynkowej KNX, Teletask, centrali alarmowej Satel, miernika parametrów instalacji Sonel MPI-530. Dla prowadzącego zajęcia w laboratorium dostępny jest projektor multimedialny NEC VE281X. Wyposażenie laboratorium przeznaczone jest przede wszystkim do prowadzenia zajęć dydaktycznych oraz kursów programowania sterowników TREND.

W laboratorium prowadzone są między innymi następujące zajęcia laboratoryjne:

  • Systemy automatyki budynków - w trakcie zajęć studenci zapoznają się z wybranymi metodami pomiaru parametrów eksploatacyjnych w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Realizują proste zadania automatyki budynkowej z wykorzystaniem systemów Teletask, Satel, KNX oraz sterowników TREND IQ3 i IQ4.
  • Sterowanie neuro-rozmyte - studenci korzystają ze środowiska Matlab i poznają metody wykorzystana sieci neuronowych, przygotowania danych uczących i architektury sieci, realizują zadania związane z klasyfikacją danych za pomocą sieci neuronowej, przygotowują sterownik neuronowy dla dwukołowego robota mobilnego oraz zespołu dwóch robotów mobilnych i realizują inne zadania związane z przygotowaniem sterowników neuronowych i rozmytych.
  • Podstawy robotyki - w laboratorium prowadzona jest część symulacyjna zajęć, w której studenci korzystają z oprogramowania umożliwiającego zapoznanie się z obsługą i programowaniem robotów KUKA.
  • Technologie informacyjne - celem zapoznanie się z technologiami i narzędziami przydatnymi w trakcie studiów takimi jak środowisko składu tekstu LaTex, Matlab/Simulink, podstawami systemów liczbowych, elementami grafiki dwu - trójwymiarowej.
  • Podstawy automatyki - w laboratorium prowadzona jest cześć symulacyjna w środowisku Matlab/Simulink związana z modelowaniem i badaniem właściwości liniowych obiektów dynamicznych w dziedzinie czasu i częstotliwości oraz ciągłych układów regulacji pod kątem stabilności.
  • Sterowanie procesami ciągłymi i dyskretnymi -  studenci realizują cykl zajęć związany z badaniem własności ciągłych układów liniowych, nieliniowych i dyskretnych, analizą stabilności, syntezy parametrów regulatorów, jakości regulacji.

Laboratorium Robotyki Mobilnej i Systemów Wizyjnych

W laboratorium znajduje się 8 stanowisk dydaktycznych z komputerami PC w konfiguracji Intel Core i5-6500, 8GB RAM, 500GB HDD z systemami Windows oraz Linux z ROS, środowiskiem Matlab/Simulink, Visual Studio. Zainstalowany jest również system wizyjny OptiTrack do lokalizacji obiektów w przestrzeni 3D za pomocą pasywnych znaczników mocowanych na obiektach. W skład systemu wchodzi 10 kamer Prime 17W i switch NETGEAR M4100-12G-POE+ łączący kamery z komputerem stanowiącym serwer wizyjny (Intel Xeon E5-1620v3). Serwer wizyjny w sieci lokalnej w laboratorium udostępnia wyniki pomiarów do wszystkich stanowisk komputerowych w laboratorium. Na wyposażeniu do zajęć dydaktycznych dostępne są roboty mobilne Kheppera III (5 sztuk), MTracker (łącznie 50 sztuk, roboty własnej konstrukcji w wersjach z procesorem DSP oraz DSP+komputer pokładowy PC), do prac projektowych robot KUKA YouBot, Roksis, skanery laserowe Hokuyo oraz kamery uEyE w różnych konfiguracjach do systemów wizyjnych stacjonarnych i wbudowanych.

W laboratorium znajduje się również stanowisko badawcze z dwoma komputerami Intel Core i7 dedykowane do prac dotyczących sterowania robotami mobilnymi z przyczepami, w którym wykorzystuje się wizyjny system lokalizacji ostatniej przyczepy w oparciu o aktywne znaczniki diodowe w oparciu o jedną kamerę lub system OptiTrack.  Badania eksperymentalne prowadzi się wykorzystując roboty RMP konstrukcji własnej złożone z ciągnika i maksymalnie 3 przyczep (dwa zestawy). W laboratorium dostępne są dwa projektory ACER H6517ST, jeden używany do projekcji środowiska na potrzeby stanowiska badawczego, drugi do prezentacji wykorzystywany w pracach badawczych i dydaktyce.

W laboratorium prowadzone są następujące zajęcia laboratoryjne i projektowe:

  • Przetwarzanie obrazów i systemy wizyjne - w ramach laboratorium studenci korzystają ze środowiska Matlab do weryfikacji działania różnych metod przetwarzania obrazu wykorzystując techniki punktowe, kontekstowe, filtrację liniową i nieliniową, operacje morfologiczne, kompresję obrazu. Realizują ćwiczenia związane z akwizycją obrazów z kamer, rozpoznawaniem wybranych znaczników dla robotów mobilnych, programowaniem przemysłowego systemu wizyjnego.
  • Sterowanie robotów mobilnych - w trakcie zajęć studenci korzystają ze środowiska Matlab/Simulink do modelowania robota klasy (2,0), implementacji i syntezy parametrycznej obwodów regulacji kół oraz symulacyjnej weryfikacji jakości sterowania takim robotem w układzie otwartym. W dalszej części, korzystając z systemów szybkiego prototypowania, studenci implementują i testują poznane algorytmy sterowania robotem mobilnym klasy (2,0) dla klasycznych zadań ruchu z wykorzystaniem fizycznych platform mobilnych (Kheppera III i MTracker).
  • Nawigacja i planowanie ruchu robotów - zajęcia laboratoryjne dotyczą analizy błędów i weryfikacji dokładności wybranych metod lokalizacji robotów, badania czujników pomiarowych wykorzystywanych w lokalizacji, projektowania i implementacji układów pomiarowych do zadania lokalizacji z wykorzystaniem mikrokontrolerów i procesorów DSP, zastosowania metod fuzji danych. W ramach zajęć przedstawiane są systemy operacyjne robotów mobilnych i ich zastosowania w zadaniu lokalizacji, mapowaniu środowiska i nawigacji, badania laboratoryjne ilustrujące działania tych metod na obiektach rzeczywistych. Implementacja programowa metod planowania ruchu jest realizowana w środowisku Matlab/Simulink oraz w języku C/C++.
  • Robotyka mobilna - laboratorium dotyczy modelowania kinematyki i dynamiki robotów kołowych w środowisku symulacyjnym, implementacji wybranych algorytmów sterowania ruchem dla robotów rzeczywistych z uwzględnieniem metod liniowych i nieliniowych. Wykonania analizy jakościowej algorytmów sterowania ruchem i porównania algorytmów. Badania odometrii i oceny propagacji błędów metody.
  • Fundamentals of Autonomous Systems - w ramach zajęć studenci zajmują się modelowaniem w środowisku symulacyjnym kinematyki i dynamiki robotów kołowych oraz implementacją wybranych algorytmów sterowania ruchem dla fizycznych robotów z uwzględnieniem metod liniowych  i nieliniowych. Dokonują analizy jakościowej algorytmów sterowania ruchem, przeprowadzają porównanie algorytmów. Implementują wybrane algorytmy percepcji środowiska na podstawie danych sensorycznych (wirtualnych i rzeczywistych). Badają wybrane algorytmy planowania ruchu.
  • Sensor Integration - studenci realizują symulacyjne przykłady wybranych metod filtracji przygotowanych sygnałów  w celu optymalnej i suboptymalnej estymacji stanu w środowisku symulacyjnym Matlab/Simulink. Zajmują się praktyczną implementacją oprogramowania wykorzystującego techniki fuzji danych dla akwizycji pomiarów z wybranych czujników.
  • Control of Under-actuated Systems - zajęcia projektowe dotyczą modelowania kinematyki i dynamiki układów niedosterowanych oraz implementacji wybranych algorytmów sterowania tych układów w środowisku symulacyjnym.
  • Design of Control Systems - w ramach zajęć studenci zajmują się wybranymi zagadnieniami związanymi z modelowaniem, sterowaniem czy systemami pomiarowymi. Projekty, w zależności od złożoności problemu, prowadzone są w środowisku symulacyjnym, z wykorzystaniem narzędzi szybkiego prototypowania lub implementowane z użyciem układów fizycznych.
  • Systemy teleoperacyjne - studenci poznają takie zagadnienia jak wykorzystanie protokołów komunikacyjnych do wymiany informacji między konsolą operatorską a robotem, projektują ramki danych i implementacja komunikację. Zajmują się dekompozycją zadania na funkcjonalności realizowane przez różne elementy systemu i implementacja zaprojektowane komponenty systemu teleoperacyjnego.
  • Systemy pomiarowe w automatyce i robotyce - laboratorium dotyczy statystycznej analizy danych pomiarowych, obserwatorów stanu i ich zastosowanie do estymacji stanu obiektu, fuzji danych. Projektowania analogowego toru wejściowego i wyjściowego. Tworzenia oprogramowania niskopoziomowego odpowiedzialnego za komunikację z czujnikiem i cyfrowy przesył danych do urządzenia nadrzędnego. Implementacji cyfrowych algorytmów przetwarzania sygnałów i obserwatorów.

Laboratorium Zastosowań Robotyki w Medycynie

Przeznaczone jest zarówno do celów dydaktycznych jak i prac projektowo-badawczych z aplikacjami robotycznymi w medycynie. W laboratorium znajduje się 8 stanowisk z komputerami PC w różnych konfiguracjach sprzętowych (4x Intel Core i5-3330, Intel Xeon E5-1620v3, AMD A8-3870, AMD Sempron 2600+, AMD AthlonXP 2600+ z 1-12GB RAM, HDD80-500GB) i programowych z systemami Windows i Linux, środowiskiem Matlab/Simulink, Visual Studio i innymi dedykowanymi do specyfiki stanowisk. Zainstalowany jest również system wizyjny OptiTrack do lokalizacji obiektów w przestrzeni 3D za pomocą pasywnych znaczników mocowanych na obiektach. W skład systemu wchodzi 8 kamer Prime 17W i switch NETGEAR M4100-12G-POE+ łączący kamery z komputerem stanowiącym serwer wizyjny (Intel Xeon). Serwer wizyjny w sieci lokalnej udostępnia wyniki pomiarów do wybranych stanowisk komputerowych w laboratorium. Na wyposażeniu do prac badawczych i zajęć dydaktycznych dostępne są dwa roboty KUKA Lightweight LBR4+ o 7 stopniach swobody z pomiarem sił w złączach i możliwością sterowania impedancyjnego z bibliotekami FRI (Fast Research Interface). Jedno ze stanowisk KUKA dodatkowo rozszerzono o czujnik sił i momentów JR3, kartę akwizycji obrazu Euresys Picolo oraz system firmy Aesculap do prowadzenia operacji metodą laparoskopową. Na trzech stanowiskach można korzystać z konsol haptycznych ForceDimension Omega7. W sali swoją siedzibę ma także koło naukowe RAI (Robotyka Automatyka Informatyka) będące jednym z trzech kół naukowych kierunku AiR. Do dyspozycji  koła RAI są oscyloskopy, stacje lutownicze, mikroprocesorowe zestawy uruchomieniowe,  robot mobilny gąsienicowy Boriss i dron.

W laboratorium znajdują się stanowisko badawcze REHAB, jest to kompaktowy przenośny system rehabilitacyjny dla stawu kolanowego. W/w stanowisko zostało zbudowane w ramach projektu badawczo-rozwojowego NCBiR nr NR13-0028-13 w latach 2010-2014. Stanowisko REHAB przeznaczone jest do rehabilitacji stawu kolanowego chorych, u których prowadzono wydłużanie kości udowej z zastosowaniem aparatu Ilizarowa. Stanowisko składa się z trzech prototypów robotów rehabilitacyjnych oznaczonych jako REHAB A2, A3, A4. Dwa pierwsze uwzględniają staw kolanowy jako złącze o jednym stopniu swobody. W stanowisku REHAB A2, manipulator zamontowany jest na specjalnym statywie. Można go dostawiać do pacjenta , który siedzi na zwykłym krześle. Stanowisko REHAB A3 jest manipulatorem, który wbudowany jest w specjalny fotel rehabilitacyjny. Natomiast  RAHAB A4 jest robotem rehabilitacyjnym uwzględniającym ruch osi obrotu stawu kolanowego.

Kolejne stawisko badawcze o nazwie Otos-Robotic jest prototypem zrobotyzowanego systemu do wspomagania zabiegów chirurgicznych. Wyposażone jest w robota KUKA LBR4+, konsolę haptyczną ForceDimension Omega7, system wizyjny OptiTrack. Stanowisko Otos-Robotic przeznaczone jest do wspomagania chirurga w trakcie różnych zabiegów.(np. usuwania usznopochodnego ropnia mózgu).

Na w/w stanowiskach były realizowane prace dyplomowe zarówno inżynierskie jak również magisterskie.

W laboratorium prowadzone są następujące zajęcia laboratoryjne i projektowe:

  • Zastosowania  robotyki w medycynie - studenci na zajęciach realizują projekty badawcze z szeroko rozumianej bioinżynierii np. modelowanie i symulacja układu mięśniowo-szkieletowego, wykorzystanie robota KUKA LBR4+ do sterowania torem wizyjnym w zabiegach laparoskopowych, projektowanie w środowisku CAD prostych manipulatorów medycznych, analiza chodu za pomocą systemu wizyjnego OptiTrack, analiza zdjęć RTG stawu kolanowego i jego modelowanie, sterowanie robotem rehabilitacyjnym.

Laboratorium Robotyki Przemysłowej

Laboratorium dedykowane jest do celów dydaktycznych i projektowych związanych z nauczaniem podstaw robotyki, programowania robotów manipulacyjnych, integracji systemów automatyki i robotyki. W  laboratorium znajduje się łącznie 9 stanowisk dydaktycznych z komputerami PC w różnych konfiguracjach sprzętowych i programowych w zależności od ich specyfiki. Konfiguracje komputerów to 3x Intel Core i5-4690, 5x AMD A8-3870, 1x AMD Sempron 2600+, 1-4GB  RAM, 500GB HDD z systemami Windows/Linux oraz podstawowym oprogramowaniem Matlab/Simulink, Visual Studio. Cztery stanowiska wyposażone są w manipulatory przemysłowe, w tym do dyspozycji są dwa roboty KUKA KR6 R900sixx Agilus wraz z dodatkowymi szafami sterowniczymi z komputerami przemysłowymi BECKHOFF i modułami wejść/wyjść cyfrowych. Jedno stanowisko z systemem manipulatora Staubli TX60L oraz jedno z Fanuc LRMate 200iD/7L. Na jednym ze stanowisk z robotem KUKA zamontowany jest system wizyjny OptiTrack w skład którego wchodzi 6 kamer Prime 13W i switch NETGEAR M4100-12G-POE+. Umożliwia on w połączeniu z biblioteką KUKA Sensor Interface  implementacje szybkiego sprzężenia wizyjnego dla manipulatora. Jedno ze stanowisk wyposażone jest w przemysłowy system wizyjny OMRON Xpectia FZ2. Studenci mogą skorzystać z laboratorium podczas realizacji różnych projektów, w tym prac inżynierskich i magisterskich związanych z robotyką manipulacyjną.

W laboratorium prowadzone są między innymi następujące zajęcia laboratoryjne i projektowe:

  • Robotyka - w ramach laboratorium studenci zapoznają się z obsługą i podstawami programowania robotów przemysłowych, przygotowują proste programy ruchu manipulatorów, realizują wybrane zadania z robotami mobilnymi dot. odometrii, generatora trajektorii, budowy prostej mapy otoczenia, analizują kinematykę wybranych układów manipulatorów.
  • Integracja systemów automatyki - część laboratoryjna dotyczy zaawansowanego programowania systemów robotów przemysłowych z wykorzystaniem możliwości interakcji z otoczeniem poprzez dostępne moduły wejść/wyjść oraz programowania przemysłowych systemów wizyjnych. W części projektowej studenci realizują wybrane zadania związane z integracją sterowników robotów z innymi urządzeniami (systemy wizyjne, komputery przemysłowe, systemy mikroprocesorowe) z wykorzystaniem modułów I/O i interfejsów komunikacyjnych.
  • Robotyzacja procesów przemysłowych - w trakcie laboratorium studenci poznają zaawansowane  techniki programowania robotów przemysłowych oraz możliwości ich integracji z innymi urządzeniami, np. systemami wizyjnymi.
  • Programowanie robotów i planowanie zadań - laboratorium dot. programowania robotów w kontekście planowania typowych zadań związanych z paletyzacją, odtwarzaniem złożonych ścieżek, parametryzacją ruchu,  właściwą interakcją z otoczeniem.

Laboratorium Automatyki Przemysłowej

Zakres prowadzonych zajęć laboratoryjnych i prac projektowych w laboratorium obejmuje zagadnienia szeroko rozumianej automatyki przemysłowej i sterowania od podstaw automatyki przez programowanie sterowników PLC, integracji układów sterowania z elementami pomiarowymi, wykonawczymi oraz  z systemami komunikacji do zaawansowanej automatyki procesowej. W laboratorium znajduje się  10 stanowisk przeznaczonych do zajęć laboratoryjnych, których specyficzne wyposażanie zależy od prowadzanych na nich ćwiczeń laboratoryjnych. Podstawowe wyposażenie 8 stanowisk to komputery PC w konfiguracji Intel Core i5-4690, 8GB RAM, 500GB HDD z system Windows 7/Linux/QNX Momentics, środowiskiem VMware Player Matlab/Simulink, Visual Studio 2017 i specjalistycznym oprogramowaniem dedykowanym do programowania sterowników PLC, paneli operatorskich i sieci przemysłowych (Simatic STEP7 Professional, Simatic WinCC Flexible 2008, Simatic STARTER 4.5, Simatic WinCC 6.0, Wonderware InTouche 11, Automation Studio 4.x). W skład tych stanowisk wchodzą sterowniki Siemens Simatic S7-300 z modułami I/O i panelami operatorskimi. Na wybranych stanowiskach dostępne są inne sterowniki/moduły (2x Siemens ET200S, GE Fanuc cpu 310, B&R serii 2003) oraz obiekty i układy automatyki. W celach prezentacyjnych laboratorium wyposażone jest w projektor multimedialny 3M x55i.

Do wyposażenia laboratorium zaliczyć należy stanowiska dydaktyczne o następującym charakterze:

  • stanowiska hydrauliczne i pneumatyczne (stanowisko do sterowania ciśnieniem przepływu wody, stanowiska do sterowania poziomem cieczy w układzie zbiorników, stanowisko do sterowania temperaturą ogrzewania węzła cieplnego, stanowisko do testowania sterowania układów pneumatycznych o wariantowej konfiguracji, stanowisko do sterowania unoszeniem kuli w strumieniu wydmuchiwanego powietrza),
  • stanowiska z napędami elektrycznymi (stanowisko do testowania napędu z silnikiem indukcyjnym oraz falownikiem z możliwością wariantowego sterowania, stanowisko do testowania napędu z sinikiem prądu stałego, stanowisko do testowania wariantowego sterowania napędu z silnikiem indukcyjnym wyposażone w konfigurowalny układ przekaźników i przekaźników czasowych oraz falownik),
  • inne stanowiska (stanowisko do sortowania kulek o różnym kolorze i materiale wykonania wyposażone we własny sterownik programowalny, stanowisko do testowania przemysłowych czujników pomiaru odległości, stanowisko do programowania i testowania elementów magazynu wysokiego składowania, stanowisko do badania przepływu ciepła).

Wyposażenie laboratorium jest doskonałą bazą dla prac inżynierskich i prowadzenia badań w pracach magisterskich oraz do prezentacji praktycznych wyników prac badawczych z szeroko pojętego zakresu sterowania.

W laboratorium prowadzone są następujące zajęcia laboratoryjne i projektowe:

  • Podstawy automatyki - przedmiot umożliwia przekazanie studentom wiedzy podstawowej z automatyki, a w szczególności wiedzy związanej z liniowymi układami regulacji automatycznej mającej na celu merytoryczne przygotowanie do zagadnień związanych z ich opisem oraz syntezą i analizą sterowania tych układów; ponadto umożliwia rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów dotyczących matematycznego opisu układów regulacji automatycznej, ich stabilności oraz jakości dla celów wykorzystania ich w przyszłym zawodzie inżyniera.
  • Przemysłowe systemy automatyki - zadaniem przedmiotu jest przekazanie studentom podstawowej wiedzy z zakresu analizy i doboru przemysłowych systemów automatyki, realizowanych na bazie elementów elektrycznych, pneumatycznych lub hydraulicznych, a także rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów projektowych i dokumentacyjnych w zakresie automatyki przemysłowej.
  • Programowanie sterowników PLC - w ramach zajęć z przedmiotu studenci otrzymują podstawową wiedzę dotyczącą programowania i zastosowania sterowników programowalnych w procesach sterowania, w zakresie algorytmizacji i pisania programu sterującego całym procesem (lub jednym zadaniem) realizowanego przez sterownik programowalny, a także wiedzę dotyczącą wykorzystania konfigurowalnych składników modułowych w zakresie sprzętu i oprogramowania, w tym również narzędzi programistycznych do realizacji zadań sterowania.
  • Systemy rozproszone automatyki - moduł ma na celu przekazanie studentom podstawowej i zaawansowanej wiedzy z systemów służących do przesyłania informacji procesowych w systemach pomiarowych i systemach sterowania, wykorzystywanych w automatyce przemysłowej; oraz rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów projektowana i wykorzystana rozproszonych systemów automatyki; ponadto realizuje kształtowanie u studentów umiejętności pracy zespołowej.
  • Systemy czasu rzeczywistego - moduł ten ma na celu: przedstawienie pojęć i zagadnień związanych z systemami czasu rzeczywistego, stosowanymi w procesach sterowania, analiza metod oraz praktyk związanych z projektowaniem, programowaniem, działaniem i testowaniem systemów RT, wykształcenie umiejętności praktycznej implementacji oraz oceny cech działania wybranych systemów sterowania czasu rzeczywistego.
  • Cyfrowe systemy komunikacji - zajęcia te służą przekazywaniu studentom podstawowej i zaawansowanej wiedzy dotyczącej przemysłowych technologii komunikacyjnych, a w szczególności budowy i zasad działania przemysłowej komunikacji sieciowej wykorzystywanej w realizacji pomiarów, sterowania, w konfiguracji, parametryzacji i programowaniu urządzeń automatyki i robotyki, wykorzystania narzędzi programistycznych do realizacji zadań komunikacyjnych.
  • Przemysłowe protokoły komunikacyjne - zajęcia te mają na celu pomagać w opanowaniu wiedzy i umiejętności zastosowania wybranych systemów komunikacyjnych, w tym programowalnego sprzętu, do realizacji sterowania procesami przemysłowymi, w nabyciu umiejętności posługiwania się wybranym językiem programowania przeznaczonym do programowania systemu sterowania wykorzystującego wybrany system komunikacyjny oraz umiejętności rozwiązywania problemów z zakresu programowania i komunikacji sieciowej przemysłowych systemach sterowania.
  • Serwonapędy w automatyce i robotyce - zajęcia z tego przedmiotu mają za zadanie przekazanie studentom podstawowej wiedzy z zakresu budowy, działania i konfiguracji systemów sterowania układami napędowymi, ze szczególnych uwzględnieniem serwonapędów stosowanych w automatyce i robotyce, oraz rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów projektowych, dotyczących sterowania układami napędowymi, a także kształtowanie u studentów umiejętności pracy zespołowej
  • Sterowniki programowalne i sieci przemysłowe - zadaniem przedmiotu jest przekazanie studentom podstawowej i zaawansowanej wiedzy dotyczącej programowania i zastosowania sterowników programowalnych w rozproszonych procesach sterowania, w zakresie algorytmizacji i realizacji programu sterowania maszyną lub procesem, z wykorzystaniem przemysłowej komunikacji sieciowej oraz narzędzi programistycznych do realizacji zadań sterowania i komunikacji; realizacja przedmiotu umożliwia opanowanie wiedzy i umiejętności zastosowania wybranych systemów komunikacyjnych programowalnego sprzętu do realizacji sterowania procesami przemysłowymi, kształtowane są umiejętności posługiwania się wybranym językiem programowania przeznaczonym do programowania systemu sterowania oraz umiejętności posługiwania się narzędziami wykorzystywanymi do programowania systemów przemysłowych.
  • Komputerowe Systemy Automatyki - przedmiot ma na celu przekazanie studentom podstawowej wiedzy z systemów informatycznych, niezbędnych do projektowania systemów automatyki i wizualizacji procesów przemysłowych, a także rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów projektowych, dotyczących systemów automatyki oraz kształtowanie u studentów umiejętności pracy zespołowej.
  • Zaawansowana automatyka procesowa - podczas przedmiotowych zajęć odbywa się przekazywanie studentom wiedzy z zakresu zaawansowanych systemów sterowania i automatyki procesowej, w zakresie opisu obiektów sterowania, ich modelowania, często także rzeczywistego badania i stosowania specjalistycznych algorytmów sterowania.     Zadaniem zajęć jest także rozwijanie u studentów umiejętności rozwiązywania problemów projektowych dotyczących procesowych systemów sterowania oraz kształtowanie umiejętności pracy zespołowej podczas rozwiązywania zawansowanych zagadnień sterowania.

Laboratorium Systemów Sterowania 

W laboratorium do dyspozycji jest łącznie 7 stanowisk laboratoryjnych, każde jest wyposażone w komputer PC. Każdy komputer posiada nowoczesny procesor Intel Pentium G3460, 500GB HD oraz 4 GB pamięci RAM. Na wszystkich komputerach jest system Windows oraz środowisko Matlab/Simulink. Dodatkowo zainstalowane są dystrybucje Anaconda wyposażone w pakiety obliczeniowe numpy, scipy oraz pakiet do tworzenia wykresów matplotlib. Do komputerów podłączone są stanowiska wyposażone w sterowniki firmy Wobit, miControl oraz Texas Instruments. Umożliwiają one sterowanie oraz monitoring silników prądu stałego oraz bezszczotkowych prądu stałego. Sterowniki wyposażone są w połączenia sieciowe umożliwiające prace za pomocą protokołów openCan oraz TCP. Dodatkowo w laboratorium znajdują się stanowiska z układami sensorycznymi dotyczącymi pomiarów odległości, przechylenia oraz ciężaru. Rozwijane jest także stanowisko do badań miękkiej robotyki. Wykonany jest między innymi miękki chwytak z silikonu. Na podstawowym wyposażeniu laboratorium znajduje się 10 stanowisk dla przedmiotu Elementy Wykonawcze Automatyki do badań siłowników pneumatycznych, silnika BLDC, silnika krokowego, przemieszczeń liniowych, silnika AC, sił statycznych i dynamicznych siłowników dwustronnego działania, silnika DC, silnika krokowego, sprzężonych silników DC, silników BLDC oraz DC.

W laboratorium realizowane są następujące przedmioty:

  • Elementy wykonawcze automatyki – w ramach zajęć studenci poznają właściwości silników elektrycznych oraz systemów pneumatyki. W laboratorium możliwy jest pomiar charakterystyki obciążenia silników prądu stałego oraz indukcyjnego. Badane są także właściwości siłowników pneumatycznych oraz silników krokowych i bezszczotkowych.
  • Sensoryka – w ramach zajęć studenci poznają właściwości czujników odległości, przechyłu oraz ciężaru.
  • Zaawansowane metody sterowania – w ramach zajęć studenci wykonują system sterowania silnikiem elektrycznym w oparciu o metody sterowania ślizgowego oraz adaptacyjnego. Zajęcia wykonywane są przy sterowaniu silników za pomocą openCan oraz sieci TCP.
  • Modelowanie i identyfikacja – w ramach zajęć studenci wykonują identyfikację obiektu sterowania (silnika BLDC lub DC). Przy wsparciu pakietu obliczeniowego Anaconda realizują zadania identyfikacji parametrów za pomocą metod opartych na RLS.
  • Sterowanie optymalne w układach wykonawczych automatyki – w ramach przedmiotu studenci wykonują optymalizację układów sterowania wykorzystując pakiety obliczeniowe Matlab.

Laboratorium Systemów Komputerowych

Laboratorium przeznaczone jest głównie do celów dydaktycznych związanych systemami komputerowymi i wbudowanymi, programowaniem, symulacją numeryczną i technologiami IT. Znajduje się w nim 16 stanowisk laboratoryjnych. Wyposażenie laboratorium to 10 stanowisk komputerowych z procesorami Intel Core i3-2130, 4GB RAM, 500GB HDD oraz 6 stanowisk  AMD Phenom II X4 965, 4GB RAM 500GB HDD. Zainstalowany system Windows 7 Professional i oprogramowanie Visual Studio 2015, AutoCad 2014, Oracle Virtual Box (system Ubuntu), Blender. W laboratorium znajduje się 12 zestawów Intel Galileo Gen 2 wraz z zestawem czujników oraz kartami oscyloskopu na USB. Do dyspozycji prowadzącego zajęcia zainstalowany jest rzutnik multimedialny.

W laboratorium prowadzone są następujące zajęcia:

  • Systemy Komputerowe - w ramach zajęć studenci poznają podstawy systemów operacyjnych od strony praktycznej dot. interfejsów graficznych, narzędzi programistycznych, systemów plików, zarządzania pamięcią i procesami, komunikacją między procesami i systemami.
  • Podstawy programowania - laboratoria obejmują zagadnienia programowania obiektowego w języku C++.
  • Grafika Komputerowa - zadania projektowe obejmują tworzenie aplikacji graficznych wykorzystujących bibliotekę OpenGL, tworzenie pseudorealistycznej grafiki renderowanej oraz modelowanie obiektów 3D w środowisku Blender.
  • Metody numeryczne i symulacja - na zajęciach studenci zajmują się metodami analizy systemów linowych i nieliniowych, rozwiązują numerycznie układy równań liniowych i nieliniowych, nieliniowe równania różniczkowe, pod kątem zastosowań w automatyce i robotyce.
  • Techniki internetowe w akwizycji danych - zajęcia projektowe dotyczą tworzenia systemów pomiarowych w oparciu o aplikacje internetowe w środowiskach PHP, JAVA z uwzględnieniem wykorzystanie protokołu TCP/IP do komunikacji w systemach pomiarowych.

Laboratorium Systemów Wbudowanych i Prototypowania Układów Elektronicznych

Laboratorium scala w sobie funkcje dydaktyczne i projektowe związane z prototypowaniem układów elektronicznych. Dla celów dydaktycznych laboratorium składa się z 16 stanowisk wyposażonych w platformy Development Kit 8000 do prostych systemów wbudowanych oraz  platformę ZYBO z układem FPGA do zaawansowanych systemów wbudowanych za pomocą której można projektować sterowniki systemu Linux do własnych urządzeń sprzętowych. W celu zapewnienia funkcjonalności prototypowania układów elektronicznych laboratorium wyposażone jest w następujący specjalistyczny osprzęt: wiertarko-frezarka numeryczna LPKF ProtoMat S100, układarka układów BGA, piec rozpływowy, urządzenie do galwanicznego metalizowania przelotek, prasa do obwodów wielowarstwowych oraz wszelkie narzędzia potrzebne do wykonania prototypowego obwodu drukowanego do 4 warstw włącznie. W laboratorium znajduje się również drukarka 3D umożliwiająca wydruki metodą FFF. Szesnaście stanowisk laboratoryjnych jest wyposażone w komputery PC o następujących parametrach: procesor Intel(R) Core(TM) i5-3470 CPU @ 3.20GHz, 4GB RAM, 500GB HDD.

W laboratorium prowadzone są zajęcia laboratoryjne i projektowe z następujących przedmiotów:

  • Elektronika Praktyczna – studenci w formie laboratorium realizują ćwiczenia z projektowania layoutu obwodów drukowanych, oraz w formie projektu wykonują fizycznie zaprojektowane obwody.
  • Systemy teletransmisji - laboratoria obejmują zagadnienia związane z technikami przewodowej i bezprzewodowej transmisji informacji, metodami modulacji, charakterystyką kanałów transmisyjnych różnych mediów.
  • Wybrane metody przetwarzania sygnałów we wbudowanych systemach sterowania - program laboratorium  obejmuje zagadnienia związane z uruchamianiem systemów operacyjnych w systemie wbudowanym, zaawansowanymi technikami debugowania systemów operacyjnych w systemach wbudowanych, projektowaniem urządzeń peryferyjnych dla systemów wbudowanych i implementacją sterowników dla urządzeń peryferyjnych w systemie Linux.
  • Systemy wbudowane - program laboratorium obejmuje zagadnienia takie jak konfiguracja i kompilacja programu uruchomieniowego u-boot, konfiguracja i kompilacja jądra systemu wbudowanego Linux, konfiguracja i kompilacja systemu plików systemu operacyjnego Linux oraz wybrane projekty dla systemów wbudowanych.
  • Zaawansowane przetwarzanie obrazów w systemach wbudowanych - ćwiczenia laboratoryjne obejmują podstawy programowania z wykorzystaniem biblioteki OpenCV, debugowanie aplikacji z OpenCV i gdb (gnu debugger), portowanie aplikacji na wbudowany system operacyjny Linux i Android

Laboratorium Sterowników PLC i Sieciowych Systemów SCADA

W laboratorium prowadzone są zajęcia dydaktyczne z zastosowania sterowników przemysłowych, systemów SCADA, przemysłowych baz danych oraz projekty w ramach przygotowania prac dyplomowych, związane z szeroko pojętymi zagadnieniami sterowania. Laboratorium wyposażone jest w 10 stanowisk szkoleniowych, które składają się ze sterowników PLC  firm Siemens (10x S7 1200 z wejściami I/O cyfrowymi i analogowymi,  zintegrowany moduł ETHERNET – PROFINET, panel HMI, falownik, moduł GPRS) oraz Phoenix Contact (6x ILC130 oraz 1x ILC350. Każde ze stanowisk wyposażone jest również w komputery klasy PC (Pentium Dual-Core E5300, 4GB RAM) z systemem Windows 7 i oprogramowaniem Siemens STEP 7, Siemens WinCC, Atrem Telexus, TelWin SCADA, NetBeans, Eclipse, IntelliJ, bazy danych (open source). Każdy sterownik można przyłączyć do rzeczywistych urządzeń takich jak silniki, enkodery, czujniki, wyświetlacze, panele dotykowe oraz roboty przemysłowe (repliki wykonane w skalach na potrzeby laboratorium). Stanowiska umożliwiają realizację ćwiczeń w oparciu o rzeczywiste elementy stosowane w automatyce przemysłowej. Stanowiska dla sterowników firmy Siemens stanowią autorskie, niepowtarzalne rozwiązanie zaproponowane na potrzeby laboratorium, natomiast stanowiska oparte na sterownikach firmy Phoenix Contact są wspierane przez międzynarodową platformę eduNET (zrzeszającą 72 uczelnie wyższe z całego świata), której członkiem jest Politechnika Poznańska od kwietnia 2014 roku. Oprogramowanie dostępne w laboratorium pozwala na projektowanie zaawansowanych aplikacji HMI we wszystkich standardach i językach pozwalających tworzyć aplikacje zgodnie z normami IEC 61-131. Na wyposażeniu laboratorium jest również sterowniki Siemens Logo wraz z elementami wykonawczymi, komputer przemysłowy firmy BeckHoff,  sterownik Microsoft Kinect,  Scaner 3D, kamera firmy Intel. W ramach laboratoriów organizowane są również cykliczne spotkania koła naukowego SKIM (Studenckie Koło Inżynierii Mikroprocesorowej).

W laboratorium prowadzone są między innymi następujące zajęcia:

  • Zastosowania sterowników przemysłowych - studenci realizują zadania projektowe dotyczące układów kombinacyjnych i sekwencyjnych sterowania wybranych urządzeń powszechnego użytku oraz układów automatyki i inteligentnego budynku.
  • Sieciowe systemy SCADA - w ramach laboratorium studenci konfigurują narzędzia do przygotowania interfejsów GUI, wprowadzania danych, komunikacji z PLC, analizy i wizualizacji danych z procesów technologicznych.
  • Przemysłowe aplikacje baz danych - laboratorium dotyczy następujących zagadnień: modelowanie danych z wykorzystaniem diagramów ER; relacyjny model danych; tabele, kolumny, wiersze, klucze, domeny atrybutów; normalizacja modelu relacyjnego, przekształcanie modelu konceptualnego do modelu relacyjnego; podstawy SQL.

Laboratorium Mikroelektroniki i Mechatroniki

W sali laboratoryjnej 226MCH znajduje się osiem stanowisk dydaktycznych przeznaczonych do wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych przez studentów. Każde stanowisko wyposażone jest w komputer stacjonarny o dobrych parametrach (Dell, z procesorem i7) i 24-calowy monitor (Dell, P2412H) dla poprawy komfortu pracy. Poza komputerem, standardowym wyposażeniem każdego stanowiska dla przedmiotów o charakterze elektroniczno-pomiarowym są:

  • zestaw dydaktyczny ELVIS II firmy National Instruments (ang. Educational Laboratory Virtual Instrumentation Suite),
  • dodatkowe nakładki DATEx firmy Emona Instruments (ang. Digital Analog Telecommunications Experimenter),
  • opcjonalne nakładki Freescale, do układów mikroprocesorowych,
  • dedykowane przewody łączeniowe dla wymienionych nakładek,
  • po trzy pary słuchawek (z regulacją głośności) na każde stanowisko.

Do kontroli i sterowania powyższym sprzętem służy zainstalowany pakiet oprogramowania NI LabVIEW (ang. Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) wraz z pochodnymi, ponadto uniwersalne środowisko do obliczeń naukowo-technicznych Matlab R2010b.

Z kolei dla przedmiotów z obszaru automatyki, w nadstawkach stołów laboratoryjnych zamontowano programowalne sterowniki przemysłowe (PLC) wraz z osprzętem:

  • SIMATIC S7-1200 CPU 1214C firmy Siemens,
  • panel operatorski, dotykowy HMI KTP-600,
  • zadajnik sygnałów wejściowych i kontrolki tablicowe LED,
  • czujnik wizyjny Keyence IV 500CA,
  • przełącznik sieciowy CSM 1277.

Do obsługi tego sprzętu wykorzystywane jest oprogramowanie Siemens TIA Portal V12 oraz Keyence IV Navigator R2.

Ponadto, w laboratorium znajdują się specjalizowane zestawy dydaktyczne w pojedynczych egzemplarzach, zawierające elementy sensoryczne i wykonawcze, podłączane do standardowego wyposażenia stanowiska ze sterownikiem S7-1200 i stanowiące jego ciekawe uzupełnienie. Wśród nich na szczególną uwagę zasługują:

  • taśma transportowa przemieszczająca obiekty poddawane inspekcji wizyjnej w czasie rzeczywistym (el. sensoryczne: przetwornik impulsowo-obrotowy, czujniki fotoelektryczne; el. wykonawczy: silnik krokowy),
  • sortownik elementów wykorzystujący inspekcję wizyjną (czujnik wizyjny Cognex In-Sight 2000; el. wykonawcze: siłownik pneumatyczny, dwa silniki elektryczne prądu stałego, sterownik S7-1200 i panel operatora, pozwalające na autonomiczną pracę),
  • model pomieszczenia z automatyczną regulacją temperatury (el. sensoryczne: dwa czujniki temperatury; el. wykonawcze: grzejnik elektryczny, wentylator, napęd elektryczny okna uchylnego),
  • mechanicznie sprzężone dwa silniki indukcyjne, z których jeden zasilany jest falownikiem, a drugi prądem stałym, w celu uzyskania momentu hamującego (el. sensoryczny: czujnik impulsowo-kodowy; el. wykonawczy: silnik indukcyjny),
  • model przepompowni z trzema zbiornikami (el. sensoryczne: czujniki poziomu cieczy; el. wykonawcze: pompy z napędem elektrycznym i elektrozawory, sterownik S7-200, pozwalający na autonomiczną pracę),
  • ruchome stanowisko do inspekcji wizyjnej (el. sensoryczne: dwa czujniki wizyjne Omron ZFV-A25, czujniki fotoelektryczne, optyczna bariera bezpieczeństwa; el. wykonawcze: siłowniki pneumatyczne, sterownik S7-1200 i panel operatora, pozwalające na autonomiczną pracę).

W laboratorium prowadzone są między innymi zajęcia z następujących przedmiotów:

  • Podstawy elektroniki - w trakcie zajęć studenci zapoznają się z budową, działaniem i zastosowaniem elementów elektronicznych takich jak diody, tranzystory, wzmacniacze operacyjne. Zestawiają i mierzą również podstawowe analogowe i cyfrowe układy elektroniczne spotykane we współczesnych systemach elektronicznych oraz automatyce i robotyce. Badań dokonują w trakcie pomiarów z wykorzystaniem sprzętu i oprogramowania firmy National Instruments (środowisko LabVIEW i platforma pomiarowa ELVIS II).
  • Podstawy teorii sygnałów - w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci wykonują próbkowanie i rekonstrukcję sygnałów, badając zjawisko aliasingu. Badanie kodowania PCM powiązane jest z zagadnieniem kwantyzacji, zaszumienia sygnałów i wyznaczania parametrów SNR (stosunek synał – szum). Obserwowane są efekty występujące przy detekcji sygnałów cyfrowych występujących w kanale transmisyjnym.
  • Metrologia - w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci stosują podstawy teorii błędów, poznają wzorce pomiarowe, klasyczne mierniki pomiarowe oraz podstawowe układy pomiaru napięcia i prądu. W ramach ćwiczeń szczegółowych badane są przekładniki (napięciowe, prądowe oraz wykorzystujące hallotrony – typ LEM), stosowane są podstawowe układy do pomiaru parametrów półprzewodników, układy pomiarowe innych wielkości elektrycznych oraz układy mostkowe. Badane są przetworniki C/A, A/C i U/f, mierniki podstawowych wielkości elektrycznych, mierniki specjalistyczne oraz pomiary wybranych wielkości nieelektrycznych.
  • Podstawy miernictwa technicznego – w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci wykonują ćwiczenia dotyczące następujących zagadnień: wirtualne narzędzia pomiarowe National Instruments, układy pomiaru rezystancji, pojemności i indukcyjności, pomiary charakterystyk tranzystora bipolarnego oraz pomiary parametrów statycznych wzmacniacza operacyjnego.
  • Układy elektroniki użytkowej - w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci wykonują ćwiczenia dotyczące następujących zagadnień: system LabVIEW, układy liniowe i nieliniowe, układy prostownicze, filtry aktywne, układ czasowy NE555, generatory RC i relaksacyjne, sterowane źródła prądowe, liniowe stabilizatory napięcia oraz cyfrowe układy wejścia wyjścia.
  • Elektroniczne systemy pomiarowe – w trakcie zajęć studenci wykonują praktyczne ćwiczenia na komputerowych kartach pomiarowych, obserwują dokładność przetworników cyfrowo-analogowych i analogowo-cyfrowych, wykorzystują cyfrowe oscyloskopy, analizują metody pomiaru częstotliwości, czasu i okresu, badają przetworniki napięcie-częstotliwość, wykorzystują elektroniczne woltomierze specjalne, dokonują pomiarów przebiegów odkształconych, zniekształceń nieliniowych i widma. Zajęcia umożliwiają również zapoznanie się z kasetowymi i modułowymi systemami pomiarowymi.
  • Materiałoznawstwo - ćwiczenia laboratoryjne dotyczą badania elektrycznych właściwości półprzewodników (złącze p-n, tranzystor, tyrystor oraz struktury w układach scalonych CMOS), badania właściwości materiałów magnetycznych oraz badania kondensatorów.
  • Systemy automatyki ze sprzężeniem wizyjnym - w części laboratoryjnej studenci realizują ćwiczenia związane z przygotowaniem systemów opartych o sterowniki programowalne i czujniki wizyjne do prowadzenia inspekcji wizyjnej, w części projektowej wykorzystują wiedzę i umiejętności zdobyte podczas laboratoriów oraz poznane zagadnienia do praktycznej realizacji laboratoryjnego systemu ze sprzężeniem wizyjnym.
  • Programowalne systemy automatyki przemysłowej – w ramach zajęć studenci poznają i ćwiczą praktycznie programowanie sterowników PLC, które na podstawie wybranych sygnałów z czujników odpowiednio sterują elementami wykonawczymi.

Laboratorium Systemów wizyjnych

Laboratorium składa się z dwóch oddzielnych pomieszczeń. W pierwszym pomieszczeniu, dydaktycznym, odbywają się zajęcia dla studentów, drugie służy pracy badawczej i przygotowywaniu projektów studenckich oraz prac inżynierskich i magisterskich z zakresu systemów wizyjnych.

W części dydaktycznej znajdują się projektor multimedialny NEC V260W oraz ekran używane podczas zajęć dydaktycznych oraz prezentacji. Ponadto jest 6 komputerów stacjonarnych wyposażonych w procesory Pentium 4 (3,40 GHz), 1 GB pamięci RAM, dyski twarde o pojemności 250 GB, nagrywarki płyt DVD. Komfortową pracę zapewniają 24-calowe monitory DELL P2412H wyposażone w głośniki. Na wszystkich komputerach jest zainstalowany system operacyjny Windows oraz środowisko programistyczne Matlab R2010b. Każdy komputer posiada dostęp do sieci Internet. Wybrane komputery mają zainstalowane specjalistyczne oprogramowanie wykorzystywane podczas zajęć i prac badawczych, współpracujące z urządzeniami znajdującymi się w laboratorium, m.in.:

  • Vision Builder AI 2009 SP1 firmy National Instruments do zarządzania inteligentną kamerą NI 1742 Smart Camera,
  • Echo Wave II firmy Telemed do sterowania ultrasonografem Echo Blaster 128 wyposażonym w 128-kanałową sondę liniową o głębokości obrazowania do 59 mm (zakres częstotliwości 5–10 MHz),
  • ColorMunki Photo firmy X-Rite do łączności z kolorymetrem ColorMunki Photo wykorzystywanym do kalibracji kolorystycznej monitorów komputerowych, rzutników multimedialnych oraz drukarek,
  • Edius Neo 3.5 do wielościeżkowej edycji materiałów audiowizualnych rejestrowanych przez dwie lustrzanki cyfrowe Canon EOS 700D wyposażone w obiektywy TAMRON 17-50 MM F/2.8 SP AF XR DI II VC, SAMYANG 14MM F/2.8 IF ED UMC i CANON EF 100 mm f/2.8 Macro USM
  • środowisko programistyczne LabVIEW do komunikacji z zestawami dydaktycznymi ELVIS II firmy National Instruments. Zestawy te są łączone z ławami optycznymi, wykorzystywanymi podczas zajęć z Elementy akustyki i optyki.

Zmienne wyposażenie stanowisk części badawczej umożliwia modelowanie i analizę systemów wizyjnych, ocenę ich jakości i skuteczności.

W sali prowadzone są zajęcia z następujących przedmiotów:

  • Przetwarzanie obrazów i sygnałów audio (laboratorium) – w ramach zajęć studenci zapoznają się ze sposobami reprezentacji obrazów cyfrowych, podstawowymi metodami ich przetwarzania, m.in. operacjami morfologicznymi, detekcją krawędzi, poprawą jakości oraz sposobami kodowania. Ponadto analizują podstawowe parametry sygnałów audio.
  • Przetwarzanie obrazów i sygnałów audio (projekt) – studenci samodzielnie lub w kilkuosobowych grupach realizują całosemestralne projekty obejmujące tworzenie, analizę lub weryfikację skuteczności działania systemów wizyjnych lub audio. Niektóre z projektów wymagają pracy ze specjalistycznym sprzętem, więc w tym celu udostępnia się studentom drugą część niniejszego laboratorium.
  • Przetwarzanie obrazów (laboratorium) – w trakcie zajęć studenci zapoznają się ze sposobami reprezentacji obrazów cyfrowych, podstawowymi metodami ich przetwarzania (m.in. operacjami morfologicznymi), kodowania stratnego (standardy MPEG-2 i H.264) i kodowania bezstratnego (kodery progresywne).
  • Elementy akustyki i optyki (laboratorium) – zajęcia obejmują badanie charakterystyk ogniwa fotoelektrycznego (studenci sprawdzają jak zmieniają się wartości natężenia prądu, napięcia elektrycznego oraz mocy dwóch ogniw fotoelektrycznych o różnych powierzchniach czynnych podczas zmian rezystancji opornika dekadowego), badanie polaryzacji światła (ćwiczenie ma na celu zapoznanie studentów ze zjawiskiem polaryzacji oraz prawem Malusa; rejestracja badanych sygnałów jest dokonywana przy użyciu aplikacji utworzonej w środowisku LabVIEW) i badanie źródeł światła (studenci zapoznają się z trzema źródłami światła – lampą żarową, świetlówką kompaktową oraz diodą świecącą, ich podstawowymi parametrami oraz z zasadą działania spektrofotometru, za pomocą którego badają widma wyżej wymienionych źródeł światła; ćwiczenie wykorzystuje m.in. środowisko programistyczne Matlab).

W drugiej części laboratorium, badawczej, znajdują się dwa stanowiska komputerowe o podobnej specyfikacji. Przygotowano tam także stanowisko wyposażone w tzw. green screen do realizacji ujęć wymagających usunięcia tła za filmowaną osobą. Do dyspozycji jest statyw z sześcioma kamerami przemysłowymi: Vivotec IP1731, Pixel Henderson Color CCD Camera 22x Digital Zoom, Bosch Dinion Color Camera, BCS Color Video Camera X-WDR DSS 3D-DNR 580 TVL, Bosch NBC-255-P z obiektywem Bosch 1/3" 2.8–10 mm F 1.4 CS i Axis 211 Network Camera z obiektywem Tamron 1/3 CCTV CS 3,0–8 mm. Do dyspozycji studentów znajduje się cyfrowy oscyloskop Rigol MSO1074, dwa telewizory: Sony KDL-22E5310 i Samsung GH17TS oraz cyfrowy mikser wideo Videonics MxProDV MX-DV-P Pal. Ponadto jest dostępnych wiele mniejszych urządzeń, wykorzystywanych podczas realizacji projektów studenckich, prac inżynierskich i magisterskich. Są to m.in. moduły Arduino Uno, komputery Raspberry Pi 1. i 2. generacji.

W tej części laboratorium, w ostatnich latach, zrealizowano m.in. następujące prace: Interfejs graficzny do rozpoznawania twarzy (wykorzystujący Raspberry Pi oraz kamerę), Platforma pomiarowa do badania jakości działania oświetlenia lotniskowego, Graficzny interfejs użytkownika do systemu automatycznego rozpoznawania tęczówki. W laboratorium swoją siedzibę ma także koło naukowe Decybel składające się łącznie z czterech sekcji.

Laboratorium Akustyki Technicznej

Laboratorium jest jednym z pomieszczeń naukowo-dydaktycznych Zakładu Układów Elektronicznych i Przetwarzania Sygnałów. Pomieszczenie składa się z 3 części: pomieszczenia stanowisk dydaktycznych i aparatury, silnie wyciszonego pomieszczenia tzw. małej komory bezechowej oraz 3 kabin odsłuchowo-lektorskich. Laboratorium jest wyposażone w profesjonalną aparaturę do wielokanałowej akwizycji i generacji sygnałów audio, wzmacniacze mocy audio, a także w zestawy mikrofonów studyjnych, głośników i słuchawek. W pomieszczeniach laboratorium prowadzone się zajęcia laboratoryjne z przedmiotów Elementy Akustyki i Optyki część Akustyka na studiach I stopnia  oraz Akustyka Techniczna. na studiach II stopnia.

W zakresie przedmiotu Elementy Akustyki i Optyki cz. Akustyka prowadzone są zajęcia dydaktyczne dotyczące podstaw Akustyki obejmujące pomiary prędkości fazowej dźwięku oraz współczynników pochłaniania dźwięku.

W zakresie Akustyki Technicznej prowadzone są zajęcia dydaktyczne dotyczące testów przetworników elektroakustycznych, algorytmów odszumiania sygnałów audio, detekcji kierunku padania dźwięku, redukcji hałasu,  psychoakustyki oraz nagrań sygnałów dla potrzeb procedur rozpoznawania mowy lub mówcy.

Laboratorium Systemów Mikroprocesorowych i Sieci Komputerowych

Laboratorium systemów mikroprocesorowych i sieci komputerowych jest przeznaczone do prowadzenia zajęć laboratoryjnych oraz projektowych. Jest wyposażone w 8 dwuosobowych stanowisk komputerowych (komputery DELL z procesorem I7, 4GB pamięci operacyjnej, dyski 2 × 1 TB, monitory Dell 24 caleTB) z dostępem do sieci Internet.

Każdy z komputerów ma zainstalowane licencjonowane oprogramowanie:

  • środowisko obliczeniowe Matlab 2010
  • oprogramowanie ARM Keil MDK Pro development tool
  • środowisko projektowania układów elektronicznych i płytek drukowanych: Altium Designer
  • środowisko National Instruments LabVIEW.

Każde (8 szt.) stanowisko laboratoryjne dysponuje następującym sprzętem laboratoryjnym:

  • oscyloskop cyfrowy Rigol DS 1022CD z 16 kanałową sondą logiczną LH1116
  • zestaw do nauki programowania mikrokontrolera ATmega328P
  • moduł dydaktyczny z mikrokontrolerem PIC12F675
  • moduł z procesorem STM32F407 i dołączoną kartą Wolfson Audio I2S/I2C
  • moduł z procesorem sygnałowym TMS320C5515

W laboratorium znajdują się także m.in.:

  • stacje lutownicze  Xytronic XY LF-7000 oraz Quick 706 Hot Air
  • elementy do nauki podstaw sieci komputerowych: routery Linksys WRT320N 802.11n, przełączniki 3Com 3CR17562-91 SuperStack3 Switch 4500 50-Port,  3Com 3C17300 Super-Stack 3 Switch 4226T , szafa sieciowa 19'' z panelami krosującymi, telefony VoIP BudgeTo-ne-100
  • sprzęt kontrolno-pomiarowy CompactDAQ z kartami wejścia-wyjścia
  • radio programowalne NI USRP 50MHz-2GHz
  • multimetry cyfrowe oraz generatory sygnałowe.

W laboratorium prowadzone są między innymi zajęcia dydaktyczne:

  • Podstawy elektroniki - w trakcie zajęć studenci zapoznają się z budową, działaniem i zastosowaniem elementów elektronicznych takich jak diody, tranzystory, wzmacniacze operacyjne. Zestawiają i mierzą również podstawowe analogowe i cyfrowe układy elektroniczne spotykane we współczesnych systemach elektronicznych oraz automatyce i robotyce. Badań dokonują w trakcie pomiarów z wykorzystaniem badań symulacyjnych z wykorzystaniem symulatora rodziny Spice i środowiska projektowania układów elektronicznych Altium Designer.
  • Systemy mikroprocesorowe - zajęcia dotyczą programowania systemów mikroprocesorowych zawierających mikrokontrolery ATmega 328P oraz PIC 12F675. W ramach ćwiczeń odbywa się programowanie mikrokontrolerów oraz wykonywanie elektrycznych połączeń w celu dołączenia elementów sensorycznych, wykonawczych oraz układów rozszerzających: np. czujników temperatury, fotorezystorów, odbiorników podczerwieni, przycisków, LED, silników prądu stałego, głośników, rejestrów przesuwnych i układów rozszerzenia wej/wyj. Programowanie odbywa się w asemblerze i języku C++.
  • Sieci komputerowe - na laboratoriach studenci zdobywają wiedzę o budowie, projektowaniu, użytkowaniu oraz administrowaniu sieci komputerowych. Nabywają umiejętności w zakresie realizacji projektów elementów sieci komputerowych. Poznają techniki knfiguracji klienta sieci komputerowej w systemie operacyjnym, administrację i zarządzanie serwerem poczty elektronicznej, projektują i budują elementy sieci LAN, wyznaczają podsieci. Z wykorzystaniem symulatora sieci zdobywają podstawy konfiguracji urządzeń sieciowych. Analizują działanie telefonii Voice over Internet Protocol (VoIP) oraz sieci bezprzewodowych i wirtualnych sieci LAN (VLAN).
  • Przetwarzanie sygnałów i informacji - w trakcie których studenci – korzystając z komputerów wyposażonych w środowisko programistyczne Matlab – zapoznają się z: podstawowymi cechami systemów i sygnałów dyskretnych, procesami próbkowania i kwantowania sygnałów analogowych. Ponadto uczą się praktycznego wykorzystania transformaty Z między innymi do projektowania cyfrowych filtrów FIR i IIR. Wykorzystując transformaty DFT, FFT i DCT poznają aspekty stratnej kompresji sygnałów jedno- i dwuwymiarowych. W trakcie zajęć zaznajamiają się też z podstawami teorii informacji i bezstratnego kodowania sygnałów.
  • Elektronika praktyczna - w czasie zajęć studenci zdobywają umiejętności projektowania płytek drukowanych (PCB) w środowisku Altium Designer, symulacji układów analogowych, projektowania układów cyfrowych z wykorzystaniem elementów programowalnych z wykorzystaniem płyt prototypowych FPGA Nanoboard 2, a także zdobywają umiejętności praktyczne w lutowaniu elementów przewlekanych i elementów do montażu powierzchniowego.
  • Programowalne układy cyfrowe i procesory sygnałowe - w trakcie zajęć laboratoryjnych studenci poznają programowanie procesorów takich jak STM32F4 (ARM) i TMS320C5515. Wykorzystując układy z wymienionymi procesorami ćwiczone są implementacje filtrów FIR (ang. Finie impulse Response) i IIR (ang. Infiniti Impulse Respose), implementacje FFT (ang. Fast Fourier Transform), filtry adaptacyjne, odszumianie sygnałów, generacja i detekcja sygnałów tonowych.
  • Prototypowanie układów wbudowanych w środowisku LabVIEW - w trakcie zajęć studenci poznają środowisko LabVIEW firmy National Instruments z nastawieniem na jego wykorzystanie w sterowaniu, automatyzacji procesów, pomiarach i budowaniu układów wbudowanych. Uczą się programowania w LabVIEW i praktycznie przygotowują do zdobycia certyfikatu pierwszego poziomu CLAD (Certified LabVIEW Associate Developer). W trakcie zajęć wykorzystują platformy sprzętowe ELVIS II i CompactDAQ z kartami wejścia-wyjścia do realizacji pomiarów i sterowania. Obsługa wybranych interfejsów komunikacyjnych.
  • Projektowanie systemów mikroprocesorowych – w trakcie zajęć studenci poznają zagadnienia projektowania układów mikroprocesorowych z uwzględnieniem podstawowych parametrów systemu, z uwzględnieniem układów wejścia i wyjścia oraz układów komunikacji.
  • Technologie informacyjne - w trakcie zajęć  studenci zapoznają się ze środowiskiem symulacyjno-programistycznym Matlab. Przy jego pomocy tworzą programy i zapoznają się z m.in.: działaniami na macierzach, liczbami zespolonymi, systemami liczbowymi, podstawowymi operacjami na obrazach nieruchomych i barwnych, elementami grafiki trójwymiarowej, histogramami i kodami kreskowymi. W ramach przedmiotu studenci zapoznają się również ze środowiskiem składu tekstu LaTeX.
  • Multimedia i Internet - zajęcia obejmują zagadnienia związane konfiguracją klienta sieci komputerowej, transmisją głosu przez internet (telefonia VoIP). W trakcie zajęć studenci są zaznajamiani z tworzeniem, konfiguracją i parametrami sieci bezprzewodowych oraz z tworzeniem wirtualnych sieci lokalnych (VLAN). Ponadto nabywają podstawowe umiejętności z zakresu montażu nieliniowego materiałów audio-wizualnych oraz edycji obrazów cyfrowych.
PL