Irányítástechnika és képfeldolgozás laboratórium

A tantárgy angol neve: Control Engineering and Image Processing Laboratory

Adatlap utolsó módosítása: 2008. november 6.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök informatikus szak, MSc képzés   

Autonóm irányító rendszerek és robotok szakirány   

Villamosmérnöki szak, MSc képzés   

Irányító és robot rendszerek szakirány   

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIM213 2 0/0/3/f 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kiss Bálint,
4. A tantárgy előadója

Dr. Kiss Bálint egyetemi docens

Prohászka Zoltán egyetemi tanársegéd

Szádeczky-Kardoss Emese egyetemi tanársegéd

Kertész Zsolt egyetemi tanársegéd

Dr. Vajda Ferenc egyetemi adjunktus

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Szabályozástechnika
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIMA11" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIMA11", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIIIMB03" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIMB03", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIIIMB04" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIMB04", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Robotok és irányítások elmélete

Valósidejű képfeldolgozás

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy a hallgatók jártasságot szerezzenek az irányítástechnika és képfeldolgozás témaköreiben elsajátított elméleti ismeretek gyakorlati alkalmazásában. További cél, hogy a hallgatók megismerjék az irányítástechnika és képfeldolgozás területén a kutatás-fejlesztési munka során alkalmazható korszerű hardver és szoftver eszközöket, szenzorrendszereket, valamint elsajátítsák azok hatékony használatát.

A tantárgyat sikerrel abszolváló hallgatók gyakorlati ismeretekkel és készségekkel rendelkeznek valós idejű operációs rendszerek programozásában; autonóm robotizált egységekben is alkalmazható navigációs rendszerek és érzékelők, illetve vizuális visszacsatolás és objektumkövetés eszközeinek alkalmazásában; mechatronikai rendszerek irányításának fejlesztéséhez használt gyors prototípustervező rendszerek használatában; képesek a feladatok megoldásához rendelkezésre álló korszerű fejlesztői környezetek szoftver és hardver elemeinek hatékony használatára.

8. A tantárgy részletes tematikája
  1. A QNX valós idejű operációs rendszer programozása. A QNX processzek létrehozása, indítása, leállítása, processzek közötti kommunikációs mechanizmusok és adatcsere, üzenetküldési mechanizmusok.
  2. Autonóm robot érzékelő rendszere és irányítása. Autonóm robotizált egység érzékelőinek működésének vizsgálata, mérésadatgyűjtés, kommunikáció, a környezet feltérképezése, a térkép feldolgozása, akadályelkerülést biztosító, ütközésmentes pálya tervezése és követése.
  3. Identifikáció és gyors prototípustervezés. Egy iparban is használt gyors prototípustervező keretrendszer hardver és szoftver elemeinek megismerése és használata. Ismeretlen szakasz dinamikus modelljének identifikációja mért jelek alapján, mintavételes szabályzó algoritmus tervezése és implementálása.
  4. Pozíciószabályzási körök vizsgálata. Egyenáramú motorral felszerelt pozicionáló mechanizmus szabályozása. A rendszer modellezése, paraméterek identifikációja mért jelek alapján, szabályzó tervezése és implementálása (Matlab – Simulink - Real-time workshop környezetben), a zártkörű működés vizsgálata.
  5. Robusztus és prediktív szabályozási körök vizsgálata. Nemlineáris, illetve bizonytalan modellparamétereket tartalmazó szakasz szabályozási körének vizsgálata. Robusztus és prediktív szabályozók tervezése, implementálása, működésük vizsgálata.
  6. Vizuális visszacsatolás vizsgálata. Strukturálatlan környezetben működő robot vezérlése vizuális visszacsatolással. Fix kamera és „kamera a kézben” konfigurációk vizsgálata. Kamera kalibráció. Szem-kéz rendszer együttes hibaanalízise 3D-ben ("look-and-move" és "visual servoing" működés összehasonlítása megadott szempontrendszer mentén).
  7. Önkalibráló navigációs rendszerek vizsgálata. Egyedi érzékelők (GPS, gyorsulásérzékelő, kamera) kalibrációja / hibaanalízise. Jellegzetes pontok robusztus követésére alkalmas képfeldolgozó algoritmusok implementálása. Modellautó szenzorfúziós navigációja – tesztkörnyezet vizsgálata, hangolása.
  8. Objektumkövetés. SSD algoritmus vizsgálata: optimális „differencia kép” meghatározása, a lineáris változásmodell hibaanalízise teszt képsorozatokon. Robusztusság vizsgálata a tesztkörnyezet különböző beállításainál: transzláció-, rotáció-, skálázás-, nyírás-, megvilágítás változás-, kitakarás invariancia biztosítása.
  9. Környezeti tér feltérképezése sztereo kamerakép alapján. Pozícióvisszacsatolt sztereo kamerapár segítségével történő háromdimenziós rekonstrukció. Epipoláris sík alkalmazása. Pontpármegfeleltetés. Sztereo geometria. Virtuális tér felépítése mozgás alapú sztereo kiegészítéssel.
  10. Teleoperáció és távérzékelés a virtuális cellában. A virtuális térben modellezett környezet paraméterei és objektumai alapján történő távoli, valós eszköz vezérlése. Sheridan modell. Visszacsatolt szabályzás kiegészítése lokális és távoli hurokkal. Késleltetések figyelembevétele. Predikció.
9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy 10 laboratóriumi mérésből áll, a mérések egyenként 4 órásak.
10. Követelmények Mind a 10 mérés elvégzése a szorgalmi időszakban legalább elégséges eredménnyel. A félévközi jegy a mérési osztályzatok átlaga.
11. Pótlási lehetőségek

Az elmulasztott vagy sikertelen mérések pótlására 2 pótmérési alkalmat biztosítunk a szorgalmi időszakban. A mérések pótlására a pótlási héten már nincsen lehetőség.

12. Konzultációs lehetőségek A mérések előtti héten a mérésvezetőnél, hallgatói igény szerint.
13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Kiss - Vajda - Prohászka - Kertész - Szádeczky: Mérési útmutató és segédlet az 1-10 mérésekhez. Elektronikus formában hozzáférhető jegyzet. Irányítástechnika és Informatika Tanszék.
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra40
Félévközi készülés órákra42
Felkészülés zárthelyire 
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása38
Vizsgafelkészülés 
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Kiss Bálint egyetemi docens

Dr. Vajda Ferenc egyetemi adjunktus

Prohászka Zoltán egyetemi tanársegéd

Szádeczky-Kardoss Emese egyetemi tanársegéd

Kertész Zsolt egyetemi tanársegéd