МГУ имени М.В. Ломоносова Центр измерительных технологий и промышленной автоматизации МГУ имени М.В. Ломоносова «Образовательные, научные и инженерные. - презентация

1 МГУ имени М.В. Ломоносова Центр измерительных технологий и промышленной автоматизации МГУ имени М.В. Ломоносова «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments » Михеев П.М. руководитель центра, доцент, к.ф.-м.н. AutomationLabs.Ru

2 LabVIEW в образовании и научных исследованиях МГУ им. М.В. Ломоносова физический факультет химический факультет биологический факультет медицинский факультет факультет вычислительной математики и кибернетики Физический факультет МГУ, кафедры: общей физики и волновых процессов молекулярной физики физики полимеров и кристаллов общей ядерной физики кафедра физики низких температур и сверхпроводимости акустики колебаний биофизики общей физики радиофизики и другие

3 История центра Конец 90-х годов – Конец 90-х годов – начало преподавания LabVIEW студентам 3-4 курса 2003 год – 2003 год – выделение отдельной комнаты для практикума по LabVIEW 2004 год – 2004 год – присвоение статуса авторизованного учебного центра NI 2007 год – 2007 год – начало преподавания LabVIEW студентам 1-2 курса (факультатив) 2007 год – 2007 год – расширение площадей: 2 комнаты (120 м 2, 20 учебных мест, 6 мест разработчиков) 2008 год – 2008 год – создание Центра измерительных технологий и промышленной автоматизации 2008 год – 2008 год – начало преподавания LabVIEW студентам 2 курса (по расписанию)

4 Оборудование центра PXI, Motion control PXI-7342, CVS-1455, SCXI (1112, 1520, 1530, 1540 ), Touch Panel, cRIO (3), USB-9233, ADI Blackfin, DSK 6713, Speedy-33 (2), аналоговые и цифровые USB и IEEE1394 видеокамеры, CF-6004, DAQ (17), GPIB (7) … всего более 50 комплектов оборудования

5 Деятельность центра Деятельность центра УЧЕБНЫЕ КОМПЛЕКСЫ Средние и высшие учебные заведения Создание учебных курсов Создание учебных стендов Комплектация и модернизация задач практикумовОБУЧЕНИЕ АВТОРИЗОВАННЫЙ учебный центр National Instruments Бесплатное обучение студентов и сотрудников МГУ Курсы повышения квалификации для специалистов РАЗРАБОТКА СИСТЕМ Промышленность и наука Компьютерные системы сбора данных Системы технического зрения Системы реального времени Системы распределенного сбора данных и управления

6 Идеология центра ОбучениестудентовОбучениестудентов Участие в разработках разработкахПреподавателькурсовПреподавателькурсов замкнутый цикл передачи знаний и опыта

7 Обучение Учебные курсы по технологиям National Instruments: 1)Лекционный курс «Системы сбора данных» 2)«Сбор данных в LabVIEW: вводный курс» 3)«Коммуникационные и другие возможности LabVIEW» 4)«Сбор данных в LabVIEW с использованием оборудования NI» 5)«Программирование систем реального времени» 6)«Графическое программирование ПЛИС» 7)«Системы технического зрения» 8)«Графическое программирование DSP» 9)«Системы сбора данных на КПК» 10) Дистанционный курс «Основы LabVIEW» Студенты, аспиранты, сотрудники МГУ обучаются БЕСПЛАТНО Курсы повышения квалификации для специалистов (удостоверение гос. образца)

8 Слушатели курсов Владимирский государственный университет Воронежский государственный университет (ВГУ) Московская государственная академия физической культуры Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (хим. факультет) Российский университет дружбы народов (РУДН) Тамбовский государственный университет им. Г.Р. Державина Тверской государственный технический университет (ТГТУ) Тюменский государственный нефтегазовый университет (ГОУ ВПО ТюмГНГУ) Институт общей физики РАН им. А.М. Прохорова НИИ ядерной физики МГУ им. М.В. Ломоносова Научно-исследовательский институт электромеханики (ФГУП НПП ВНИИЭМ) ООО «ВИЗА» ЗАО «Ситроникс Телеком Солюшкс» ОАО «Чепецкий механический завод» ОАО «Архангельский ЦБК» ОАО «Челябинский трубопрокатный завод» ОАО «Центральный научно-исследовательский институт связи» ОАО «Центральный научно-исследовательский институт «Техномаш» Прошло обучение свыше 100 человек из 20 организаций

9 Задачи практикума по автоматизации измерений 1.Системы реального времени и ПЛИС 2.Системы технического зрения 3.Программирование цифровых сигнальных процессоров 4.Работа с платами сбора данных 5.Портативные системы сбора данных и управления 6.Управление модульными приборами Основные направления практикума: Задачи практикума: 1.Контроль биологических параметров человека 2.Программируемый источник питания 3.Управление контроллером шагового двигателя по шине I 2 C 4.Создание системы температурного контроля на базе NI сRIO 5.Сбор и передача данных на КПК 6.Глобальная система позиционирования на КПК 7.Создание прецизионных весов с возможностью определения центра масс и системой видеонаблюдения 8.Считывание показаний стрелочного прибора 9.Измерение характеристик лазерного пучка 10.Управление шаговым двигателем и распознавание объектов в режиме реального времени 11.Основы виброакустического анализа 12.… свыше 20 шт.

10 Учебные стенды Направления, по которым возможно создание учебного стенда: измерение физических величин; обработка и анализ сигналов; теория автоматического управления; математическое моделирование; связь и передача информации.

11 Графическое программирование цифровых сигнальных процессоров TI Раздел I концепция DSP Что такое DSP Типовые характеристики Plug&Play платы на основе DSP Принципы программирования Платформы с DSP Texas Instruments Режим автономной работы Раздел II программирование DSP при помощи LabVIEW Возможности DSP Motor Module Порты ввода/вывода Модуль Digital Filter Design Раздел III изучение радиофизики при помощи DSP Цифровые сигналы, их спектры, временные окна Цифровая фильтрация Измерение корреляционной функции Измерение соотношения сигнал/шум Раздел IV DSP в качестве модульного прибора Эквалайзер Генератор сигналов стандартных функций Анализатор цифровых спектров Цифровой осциллограф Оборудование: отладочные платы NI Speedy-33, TI DSK6713 Starter Kit.

12 Системы технического зрения: учебный курс Раздел I. Основы систем технического зрения Принципы создания систем технического зрения. Программное обеспечение LabVIEW Vision Development Module и NI-IMAQdx. Раздел II. Подключение камер с различным интерфесом Подключение и использование аналоговых видеокамер. Подключение и использование камер с интерфейсом FireWire. Подключение и использование USB камер Раздел III. Основные функции обработки изображения библиотеки Vision. Использование морфологических функций. Анализ частиц и пространственная калибровка. Использование технологий технического зрения. Использование шаблонов. Использование функций работы с цветом. Координатные системы. Оборудование: аналоговая, цифровая Fireware и USB видеокамера

13 Системы технического зрения: оптический детектор движения Оборудование: аналоговая, цифровая Fireware, USB или Ethernet видеокамера Программное обеспечение: стенд поставляется с ПО, созданным на LabVIEW 8.5, и методическим описанием (теория и упражнения). Изучаются: Основы обработки изображений (гистограммные, морфологические преобразования, пространственная фильтрация и др.) Базовые алгоритмы детектирования движения Дополнительные функции (отслеживание траектории, распознавание оставленных предметов, определение момента разделения объектов и др.)

14 Системы технического зрения: распознавание изображений Оборудование: аналоговая, цифровая Fireware, USB или Ethernet видеокамера Программное обеспечение: стенд поставляется с ПО, созданным на LabVIEW 8.5, и методическим описанием (теория и упражнения). Изучаются: Основы обработки изображений (гистограммные и морфологические преобразования, пространственная фильтрация). Распознавание образов по шаблонам Поиск геометрических примитивов

15 Спектральный и корреляционный анализ сигналов Возможности системы: генерация сигналов базовых типов (гармонический, прямоугольный, треугольный, пилообразный, шумовой); изменение параметров сигнала (вид сигнала, амплитуда, частота, скважность…) во время генерации; возможность амплитудной и фазовой модуляции сигнала; возможность изменения частоты дискретизации ЦАП непосредственно во процессе генерации; отображение временной формы сигнала в реальном масштабе времени; изменение параметров АЦП непосредственно во время оцифровки; наложение на сигнал временных окон различных типов; измерение спектральной плотности мощности сигнала; расчет автокорреляционной функции сигнала; расчет отношения сигнал/шум по спектру и в полосе частот. Оборудование: многофункциональная плата сбора данных E или M-серии, соединительная панель BNC Программное обеспечение: стенд поставляется с ПО, созданным на LabVIEW 8.5, и методическим описанием (теория и упражнения).

16 Инновационный школьный практикум: Цифровой мир Оборудование: цифровой сигнальный комплекс AFS Программное обеспечение: стенд поставляется с ПО, созданным на LabVIEW 8.5, и методическим описанием (теория и упражнения). Задачи: «Изобретение телеграфа», «Хранение и кодирование цифровой информации», «Звук в жизни человека», «Телефонная связь», «Интернет и модемная связь»

17 Задачи: Активность сердечно-сосудистой системы Электрокардиограмма человека Температурная реакция организма человека Процесс потребления кислорода человеком Функция дыхания человека Слаженность работы сердца и легких человека Инновационный школьный практикум: Здоровье и жизнедеятельность человека Оборудование: система сбора данных AFS, датчики физических величин AFS Программное обеспечение: стенд поставляется с ПО, созданным на LabVIEW 8.5, и методическим описанием (теория и упражнения).

18 Разработка и внедрение готовых систем Промышленность –контрольно-измерительные системы, системы мониторинга и управления Наука –системы автоматизации эксперимента

19 Области специализации сбор, обработка, анализ и представление данных мобильные и распределенные измерения тестирование и прототипирование техническое зрение мониторинг и управление в режиме жесткого реального времени операторские интерфейсы управление перемещениями средства связи и коммуникации Создано свыше 20 систем сбора данных и управления измерениями на базе LabVIEW и оборудования National Instruments

20 ОАО «Позит» Правдинский опытный завод источников тока ЗАО «УралАлмаз», ООО «Лаборатория инновационных технологий» Институт океанологии РАН Zimag Tech Ltd (Израиль) ЗАО МНПО «Спектр» в/ч 35533, г. Железнодорожный, Московская область НИИ общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН Лазерный центр Братиславы (Словакия) НИИ физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН НИИ элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН ООО «Доцент» Учебно-инженерный центр «Экоинвент» НИИ спектроскопии РАН НИИ ФХБ им. А. Н. Белозерского МГУ География заказов Россия, Словакия, Израиль, Индия Заказчики

21 Достижения центра свыше 25 коммерческих проектов обучено более 100 человек из 20 организаций созданы 3 уникальных курса (DSP, Vision, PDA) осуществляем поставки 6 учебных стендов создано более 20 задач практикума по автоматизации поддерживаем популярный Интернет-форум по LabVIEW (1100 тем, 8800 сообщений) Подробная информация о центре представлена на сайте

22 Измерение светопропускания полимерных пленок под возействием напряжения Оборудование: плата ввода/вывода NI PCI-6040E В системе производился синхронный двухканальный сбор данных, последующий анализ формы сигнала с автоматической аппроксима- цией выделенного фрагмента данных, автоматическое сохранение результатов измерения и анализа в базу данных. Заказчик: институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова.

23 Система контроля добычи алмазов Промышленность: Система контроля добычи алмазов Заказчик: ООО «Лаборатория инновационных технологий» для ЗАО «Урал Алмаз» Оборудование: контроллер PXI-8196 шасси PXI-1030 плата ввода-вывода PXI-6251 система согласования сигналов Блок коммутации BNC-2090

24 Промышленность: Система управления движением глубоководного аппарата Оборудование: контроллер PXI-8186 модули ввода-вывода PXI: –PXI-6031E –PXI-6508 два контроллера Compact Fieldpoint cFP-2020 модули ввода-вывода cFP: –cPF-AI-100 –cPF-AO-610 –cPF-DI-330 –cPF-DO-403 –cFP-RTD-122 Заказчик: НИИ океанологии РАН

25 Промышленность: Автоматизированная система бесконтактной пайки Оборудование: Система Compact FieldPoint: Ethernet-интерфейс cFP-1804 модуль аналогового ввода cFP-AI-100 реле cFP-RLY-421 Заказчик: ОАО «Позит», правдинский опытный завод источников тока

26 Система автоматизации лазерной установки «возбуждения- зондирования» Наука: Система автоматизации лазерной установки «возбуждения- зондирования» Заказчик: НИИ спектроскопии РАН (Троицк) Оборудование: шасси NI PXIe-1062Q интерфейсный модуль PXI-Express плата аналогового ввода NI PXI-6115

27 Система измерения качества лазерного пучка Наука: Система измерения качества лазерного пучка Оборудование: система технического зрения NI CVS-1454 видеокамера IEEE-1394 Привод шаговых двигателей Заказчик: Лазерный центр Братиславы (Словакия)

28 Наука: Система ввода лазерного излучения в оптоволокно Оборудование: система технического зрения NI CVS-1454 видеокамера IEEE-1394 Привод шаговых двигателей Заказчик: Лазерный центр Братиславы (Словакия)

29 Система долговременного тестирования стабильности энергии лазерного излучения Оборудование: плата ввода/вывода NI PCI-6040E, фотоприемник, датчики температуры, влажности Заказчик: Лазерный центр в г. Братислава (Словакия) Система измеряет энергию лазерных импульсов с частотой повторения до 10 Гц в течение нескольких суток непрерывной работы лазерной системы. При этом контролируются параметры окружающей среды: температура и влажность воздуха в помещении.

30 Система тестирования гидравлических устройств Заказчик: Zimag Tech Ltd (Израиль) Оборудование: контроллер, RS-232 Создано сложное программное обеспечение с функциональностью: управление контроллером проведение измерений проведение калибровки многоуровневая авторизация администрирование доступа очереди проверки, подтверждения ведение базы данных образцов ведение базы данных настроек ведение базы данных тестов формирование нескольких типов отчетов, … Всего более 50 экранов

31 Оборудование: Дефектоскоп ВД-40, модуль NI USB-6008 OEM Дефектоскоп управляется по шине RS-232. На базе встроенной внутрь корпуса платы NI USB-6008 OEM реализован 2-канальный осциллограф с несколькими режимами развертки. Реализован полноценный интерфейс оператора с возможностью автоматического создания и распечатки четырех видов отчетов, а также система ведения базы данных измерений на ПК. Встроенный web-сервер обеспечивает доступ к БД и отчетам по сети. Модернизация электромагнитного дефектоскопа серии ВД-40 Заказчик: ЗАО МНПО «Спектр»

32 Автоматизированная система управления газоанализатором Заказчик: в/ч 35533, г. Железнодорожный, Московская область Оборудование: газоанализатор, плата NI USB-6009, модули согласования сигналов, датчики расхода, давления, температуры, влажности Автоматизированная система управляет напряжением газового разряда по временной зависимости напряжения произвольного вида, в виде кусочно- линейной или пилообразной функции, производится измерение температуры, давления, влажности и расхода газа.

33 Модернизация спектрофлуориметра AMINCO-BOWMAN. Заказчик: НИИ ФХБ им. А. Н. Белозерского МГУ Оборудование: спектрофлуориметр AMINCO-BOWMAN, плата NI PCI-6221, контроллеры шаговых двигателей KEMO m109 Модернизирована контрольно-измерительная часть спектрофлуориметра: управление шаговыми двигателями, калибровка, проведение измерений. Разработана система автоматизированного управления движением глубоководного спускаемого аппарата ROSUB-6000 ROV (Индия) по 6-ти координатам. Алгоритм написан на LabVIEW и предназначен для исполнения на Compact FieldPoint с контроллером cFP Система управления движением аппарата успешно прошла тестирование на устойчивость. Заказчик: Институт океанологии РАН Система автоматизированного управления движением глубоководного аппарата