TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Transkript

1 tr

2 Úvodní slovo Technická univerzita v Liberci se od roku 1989 stala z řadové vysoké školy s ryze technickým zaměřením a dvěma fakultami uznávanou vysokou školou s respektem doma i v zahraničí, školou, která má dnes šest fakult a propojuje vzdělávání technické se vzděláváním humanitním. Technická univerzita v Liberci navazuje na první vysokou školu, která byla v Liberci založena v roce na Vysokou školu strojní (VŠS). Ta se od počátku ve své činnosti vzdělávací a vědecké orientovala na pěstování oborů typických pro průmyslovou výrobu v severních Čechách: strojírenskou technologii, konstrukci strojů a zařízení se zaměřením na textilní, oděvní, sklářské, keramické a další stroje a na textilní technologii. Jedinečnost spojení vysokého školství a tradice textilního průmyslu v širokém okolí spolupůsobily v tom, že v roce 1960 byla škola rozdělena na fakultu strojní a fakultu textilní a původní název Vysoká škola strojní na Vysoká škola strojní a textilní v Liberci (VŠST). Po roce 1989 byly na naší univerzitě v letech 1990 až 1995 zřízeny a akreditovány postupně další čtyři fakulty. Tyto skutečnosti spolu s nabízenými studijními programy ve vysokoškolském bakalářském, magisterském a doktorském studiu a spolu s vědeckovýzkumnou činností a spoluprací se zahraničím přispěly k tomu, že od 1. ledna 1995 byl škole zákonným ustanovením změněn název na Technická univerzita v Liberci (TUL). Technická univerzita v Liberci má dnes šest fakult: Fakultu strojní Fakultu textilní Fakultu pedagogickou Hospodářskou fakultu Fakultu architektury Fakultu mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Založením nových fakult vyšla univerzita vstříc požadavkům širšího regionu města na výchovu učitelů základních škol 1. i 2. stupně (v několika aprobacích i 3. stupně), na výchovu odborníků pro ekonomiku, řídicí a podnikatelskou činnost a založením fakulty architektury navázala na bohaté architektonické tradice Liberce. Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií reflektuje spojení elektroniky, kybernetiky a strojních oborů při uplatnění nejnovějších poznatků z fyziky, chemie a biologie. Díky podpoře samosprávných orgánů města a okresu získala univerzita nové budovy a mohla tak rozšířit výukové a laboratorní prostory a zejména vybavit náležitým způsobem univerzitní knihovnu a změnit ji v moderní informační centrum. Technická univerzita - spolu s kolejemi - tvoří dnes celek pro vzdělávání asi 5000 studentů v denním studiu. Kontaktní údaje Technická univerzita v Liberci Hálkova Liberec 1 Tel.: www: rektor@vslib.cz Výroční zprávy TU: Vedení univerzity Prof. Ing. Vojtěch Konopa, CSc. Doc. RNDr. Jaroslav Vild Prof. RNDr. Oldřich Jirsák, CSc. Doc. Dr. Ing. Zdeněk Kůs rektor prorektor pro studium a vzdělávání prorektor pro zahraniční styky, vědu a výzkum prorektor pro rozvoj a výstavbu Rozhovor s prof. RNDr. Oldřichem Jirsákem, CSc., prorektorem pro zahraniční styky, vědu a výzkum o současném a budoucím směru vědy a výzkumu na TU. Otázka: Kde získává univerzita prostředky na výzkum? Odpověď: Výzkum probíhá na univerzitě ve třech kategoriích. První kategorie jsou granty, druhá specifický výzkum a třetí je přímá spolupráce s firmami neboli doplňková činnost. V první skupině můžeme získávat granty na určité projekty. Poskytovatelem těchto grantů, které jsou zaměřeny převážně na základní výzkum, je především Grantová agentura České republiky. Dalším zdrojem mohou být granty nejrůznějších ministerstev, například z ministerstva školství, ale i z ministerstva průmyslu nebo zdravotnictví. Další skupinou, pro nás čím dále významnější, jsou granty z Evropské unie. Takové granty už máme a předpokládáme, že jejich podíl v budoucnosti výrazně poroste. Druhou skupinou je specifický výzkum, kde se pracuje na krátkodobých výzkumných projektech na základě momentálních potřeb a nápadů. A nakonec třetí skupina, která je tvořena přímou spoluprací s podniky. Otázka: Jaké jsou výhody pro školu a jaké pro podnik? Odpověď: Výhody pro školu jsou zcela zřejmé, výstupem takového výzkumu mohou být licenční smlouvy (vlastní patenty) a ty nám zaručují další prostředky. Samozřejmostí je, že veškeré výstupy výzkumu a vývoje můžeme zařadit i do výuky. Na těchto projektech navíc spolupracují diplomanti i doktorandi. Některá témata jsou velmi zajímavá a v budoucnosti budou velmi vyhledávaná a lukrativní. V neposlední řadě to je celková propagace školy, která s tímto výzkumem úzce souvisí. Otázka: Co byste doporučil podniku, který má zájem o užší spolupráci s vysokou školou? Odpověď: Víte, toto není dobře položená otázka. Vysoká škola má určité znalosti, dovednosti, kapacity a konkrétní podnik něco potřebuje. Jestliže se jejich zájmy potkají, potom je samozřejmě spolupráce výhodná pro obě strany. Je třeba, aby si podnik zjistil, co vysoká škola umí a aby vysoká škola to co umí nějakým způsobem inzerovala a propagovala. Jestliže je tato spolupráce navázána na seriózní úrovni, mají z toho pochopitelně užitek obě strany. Otázka: Jaké jsou překážky vzájemné spolupráce? Odpověď: Nejspíše to je české prostředí, kde jsme se ještě úplně nenaučili vzájemně spolupracovat. Je pravda, že my se teprve učíme komunikovat člověk s člověkem, podnik s podnikem, člověk s firmou atd. Řekl bych, že v tomto směru je ve světě situace podstatně vyvinutější, lepší. Jak schopnost vzájemné dohody, tak stupeň serióznosti partnerů. V extrémech tyto podmínky mohou vyústit v situaci, kdy nikdo nikomu nevěří a to žádné spolupráci neprospívá. V první fázi se to projeví tím, že není zájem poskytovat informace a bez 2 / 30

3 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií toho prostě spolupracovat nejde. U nás na univerzitě se tuto situaci snažíme řešit. V podstatě s každou firmou se kterou navazujeme spolupráci. První co podepisujeme je confidentiality agreement, neboli smlouva o utajení skutečnosti před třetími stranami. Tímto způsobem poskytneme firmě jistotu, že jestliže si nějaký výzkum nebo vývoj zaplatí, tak to bude pouze pro ni. Otázka: Jakým dalším způsobem může stát podporovat spolupráci firem a vysokých škol? Odpověď: Toto je velmi aktuální otázka. Vláda o tom stále uvažuje a v podstatě by měla udělat to, co je standartní v naprosté většině rozvinutého světa. To, co firma vydá na spolupráci s vysokou školou, by se jí mělo okamžitě (a to minimálně ve stoprocentní výši) odečíst z daní. Takové modely existují a velkou měrou motivují firmy ke spolupráci, protože je to samozřejmě pro firmu podstatně výhodnější. Toto je podle mého názoru směr, kterým by se vláda měla ve svých úvahách o formě podpory spolupráce ubírat. Bohužel tomu tak zatím není. FAKULTA MECHATRONIKY A MEZIOBOROVÝCH INŽENÝRSKÝCH STUDIÍ Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií (FM) byla založena na základě souhlasného výroku akreditační komise vlády ČR na 18. zasedání v Přelouči ve dnech 13. a 14. června 1995 a zřízena rozhodnutím senátu Technické univerzity v Liberci (TUL) ke dni 15. června Původní nabídka tří oborů inženýrského studia byla o rok později doplněna o možnost doktorandského studia v oboru Technická kybernetika, a to na základě schválení akreditační komise a následném rozhodnutí Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ze dne 24. dubna 1996, č. j / s prezenční formou studia. Na základě schválení akreditační komise a následném rozhodnutí Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy ze dne 15. ledna 2004, č. j / , byl akreditován studijní obor 1802R022 Informatika a logistika s prezenční formou studia. Standardní doba studia obou oborů je 3 roky. Po úspěšném složení státní závěrečné zkoušky, jejíž součástí je obhajoba bakalářské práce, získává absolvent titul bakalář" (Bc.) a může pokračovat ve studiu magisterských studijních programů vysokých škol v České republice i v zahraničí. Navazující magisterské studium bylo akreditováno ve studijním programu N 2612 Elektrotechnika a informatika ve čtyřech studijních oborech 3902T005 Automatické řízení a inženýrská informatika, 3906T001 Mechatronika, 3901T025 Přírodovědné inženýrství a 1802T007 Informační technologie. Všechny obory jsou akreditovány s prezenční formou studia. Standardní doba studia všech čtyř uvedených studijních oborů je 2 roky pro absolventy bakalářského studijního programu Elektrotechnika a informatika a 3 roky pro absolventy ostatních bakalářských studijních programů. Úspěšným složením státní závěrečné zkoušky, jejíž součástí je obhajoba diplomové práce, získá absolvent titul inženýr" (Ing.). V doktorském studijním programu P 2612 Elektrotechnika a informatika byly akreditovány studijní obory 2612V045 Technická kybernetika a 3901V025 Přírodovědné inženýrství. Oba obory jsou akreditovány s prezenční nebo kombinovanou formou studia. Standardní doba studia doktorského studijního programuje 3 roky. Úspěšným složením státní doktorské zkoušky a obhájením disertační práce získá absolvent titul doktor" (Ph.D.). Akreditační komise ČR zároveň prodloužila akreditaci stávajících pětiletých magisterských studijních oborů na dobu 6 let studia v těchto oborech. Za pozitivní stránky rozvoje fakulty lze pokládat kvalitní habilitační a jmenovací řízení, zlepšující se kvalifikační strukturu pracovníků fakulty, neklesající zájem o studium ve všech studijních programech, dobře založenou zahraniční spolupráci, řešení grantových projektů a výzkumných záměrů i spolupráci s průmyslem a Výzkumným centrem TEXTIL. Systematicky rovněž probíhá na všech katedrách rozvoj a modernizace odborných laboratoří a jejich počítačové podpory. Do tohoto rozvoje fakulta intenzivně investuje jak z prostředků získaných z Fondu rozvoje vysokých škol, tak z vlastních investičních zdrojů a prostředků výzkumných projektů. Kontaktní údaje Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Technická univerzita v Liberci Hálkova Liberec 1 Tel.: www: dagmar.militka@vslib.cz Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií v roce 2002 úspěšně akreditovala strukturované - bakalářský, navazující magisterský a doktorský - studijní programy 2612 Elektrotechnika a informatika a od akademického roku 2003/2004 přijímá studenty pouze do strukturovaných programů. V bakalářském studijním programu B 2612 Elektrotechnika a informatika byl v roce 2002 akreditován studijní obor 2612R011 Elektronické informační a řídicí systémy Vedení fakulty Doc. Dr. Ing. Jiří Maryška, CSc. Ing. Libor Tůma, CSc. Prof. Ing. Jaroslav Nosek, CSc. Ing. Dagmar Militká Marianna Hokrová děkan fakulty proděkan pro pedagogickou činnost proděkan pro vnější vztahy tajemnice fakulty asistentka děkana 3 / 30

4 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Organizační členění fakulty V následujících odstavcích budou stručně popsány jednotlivé katedry fakulty mechatroniky. Katedra elektroniky a zpracování signálů (KES) Katedra zajišťuje výuku předmětů analogové, číslicové elektroniky a v oblasti zpracování signálů. Studenti se seznamují s moderními přístupy konstrukce elektronických zařízení, včetně návrhu plošných spojů a návrhu zákaznických integrovaných obvodů, řeší úlohy v oboru umělé inteligence, např. při automatickém rozpoznávání řeči a obrazu. Výzkumná činnost je orientována na návrh a diagnostiku integrovaných obvodů a zpracování řeči (SpeechLab). Tato skupina patří k několika málo pracovištím v České republice, které se intenzivně zabývají otázkami řečové komunikace s počítači. Specializované laboratoře katedry Laboratoř pro vývoj a výrobu desek plošných spojů Laboratoř počítačového zpracování řeči Laboratoř elektroniky Katedra softwarového inženýrství (KSI) Katedra zajišťuje výuku řady předmětů v oblasti programového a technického vybavení počítačů a řídicích systémů. Učí studenty stavět databázové, grafické, síťové a internetové aplikace pro osobní počítače, a také vytvářet programové vybavení pro průmyslové mikropočítače a řídicí systémy, lokální i distribuované. Pro výuku informatiky vytváří kvalitní teoretický základ v předmětech o logice, algoritmech, automatech, umělé inteligenci, robotech atd. Specializované laboratoře katedry Laboratoř mikropočítačových aplikací Laboratoř robotiky Laboratoř grafických aplikací Katedra elektrotechniky (KEL) Katedra zajišťuje výuku v oblasti elektrotechniky, elektrických obvodů, elektrických strojů a pohonů, výkonové elektrotechniky a senzorů. Výzkum se orientuje na spolupráci s EU: piezoelektrické látky a jejich aplikace, moderní zdroje světla, metody řízení elektrických pohonů, výkonová elektronika a speciální aplikace elektromagnetických polí. Specializované laboratoře katedry Laboratoř rezonančních metod Laboratoř elektrických strojů a pohonů Laboratoř laserové interferometrie (ve spolupráci s katedrou fyziky, Fakulty pedagogiské) Pracoviště digitálních signálových procesorů (DSP) Katedra modelování procesů (KMO) Katedra zajišťuje výuku předmětů matematickofyzikálního základu a odborných předmětů oboru Přírodovědné inženýrství. Spravuje laboratoř geofyzikálních měření a zpracování obrazu. Výzkum je zaměřen na vývoj a implementaci modelů přírodních a technických procesů, a jejich řízení (ekologie, biotechnologie, hydrogeologie, šíření povrchových vod, piezoelektrické prvky, spalovací motory a části strojů). Na konci roku 2004 katedra zahájila budování laboratoří chemických a geochemických měření. Specializované laboratoře katedry Laboratoř geofyzikálního měření a zpracování obrazu Katedra elektromechanických systémů (KMS) Tato nově vytvořená katedra bude zajišťovat výuku nových předmětů, orientovaných na výzkum mechatronických systémů a podporujících technický charakter fakulty. Jejím úkolem bude i rozvoj oboru Mechatronika s cílem akreditovat stejnojmenný obor i v doktorském studijním programu a rozvoj spolupráce se Škoda Auto a.s. na dalším rozvoji oboru Mechatronika a navazující vědecko-výzkumné činnosti na základě rámcové smlouvy o spolupráci. Katedra aplikované informatiky (KAI) Katedra zajišťuje výuku předmětů z oblasti informačních technologií, především počítačových sítí, operačních systémů a programování. Garantuje aprobaci Informatika na Fakultě pedagogické TU v Liberci, v rámci Fakulty mechatroniky a mezioborových inženýrských studií se pedagogická činnost zaměřuje především na magisterský obor Informační technologie a nový bakalářský obor Informatika a logistika. Podílí se na výuce v anglickém jazyce pro Univerzitu Nisa. Výzkumná činnost směřuje především do oblasti počítačových sítí, jejich aplikací a distribuovaných výpočetních systémů. Katedra měření (KAM) Katedra zajišťuje výuku odborných předmětů v oblasti měření elektrických a neelektrických veličin, bezdotykových metod měření, laserové anemometrie, analýzy signálů a technické diagnostiky. Výzkumná činnost je zaměřena zejména na využití metod laserových anemometrií, měření vibrací a analýzu obrazu a na konstrukci snímačů a měřicích zařízení. Specializované laboratoře katedry Laboratoř měřicí techniky Laboratoř technické diagnostiky a analýzy signálů Laboratoř optických měřicích metod Laboratoř laserové anemometrie (společná laboratoř s KEZ FS TUL) Laboratoř počítačového zpracování obrazu Laboratoř laserové anemometre katedry měření FM. Katedra řídicí techniky (KŘT) Katedra zajišťuje výuku odborných předmětů v oblasti spojitého, diskrétního a logického řízení, identifikace systémů a jejich simulace. Výzkumná činnost je orientována na návrh řídicích algoritmů a jejich implementaci do průmyslových regulátorů pro řízení technologických procesů. 4 / 30

5 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Specializované laboratoře katedry Laboratoř spojitého řízení Laboratoř řídicích systémů Laboratoř logického řízení Výzkum a vývoj Vědecká a tvůrčí technická činnost na fakultě je zaměřena na následující oblastí: elektrotechnika, elektronika, řídicí technika, měřicí technika, výpočetní technika, umělá inteligence, mechatronika, matematické modelování procesů a přírodovědné inženýrství. Rozvoj oblasti vědeckovýzkumné a vývojové činnosti Fakulty mechatroniky a mezioborových inženýrských studií (FM) pro období 1999 až 2003 vycházel z dlouhodobého záměru FM, z obdobných záměrů Technické univerzity v Liberci a programů MŠMT ČR. Oba výzkumné záměry FM řešené ve výše uvedeném období byly na rok 2004 prodlouženy. Výzkumné záměry a výzkumné centrum V roce 2004 skončilo řešení výzkumných záměrů a výzkumného centra v oblastech: A1. Modelování, řízení a umělá inteligence A2. Mikroelektromechanické systémy A3. Optimalizace vlastností strojů a pracovních procesů A4. Výzkumné centrum TEXTIL. Praktické výstupy z tohoto výzkumného záměru jsou zmíněny v dalším textu tohoto dokumentu. Bližší informace je také možno nalézt na stránkách fakulty mechatroniky. Spolupráce s průmyslem Na konkrétních úlohách průmyslu spolupracují katedry s firmami: Škoda Auto a.s., Mladá Boleslav [Analýza EEG signálu s cílem určení příznaků snižování koncentrace a projevu mikrospánku řidiče. Naměřená data byla poskytnuta zadavatelem. Návrh a realizace elektronických částí. Analýza signálů z encefalografu] Siemens, ČR [Dokumentační a technická podpora při řešení disertačních a diplomových prací, obhájena diplomová práce: Košelja P.: Analýza řízení otáček elektrických pohonů firmy Siemens ovládaných pomocí analogové veličiny] Laboratoř elektrických strojů a pohonů katedry elektrotechniky FM. Piezoceram s.r.o., Hradec Králové [měření PZT piezoelektrických rezonátorů] CZ Sklopan Liberec a.s., Liberec [Měření tloušťky křemičitého gelu na skle. Identifikace a zpracování označených vad na skle. Realizace programového řízení s PLC. Realizace jednoúčelových řídicích automatů. Realizace programového řízení pro technologii (Sklopan, Rusko). Návrh, konstrukce a realizace modulů AD převodníků pro laboratorní přístroje (Rakousko). Řídící systém CNC stroje pro řezání skla (později doplněn o podavač skla) - spolupráce s firmou TG Drives Brno] Piezokeramika s.r.o., Libřice, resp. American Piezo Ceramics, Ltd. Mackeyville [měření PZT piezoelektrických rezonátorů] VÚTS a.s., Liberec [spolupráce na vývoji moderních textilních strojů] EL - PRO s.r.o., Liberec [pro projekční a konstrukční práce v elektrotechnice se používá CAE systém EPLAN 21] HYTOS a.s., Vrchlabí [elektromagnetické převodníky] DSP Analog Devices [aplikace signálových procesorů - Wien, USA, zapůjčení vývojových prostředků] TECO Kolín, s.r.o. [ověřování a implementaci algoritmů řízení] Peguform Bohemia, k.s., Liberec [Záznamník teplot ze dvou blízko od sebe umístěných čidel slouží pro analýzu teplotních změn na výlisku (nárazníku) v kritické oblasti formy. Rozšíření řízení dopravníku, vybavení stroje Branson při zavádění nové řady výrobků pro SUZUKI, rozpoznávaní výrobků vstupujících do lakovny a dalších.] Česká geologická služba [záznamník naměřených dat (teplot a tlaků) ve zkušebním vrtu] Lucra [internetový server pro sledování spotřeb energií v domácnostech] DIAMO s.p., Stráž pod Ralskem [vývoj a implementace algoritmů pro řízení sanace po chemické těžbě ve Strážském bloku] ČEZ, a.s. [Technická pomoc při specifikaci spolehlivostních požadavků. Systematické vyhodnocování poruchovosti. Školicí a expertní činnost] Transgas, a.s. [technická a konzultační pomoc při zavádění managementu spolehlivosti] Magistrát města Liberec [projekt podpory malého a středního podnikání, automatický hlasový informační systém InfoCity] Jablotron s.r.o., Jablonec nad Nisou [školení návrhového systému PSPICE] Aquatest a.s., Praha [vývoj technologií a řízení sanačních procesů] ASICetrum s.r.o., Praha [spolupráce v oblasti diagnostiky obvodů] Egger, Rakousko [vývoj a realizace měřícího zařízení] ABB, Mannheim, Německo [podíl na výzkumných aktivitách firmy] AMTEK s.r.o., Brno [aplikace signálových procesorů, převodníky neelektrických veličin] SVED, Liberec [vývoj obvodu měkkého rozběhu pro transformátory, další principy omezování zapínacího proudu] 5 / 30

6 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií CUTISIN s.r.o., Jilemnice [měřicí systém na základě analýzy obrazu] CUBE CZ s.r.o., Ferdinandov [konzultace v oblasti desek plošných spojů, vývoj jednoúčelových přípravků] CIT.CZ, s.r.o., ČR [vývoj programu pro rozpoznávání osob na základě hlasových charakteristik] Olympus C&S s.r.o., Praha [testování rozpoznávacího systému na datech pořízených digitálními záznamníky, adaptace rozpoznávače na konkrétního mluvčího] IET Warsaw, Polsko [společný vývoj a výroba Educhipu] Krajská nemocnice Liberec [měření EMC napájení RTG - onkologie] Krystaly a.s., Hradec Králové [příprava a optimalizace piezoelektrických rezonátorů] TU v Liberci [měření EMC pro energetiku: Husova F - 1) problém s přímotopy, 2) hledání závady ve staré instalaci; měření EMC pro KEZ-FS - solární panely] Steels, ČR [realizace elektrotechnického vybavení výrobní linky Rotis2, spuštění ověřovacího provozu linky] SchottMeissner, SRN [příprava dodávky dvou kusů strojů typu Rotis1] Teneo 3000 s.r.o., Smržovka [webový portál firmy] Některé konkrétní výstupy výzkumu a vývoje na FM Modelování hydrogeologických a transportněreakčních procesů Řešení úloh podzemního proudění na TUL začalo v přímé spolupráci se státním podnikem DIAMO Stráž pod Ralskem. Tento podnik prováděl v minulosti chemickou těžbu uranu v oblasti Stráže pod Ralskem a v současné době je řešena sanace kontaminovaných podzemních vod. Model umožňuje předpověď vlivu umělých zásahů, tj. např. množství těžených látek při daném umístění vrtů a rozvržení čerpání, což je důležité pro optimální provoz technologií při těžbě i sanaci. Vytvářený matematický model uvažuje děj z obecného pohledu a při zadání příslušných dat umožňuje řešit úlohy z jiných lokalit, případně i úlohy jiného fyzikálního charakteru popsané obdobnými rovnicemi (např. puklinové proudění, filtrační proudění v textilním materiálu). Detailní pohled na zájmovou oblast s vyznačením vyluhovacích polí pro těžbu. Pro řešení komplikovaných hydrogeologických úloh zahrnujících reakčně-transportní procesy v reál. geologickém prostředí nelze komerčně dostupný software využít. Důvodem jsou geometrická specifika geologických vrstev zvrásněných tektonickou činností, řada požadavků na zavedení okrajových podmínek a v neposlední řadě i mnoho matematických problémů, které situace indukují a pro které je nutné vymyslet originální postupy řešení. Současné modely nezahrnují zdaleka všechny aspekty sanace, individuální charakter chemických reakcí apod. Například ekologický vliv úložiště tekutých odpadů je nutné simulovat samostatně s mnohem větším okolím jako heterogenní systém s prouděním v hrázi, tak i podložím a s přihlédnutím k puklinám v hornině. Aplikace modelu při zatápění hlubinného dolu Hamr. Transport kontaminujících látek a chemických reakcí je nutno simulovat pomocí třírozměrných modelů pro velký počet chemických složek. Návrh efektivních sanačních strategií studované lokality zahrnuje řadu protichůdných hledisek, jako jsou hodnoty koncentrací látek obsažených ve zbytkových roztocích, míra potenciálního ohrožení zdrojů pitných vod, ekonomické náklady apod. Cílem tohoto výzkumného okruhu je vypracování několika variant matematického transportně-reakčního modelu, které budou obsahovat současně úlohu průsakového proudění podzemní vody, transport chemických látek, jejich reakce s horninovým prostředím a vzduchem v nenasycené zóně i vliv nehomogenity technologického roztoku. Jednotlivé fyzikálně - chemické děje budou řešeny časovým rozkladem úplného operátoru transportu a následnou superpozicí. Další rozsáhlou třídu problémů tvoří i v tomto okruhu optimalizační úlohy. Optimalizační úloha spočívá v nalezení takových okrajových podmínek, které zajistí nejvhodnější postup sanace ve smyslu zvoleného účelového funkcionálu. Okrajové podmínky pro řízení sanace budou tvořeny umístěním čerpacích stanic a jejich výkonem v závislosti na pořizovací ceně, nákladům na čisticí technologie a konečně i době nutné k dosažení přípustných hodnot kontaminantů. Modelování piezoelektrických a feroelektrických prvků Směr modelování piezoelektrických prvků se na katedře začal pěstovat v roce Navazuje na tradici, kterou zosobňoval prof. Ing. Jiří Zelenka, DrSc., který dlouhá desetiletí pracoval v oblasti vývoje piezoelektrických krystalových jednotek ve spolupráci s bývalou Teslou Hradec Králové, dnešními Krystaly Hradec Králové a.s. Cílem naší práce je právě nasazení modelu při vývoji a konstrukci piezoelektrických rezonátorů. Tato problematika s sebou nenese jen problémy aplikačního charakteru, ale i velice zajímavé problémy z 6 / 30

7 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií oblasti numerické matematiky. Souvisí se značnou rozsáhlostí algebraických systémů, které jsou generovány MKP modelem. Proto pracujeme i na vývoji metod a řešičů vhodných k řešení těchto problémů. Na obrázku jsou vyznačené vybrané módy kmitů podélně kmitajícího rezonátoru. V poslední době se velice perspektivně jeví pole aplikací modelu v oblasti modelování tenkých vrstev feroelektrických materiálů. Jedná se zejména o elektrické pole v blízkosti styku doménových stěn feroelektrik. Aplikací technologií tenkých vrstev feroelektrik je vývoj záznamových datových médií. Model je založen na popisu kontinua pomocí pohybových rovnic a rovnic pro elektrické pole. Na obrázku jsou vidět vybrané módy kmitů podélně kmitajícího rezonátoru. Je zobrazen jak kmit hlavní-podélný, tak kmity parazitní. Podstatné je najít takovou geometrii rezonátoru, ve které budou parazitní kmity mít dostatečný odstup od kmitu hlavního. Modelování a optimalizace návrhu strojních součástí Budeme vyšetřovat mechatronické výrobní systémy zahrnující pružné členy. Uvážíme-li nelineární vlivy vůlí v kinematických dvojicích mechanických systémů, které závisejí na charakteru vzájemných reakcí i kontaktním uspořádání, jsou výsledky dosažené obvyklým postupem numerické integrace matematického modelu v mnoha směrech ne zcela vyhovující. Je nutné hledat přesnější numerické metody integrace nelineárních rovnic s nelinearitami vyššího než druhého řádu. Souřadnice stavové matice jsou obvykle nelineární funkce zahrnující materiálové vlastnosti, pružné deformace součástí apod. identifikované buď měřením nebo numerickou simulací aplikací vhodného software MKP. Při numerické identifikaci budeme též užívat programové systémy ANSYS a ALGOR, které jsou na řešitelských pracovištích k dispozici, i vlastní programové produkty zaměřené především na vyhodnocení navržených kritérií a implementaci algoritmů optimalizačních strategií. Výsledky této části řešení projektu budou dále vyhodnoceny ve formě grafických výstupů průběhů jednotlivých souřadnic i ve formě výpočtu hodnot účelových funkcionálů, na základě kterých bude posuzována úspěšnost návrhu mechatronického systému. Navrhované algoritmy řízení budeme posuzovat kvalitou řízení, jeho robustností a citlivostí ke změně parametrů systému. Při řešení budeme vycházet jednak z algoritmů programového produktu MATLAB a jednak z algoritmů vypracovaných členy řešitelského kolektivu. Další část výzkumného záměru tohoto okruhu tvoří vyšetřování spolehlivosti a životnosti jednotlivých součástí systému na základě zkoumání a modelování vývoje trhlin při definovaném periodickém zatížení. V okruhu modelování strojních součástí byl výzkum přesunut od výpočtů v oboru mechaniky a pružnosti, kde jsou numerické softwarové nástroje vyvíjeny v komerční sféře, k výpočtu procesů stlačitelného proudění a chemických reakcí ve válci spalovacím motoru, kde se ukázal větší prostor pro nové poznatky a uplatnění výsledků. Mimoto jsme dosáhli výsledků v oboru analýzy spolehlivosti výrobních zařízení, kde trvá velká poptávka ze strany velkých firem jako Transgas a ČEZ. Hlasový diktát do počítače Na libereckém pracovišti byly postupně vytvořeny dva typy dekodérů pro rozsáhlou množinu slov: dekodér pro izolované promluvy a dekodér pro spojitou řeč. První nyní umí pracovat s izolovanými promluvami až do velikosti jednoho milionu slovníkových položek a je založen na optimalizovaném Viterbiho algoritmu pracujícím se stromovou strukturou slovníku. Druhý je určen pro spojitou řeč, jejíž dekódování je podpořeno jazykovým modelem ve formě vyhlazených bigramů. Vývoj obou systémů zahrnoval zejména řešení problémů automatické tvorby slovníků pro inflektivní jazyky, a to včetně výslovnostních variant, při jejichž odvozování byly použity evoluční algoritmy, dále vývoj metod pro tvorbu jazykového modelu, využití morfologických kategorií a relací při vyhlazování jazykového modelu a v neposlední řadě též experimentální práce s různými technikami parametrizace akustického signálu. Ukázka spojitého diktování (článek z MF Dnes Klaus : Smiřme se s minulostí). Systém pracoval se slovníkem o velikosti slov na PC Pentium 2,6 GHz (odezva 1 s). V roce 2003 jsme odborné veřejnosti představili prototyp prvního hlasového diktovacího systému pro češtinu. Jeho omezení spočívalo v tom, že bylo nutné text diktovat slovo po slovu, vždy s krátkou mezerou mezi slovy. Na druhé straně systém pracoval se slovníkem obsahujícím 400 tisíc nejčastějších slov a slovních tvarů, což už je téměř 99% celé slovní zásoby českého jazyka. Systém též umožňoval hlasem ovládané formátování textu a editaci chybně rozpoznaných slov. V roce 2004 byl tento systém dále rozšířen, zejména co se týče rozsahu slovníku ( slov), rychlosti a úspěšnosti správného rozpoznávání, která nyní činí kolem 90-93%. 7 / 30

8 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií V roce 2004 byl také představen funkční prototyp systému, umožňující diktování textu plynulou řečí, tj. po celých větách. Protože rozpoznávání spojité řeči je mnohem obtížnější a výpočetně náročnější úloha, současná výpočetní technika zatím systému umožňuje pracovat se slovníkem pouze do slov (na počítači s procesorem 2,5 GHz). Úspěšnost rozpoznávání se pohybuje kolem 80-90% správně rozpoznaných slov (v závislosti na typu textu). Rozpoznávání je podporováno složitým akustickým a jazykovým modelem, pro jejichž tvorbu bylo použito cca 40 hodin nahrávek řeči od cca 300 lidí a dále velké množství elektronických textů, na nichž se hledalo optimální složení slovníku a vztahy mezi jednotlivými slovy. Oba systémy mohou být okamžitě používány libovolnou osobou. Pro konkrétní osobu je též možné provést adaptaci (na základě několika desítek slov či vět), po níž se úspěšnost systému dále zlepší. Systémy pro lékařské aplikace Na základě požadavků lékařů byl v roce 2004 zahájen vývoj diktovacího systému určeného pro potřeby specifických lékařských profesí. Ve spolupráci s MUDr. Klimovičem z liberecké nemocnice byly řešeny zatím především otázky slovníku a výslovnostních pravidel pro oblast kardiologie. Multimodální analýza a syntéza řeči V rámci tohoto nového tématu byly řešeny dvě úlohy. První pro vývoj modelu automatické mluvící hlavy se schopností animovaného pohybu tváře a mluvících orgánů. Jako první byla vytvořena česká verze americké mluvící hlavy Baldi a po zkušenostech s ní i vlastní systém nazvaný Chatter. V letech (2003/2004) jsme zoptimalizovali jednotlivé parametry u tohoto modelu pro všechny české fonémy. Pro vylepšení přesnosti celého modelu plánujeme v budoucnu použít českou difónovou a později i trifónovou sadu. V budoucnu také chceme vytvořit test srozumitelnosti. V tomto testu srozumitelnosti chceme zjistit nakolik je tento model česky mluvící počítačové hlavy srozumitelný pro česky mluvícího člověka. Tento model mluvící hlavy bude použit i v našich dalších multimodálních projektech, kde je použita audio-vizuální syntéza řeči, rozpoznávání spojité řeči a dialogový systém. Takový projekt má využití v různých komunikačně-informačních systémech. Model mluvící hlavy může také pomoci sluchově postiženým při trénování výslovnosti. Rozpoznávání mluvčího a adaptace systému na mluvčího Potřeba řešení těchto úloh vznikla zejména při vývoji rozsáhlých systémů rozpoznávání řeči. Ty jsou sice navrženy tak, aby pracovaly nezávisle na konkrétním mluvčím, ale v určitých typech aplikací je vhodné, aby systém podle hlasu poznal mluvící osobu a případně se na její hlasové charakteristiky adaptoval. Výsledkem jsou algoritmy a funkční systémy pro identifikaci a verifikaci mluvčího, které pracují v reálném čase s cca 95%-ní úspěšností na testovací množině cca 100 osob. Na tyto výsledky navázaly práce týkající se adaptace akustického modelu pro konkrétní osobu (např. pro úlohu hlasového diktátu). Metody založené na kombinaci přístupů známých jako MAP a MLLR umožnily i pro velmi krátké adaptační záznamy (kolem jedné minuty) snížit relativní chybovost (tzv. Word Error Rate Reduction) o 20%. Tato metoda se ukázala jako velmi přínosná i v úloze automatického přepisu zpravodajských pořadů, kde výrazným způsobem snížila chybovost u často se opakujících řečníků. LOTOS - grafický návrh hlasové dialogové aplikace V roce 2000 byl v Laboratoři počítačového zpracování řeči zahájen projekt LOTOS. Jeho cílem bylo vytvořit grafický systém pro návrh počítačem řízených dialogů. Zpočátku šlo především o vymezení a ověření možností grafické platformy. Výsledkem více než roční práce je nyní produkt, který dokázal nahradit původní, skriptem ovládaný systém UNDIS. Při vývoji systému LOTOS se podařilo splnit oba hlavní cíle: vytvořit snadno ovládané prostředí pro rychlou tvorbu a editaci dialogů a zároveň rozšířit možnosti návrhu skutečných dialogových aplikací, zejména těch, které pracují po telefonu. LOTOS je zároveň otevřeným prostředím, které zaručuje rozšiřitelnost pomocí externích modulů (Plug- In) a při praktickém nasazení vykazuje velmi dobrou stabilitu. V současné verzi lze o systému hovořit jako o kompletním vývojové prostředí (IDE) pro návrh, testování a ladění dialogů. Blokové schéma grafického systém pro návrh počítačem řízených dialogů LOTOS. 3D model umělé počítačové česky mluvící tváře Chatter. Zároveň začala být řešena i opačná, mnohem složitější úloha - rozpoznávání řeči s podporou kamery snímající obličej mluvící osoby. Zde bylo nutné vyřešit řadu problémů zejména s automatickým vyhledáváním úst v obraze, s měřením parametrů jejich dynamicky se měnícího tvaru a s určením příznaků vhodných pro rozpoznávání (tzv. vizémů). První pokusy s rozpoznáváním byly konány zatím na množině padesáti slov a výsledky okolo 40% v případě, že byla použita pouze obrazová informace. Je třeba ovšem říci, že výzkum v této oblasti je nejen u nás ale i ve světě zatím v počáteční fázi. Prostředí systému LOTOS bylo navrženo s ohledem na dvě potenciální skupiny uživatelů: příležitostné návrháře, u nichž se předpokládá občasná modifikace existujících systémů a profesionální návrháře, kteří potřebují nástroj pro vývoj, editaci a ladění rozsáhlých dialogových aplikací. Na první skupinu se pamatovalo snahou o maximální jednoduchost a intuitivnost ovládání. Dialog se tvoří pomocí myši tak, že po kliknutí na vybraný typ v nástrojové liště se tento prvek automaticky připojí za dosud aktivní prvek. Okamžitě či kdykoliv později lze nastavit či změnit vlastnosti tohoto prvku. Lze říci, že systém LOTOS splňuje základní očekávání od 8 / 30

9 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií grafické návrhové platformy a navíc je v mnohém překonává, a to díky mnohým originálním přístupům, které byly poprvé představeny odborné veřejnosti v rámci světové konference Eurospeech. Především však jde o systém použitelný pro praktické, zejména telefonní aplikace s rozsáhlými dialogy, u nichž se předpokládá dlouhodobý provoz a zároveň častá modifikace údajů i částí scénáře. Od 1. listopadu 2001 slouží k přípravě a provozování hlasové telefonní služby InfoCity v Liberci. Její rozsáhlý dialog nabízející informace převážně z oblasti kultury, sportu a dopravy byl vybudován v systému LOTOS s použitím 138 prvků. Obsahuje celkem 32 prvků typu dotaz, 14 prvků realizujících syntézu, 28 prvků pro vyhodnocování výrazu, 19 přístupů do databáze, 12 přepínačů a 30 skoků. Doba nutná k vytvoření aplikace tohoto rozsahu se počítá na hodiny, maximálně dny, ne však týdny či měsíce jako v případě skriptem řízených dialogů. příspěvky pak jsou předány do modulu rozpoznávání řeči, na jehož výstupu se postupně objevuje textový přepis. Současná verze pracuje se slovníkem nejfrekventovanějších slov, a přepis 10 minut zpráv jí trvá přibližně 40 minut, tedy čtyřnásobek času. Systém pro automatiský přepis televizních zpráv. Grafická podoba systému LOTOS. Systémy pro automatický přepis rozhlasových a televizních pořadů V této aplikační oblasti se podařilo spojit několik dílčích témat, počínaje analýzou audio signálu, přes jeho segmentaci podle mluvících osob, automatickou identifikaci těchto osob, případnou rychlou adaptaci na jejich hlas a až po závěrečné rozpoznávání úseků řeči. Výsledkem jsou nejen publikace na nejprestižnějších světových konferencích, ale je to i ukázkový systém, který je schopen automaticky zpracovat kompletní zpravodajský blok v době, která je asi pětkrát delší než jeho trvání, přičemž přesnost rozpoznávání se pohybuje kolem 80% správně rozpoznaných slov. Největší chybovost vzniká samozřejmě u příspěvků natáčených ve velmi rušném prostředí s lidmi, kteří navíc mluví spontánní řečí s mnoha hovorovými výrazy. V této oblasti je český systém porovnatelný co do přesnosti i času zpracování např. se systémem LIMSI navrženým pro němčinu (oba systémy nyní pracují se slovníkem o velikosti slovních tvarů). Systém provádí následující operace: nejprve rozčlení záznam celého zpravodajského pořadu na části, které obsahují řeč, a na zbytek (zejména hudbu, znělky, atd.) Následně rozčlení jednotlivé zpravodajské příspěvky podle charakteru akustického signálu, zejména na části mluvené různými osobami. U těchto osob lze provést jejich identifikaci, což přichází v úvahu především u moderátorů a často se vyskytujících reportérů či významných osob. Jednotlivé MyVoice hlasové ovládání počítače Program MyVoice byl vyvinut s cílem pomoci zejména handicapovaným lidem v přístupu k počítačové technice a k informačním technologiím. Umožňuje totiž ovládat počítač a na něm instalované programy výhradně pomocí hlasových povelů. Těmito povely lze uskutečnit tytéž akce, k jejichž provedení by jinak byla nutná klávesnice a myš. Program umožňuje hlasové ovládání počítače všem osobám, které jsou schopny dobře vyslovovat krátké české povely a zároveň očima sledovat dění na obrazovce počítače. Ovládat lze jakýkoliv program určený pro operační systém MS Windows (od verze 2000 výše). Bližší informace o programu MyVoice a videoukázky dokumentující jeho možnosti lze získat na internetových stránkách distributora programu, firmy FugaSoft ( Více o programu nám může říci i vybraný článek z médií uveřejněný na internetových stránkách Českého rozhlasu: Program MyVoice pomůže handicapovaným lidem ovládat počítač hlasem [ ] Autor: Zdeňka Kuchyňová Program byl navržen tak, aby umožnil prakticky cokoliv, co dokážeme pomocí klávesnice nebo myši, udělat hlasem. Lze spouštět libovolný program, psát, malovat, telefonovat, spouštět radio a televizi, mailovat a používat internet, který pro handicapované lidi představuje často spojení se světem. Program pamatuje i na zábavu. A to vše se ovládá pomocí jednoduchých povelů. "Probuď se - spusť aplikaci - world - fráze - zpátky - fráze - dobrý den - čárka," předvedla program Dita Horokovská, která patří k prvním uživatelům. Ačkoli dívka nemůže kvůli postižení uchopit ani tužku, pomocí jednoduchých povelů může snadno surfovat po síti. "Můžu být víc samostatná, být na internetu, můžu psát dopisy, y kamarádům, můžu poslouchat písničky, koukat na televizi, prostě skoro všechno co se dá." 9 / 30

10 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií připravena i pro externí zájemce jako jsou vývojová pracoviště firem, soukromí vývojáři a školská zařízení. Uživatelské rozhraní programy MyVoice. Velkou výhodou programu je, že "umí česky", uvedl Jan Nouza z Laboratoře počítačového zpracování řeči Technické univerzity v Liberci. Zatímco pro některé světové jazyky, jako jsou angličtina, francouzština, němčina či japonština, existují komerčně dostupné produkty pro hlasový diktát už několik let, čeština zůstávala pozadu. "Je to samozřejmě velice složité a důkazem je to, že vlastně žádná velká firma jako IBM s tím prostě pro češtinu nepřišla, protože je to ohebný jazyk, má více než milion slov a tvarů. To je obrovský problém." Pro srovnání například angličtina má slovních tvarů pouze Pro slovo řidič vystačí se třemi tvary /řidič, řidiči, řidičův/. Čeština se všemi pády a skloňováním potřebuje tvarů 120. Dalším problémem je větný pořádek. V angličtině je poměrně pevně dán, v češtině se mohou slova ve větě přeskupovat a smysl se neztrácí. Otázkami řečové komunikace s počítačem se světový výzkum a vývoj začal zabývat v 60. letech. Profesor Nouza byl patrně v Česku prvním, který v roce 1981 vypracoval na toto téma diplomovou práci. "V roce 1993 jsem na Technické univerzitě v Liberci založil tým, který se tomu věnuje. V roce 1994 jsme představili první takový relativně jednoduchý kreslicí program ovládaný hlasem. A pak byly další etapy jako dialogový systém, kde můžete po telefonu mluvit s počítačem, prototyp diktovacího systému, systém pro přepis zpravodajských pořadů a tak dále." Jak si stojí Česká republika v porovnání se světem v této oblasti? "Myslím si, že stav výzkumu v ČR už je poměrně daleko. Pracujeme v několika evropských projektech a třeba v té oblasti automatického přepisu zpráv patříme k pracovištím, která dnes předávají zkušenosti některým dalším zahraničním pracovištím." PCB-LAB, Laboratoř pro vývoj a výrobu desek plošných spojů Laboratoř byla vybudována se záměrem podpořit výuku specializovaných předmětů fakulty mechatroniky. Její technologie byly koncipovány tak, aby bylo možné levně realizovat především kusovou výrobu. Je tedy vhodná a Prostory laboratoře PCB-LAB. Informace o technologických možnostech v kostce: desky můžeme vyrobit 1 nebo 2 vrstvé (resp. jednostranné a dvoustranné) maximální rozměr je 180 x 280mm (technologický panel 200 x 300) min. šířka (vodič/mezera) 250 um, tl. mědi st. 18um - standardní materiál FR4 skladem, (po dohodě i G200, IS410) standardní tloušťka 1.5mm, (po dohodě 0,5 až 2,5) prokovené otvory, nejmenší otvor 0,6mm (po prokovení 0,5) otvory prozatím v řadě 0.6, 0.8, 1, 1.3, 1.5, 2, 2.5, 3 mm (před prokovením) povrchová úprava suchá nepájivá maska (dry), pájitelný/snímatelný lak (tekutá nepájivá maska, snímatelná maska, HAL, servisní potisk zajišťujeme prozatím externě) obrysové frézování, drážkování, střihání na zákl. obrys dále provádíme návrh desek dle schématu, výrobu filmových předloh, gravírování atp... Řídící algoritmy, robotika, elektrické pohony a světelná technika V roce 2004 byly dále rozpracovány algoritmy přepínaných regulátorů pro regulované soustavy s více vstupními a více výstupními veličinami. Byly vyvinuty dva typy algoritmů, jednak algoritmy které obsahují více paralelních modelů a dosahují připojení optimálního regulátoru až v jednom diskrétním regulačním kroku po zjištění rozvážení soustavy, nebo algoritmy, které obsahují méně paralelních modelů a připojují optimální regulátor ve větším počtu regulačních kroků, který se blíží shora k řádu regulované soustavy. V oblasti robotiky se práce soustředily na prohloubení využitelnosti Ljapunovovské stability a exponenciální stability pro konkrétní typy robotů a pro jednotlivé typy úloh (bez vazby, vazba 1D a 2D). Rozvoj stávajících metod PID regulace s ohledem na možnost numerického odhadu dosažení předepsané přesnosti regulace z hlediska časového vývoje je na světové úrovni. Bylo dosaženo dalšího urychlení výpočtů 10 / 30

11 Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií optimálních trajektorií s horizontálním cílem výpočtu v reálném čase, včetně vybraných úloh s omezeními v pracovním prostoru. Současné parametry výpočtu jsou nejrychlejší v ČR a z 50% nejrychlejší ve světě. Byla provedena analýza algoritmů řízení robota z hlediska paměťových a časových nároků kladených na řídicí jednotku a stanovení kritérií pro výběr procesoru a dalších obvodů pro realizaci řídící jednotky konkrétního robota. Realizována byla dostavba mobilního robota (řízení stejnosměrných pohonů včetně připojení inkrementálních čidel, připojení základní desky počítače včetně procesoru, realizace dálkového řízení technologií Bluetooth a návrh a realizace obvodu pro měření vzdálenosti ultrazvukem). přírůstkem magnetizace nastaveném podle typu transformátoru. Metoda řízení rozběhu transformátoru zcela eliminuje zapínací proud transformátoru, přičemž je zajištěna minimální doba rozběhu (od 0,06 s). Tento unikátní princip je chráněn patentovou přihláškou PV Magnetovací impulsy jsou korigovány podle průběhu primárního napětí a tak je zajištěna bezchybná funkce s libovolnou zátěží sekundárního vinutí transformátoru. Laboratoř robotiky. V části Elektrické pohony byly nově navrženy způsoby řízení víceosých pohonů s využitím zejména při řízení stacionárního robota. Stacionární robot je navržen na bázi otevřeného systému, který umožní ověřovat nové algoritmy řízení a strategie polohování vyvinuté v rámci VZ 1464 a i jiných projektů. V části Světelná technika byl dokončen vývoj a stavba elektronického předřadníku pro nízkotlaké výbojky s oddělenou regulací proudů do jednotlivých žhavících vláken trubice a výbojového kanálu. Dále výsledkem vývoje bylo objevení nového způsobu omezení zapínacího proudu jednofázových transformátorů, včetně podané patentové přihlášky a konstrukce prototypu. Výsledky části Světelná technika jsou využívány na pracovišti CPAT UPS TOULOUSE, Výsledky budou dále použity pro optimalizaci návrhu nových typů předřadníků, které umožní snížit nepříznivé ovlivňování sítě z hlediska EMC. V oblasti technické diagnostické byly rozvíjeny metody pomocí wavelet transformace implementované na signálové procesory Analog Devices s uplatněním při analýze zvuku s návazností na automobilový průmysl. Byla vybudována laboratoř analýzy obrazu. Metody analýzy obrazu byly zaměřeny na diagnostiku vad textilních útvarů. Obvod měkkého rozběhu pro transformátory TrafoSTART TrafoSTART je elektronické relé určené ke spínání jednofázových transformátorů. Principem je kontrola magnetizace jádra transformátoru během rozběhu. V jednotlivých půl-periodách napájecího napětí je jádro přemagnetováno na opačnou polaritu s přesně definovaným Obvod měkkého rozběhu pro transformátory TrafoSTART byl oceněn čestným uznáním na veletrhu AMPER TrafoSTART je vhodný pro transformátory všech konstrukcí - EI, UI, C, toroidy a další. K jednomu obvodu je možno připojit skupinu paralelně spojených transformátorů různých typů. TrafoSTART je určen především pro často spínané transformátory a pro transformátory s vysokou pracovní indukcí a nízkými ztrátami. Obvod se snadno instaluje do přívodu primárního vinutí. Při zapojení ovládacího vstupu TrafoSTARTu může nahradit stykač transformátoru. Vestavěná funkce kontroly magnetizace během celé doby chodu transformátoru dovoluje bezproblémové provozování transformátorů s vyšší pracovní indukcí, které jsou menší, lehčí a levnější. Ethernetová multifunkční jednotka EMU-2 V řadě měření prováděného výzkumu, bylo nutno měřit obvodové veličiny transformátoru na různých vinutích najednou. Navržený způsob zpracování dat vyžadoval synchronní záznam oscilogramů všech měřených kanálů. Z důvodů použití těchto oscilogramů také jako vstupních dat pro simulaci bylo třeba kontinuálně zaznamenávat poměrně dlouhé časové úseky. Navíc numerický výpočet magnetické indukce vyžaduje vysokou přesnost měření napětí. To byly důvody k návrhu a výrobě měřicího zařízení EMU-2. Koncepce zařízení od začátku počítá s měřením na třífázových transformátorech, proto systém disponuje 11 / 30

12 Fakulta strojní značným počtem paralelních analogových kanálů. Každý z nich má oddělenou signálovou trasu a vlastní 16 bitový AD převodník Σ-. Jednotlivé převodníky všech kanálů jsou synchronizovány a dovolují záznam průběhů až do rychlosti 12,8 ks/s na každém kanále. předvývoje a také jeho pracovníci spolupracují s libereckou univerzitou. Společně s kolegy z Fakulty strojní z katedry strojírenské technologie hledají například nové metody opracování plastových výlisků. Peguform také připravil komplexní zadání pro doktorskou práci orientovanou na analýzu stávajících a na návrhy nových přístupů řešení tepelné bilance forem, nezbytných pro výrobu velkoplošných vzhledových dílů, jako jsou dveře, blatníky apod. Oba partneři také budou prohlubovat spolupráci v oblasti robotiky a to především díky otevření nové laboratoře inteligentních robotů na katedře sofwarového inženýrství. Podle Tůmy je zcela reálné, že firma bude laboratoře využívat jako vývojové pracoviště při řešení automatizačních úloh při výrobě. Nevyloučil, že univerzita bude mít možnost spolupracovat i v připravovaném moderním závodě na unikátní výrobu polykarbonátových skel. Ethernetová multifunkční jednotka EMU-2. Původní návrh předpokládal realizaci speciálních zpětnovazebních měření, například udržení sinusového průběhu intenzity magnetického pole. Jádro EMU-2 proto tvoří výkonný signálový procesor ADSP s aritmetikou v plovoucí řádové čárce a se špičkovým výkonem 120MFOPS. Dosud se nepodařilo realizovat potřebný výkonový budič, takže zpětnovazebná měření v prezentované verzi zařízení nelze provádět. Peguform prohloubí spolupráci s TUL Spolupráci s Technickou univerzitou v Liberci chce prohlubovat společnost Peguform Bohemia k.s., která ve třech závodech v Liberci, v Nymburce a v Libáni vyrábí plastové díly pro automobilový průmysl. Řekl to bývalý prorektor TUL a nynější technický ředitel společnosti Petr Tůma. Je v zájmu obou subjektů spolupracovat. Existuje již rámcová dohoda o spolupráci a tu se snažíme prohloubit a konkretizovat, uvedl Tůma. Dodal, že firma iniciuje zadání diplomových projektů, témat doktorských prací a pravidelně připravuje nabídku míst pro absolventy. Jsme schopni přijmout osm až deset absolventů ročně, upřesnil. Roční objem zakázek pro univerzitu se pohybuje kolem korun ročně. Firma Peguform Bohemia například realizovala s Fakultou mechatroniky a mezioborových inženýrských studií společný projekt automatického kódování výrobků v lakovně, který již přináší úsporu pracovníků v tomto stěžejním provozu libereckého závodu. Dalším zajímavým projektem, který nedávno katedra softwarového inženýrství řešila pro firmu Peguform, bylo automatické kontrolování kompletnosti dveřních výplní vyráběných pro vozy Suzuki metodami počítačového zpracování obrazu nebo řízení toku exteriérových dílů Škoda mezi vstřikovnou a lakovnou. Připraveny k realizaci jsou i další projekty. Je to například projekt Sběr a hodnocení dat o spotřebě surovin v dávkovacích zařízeních. Firma zatím spolupracuje s univerzitou na řešení jednorázových a aktuálních problémech, rýsuje se ale řada možností na spolupráci systematičtější, například v oblasti robotiky. Společnost Peguform se snaží nabízet automobilkám stále nové, cenově dostupné a technicky atraktivní výrobky. Aby liberecký závod dokázal rychle zavádět nové výrobní technologie, zřídil vloni 1. října útvar technologického FAKULTA STROJNÍ V roce 1953 byla v Liberci založena vysoká škola, která nesla název Vysoká škola strojní v Liberci. Výuka byla zahájena 1. října 1953 a do prvního ročníku tehdy nastoupilo 259 studentů, kteří prošli přijímacím řízením na Fakultě strojního inženýrství ČVUT v Praze. Strojní fakulta ČVUT v prvním období účinně podporovala libereckou vysokou školu poskytováním vlastních učitelů i další pomocí. Díky této spolupráci se podařilo položit dobré základy pro rozvoj pedagogické činnosti i vědeckovýzkumné práce. V roce 1960 byla škola rozdělena na Fakultu strojní (FS) a na Fakultu textilní a od tohoto roku nesla název Vysoká škola strojní a textilní v Liberci (VŠST). Fakulta strojní je nejstarší fakultou Technické univerzity v Liberci. V době svého založení byla zaměřena především na výchovu inženýrů pro obory textilního, sklářského a automobilového průmyslu. Postupem doby se její profil upravoval a rozšiřoval až do dnešní podoby, kdy je na fakultě strojní možno studovat: v bakalářském denním studiu obor strojírenství v inženýrském denním studiu pět studijních oborů, a to strojírenskou technologii, konstrukci strojů a zařízení, výrobní systémy, aplikovanou mechaniku a automatizované systémy řízení ve strojírenství v inženýrském dálkovém studiu tři studijní obory: strojírenskou technologii, konstrukci strojů a zařízení a výrobní systémy V 50. akademickém roce je zapsáno ke studiu celkem 1484 studentů, z toho 244 studentů do bakalářského studijního programu, 1113 do magisterských studijních programů a 127 studentů do doktorských studijních programů. Cizinců studuje na fakultě celkem 38. Dominantním studijním programem je stále pětiletý magisterský studijní program co do počtu studentů, tak i zájmu fakulty. Fakulta má dostatečný počet kvalifikovaných akademických pracovníků k samostatnému zajišťování akreditovaných studijních programů. Kvalifikační struktura akademických pracovníků odpovídá stavu, který je obvyklý v ČR. Na konci roku 2001 fakulta měla celkem 134 pracovníků (přepočtených na 100% úvazek), z toho 8,7 profesorů, 33,7 docentů, 44,19 odborných asistentů, 3,15 asistentů a 6,56 vědeckých pracovníků. Z celkového počtu 89,69 pedagogů je 47,2% profesorů a docentů. Téměř 40% 12 / 30

13 Fakulta strojní odborných asistentů má vědeckou hodnost CSc., Dr. nebo Ph.D. Fakulta strojní TU v Liberci se zabývá základním a aplikovaným výzkumem ve strojírenství se zaměřením na vědní obory aplikovaná mechanika, konstrukce strojů a zařízení, strojírenská technologie a výrobní systémy. Mezi hlavní výzkumné a vývojové činnosti vykonavatele se řadí konstrukční a procesní optimalizace výrobních a energetických strojů. Ke specifickým a dlouhodobě tradičně rozvíjeným směrům v rámci ČR patří zaměření na stroje a zařízení pro sklářskou a textilní výrobu, výzkum a vývoj plynových vznětových motorů a široce rozvinutý výzkum orientovaný na oblast aktivně řízených soustav pro vibroizolace strojů a zařízení s aplikací hydropneumatických pružících jednotek. Důraz je kladen na teoretický, experimentální a aplikovaný výzkum a vývoj nových materiálů a technologií. Kontaktní údaje Fakulta strojní Hálkova Liberec 1 Tel.: www: zdenka.machotkova@vslib.cz Vedení fakulty Doc. Ing. Petr Louda, CSc. Doc. Ing. Miroslav Malý, CSc. Doc. Ing. Jaroslav Beran, CSc. Pavla Kholová děkan fakulty proděkan pro pedagogickou činnost proděkan pro vědeckovýzkumnou činnost a zahranič. styky sekretariát děkana Organizační a výzkumné členění fakulty V následujících odstavcích stručně popíšeme jednotlivé katedry na FS a obory jejich vědecko-výzkumné činnosti. Katedra energetických zařízení (KEZ) Výzkum proudových a teplotních polí je základním dlouhodobě sledovaným programem směřujícím zejména do oblasti zkoumání koherentních struktur, turbulence, mezních vrstev, aerodynamických a termických nestacionarit, kavitace a aeroakustických interakcí. Patří sem i výzkum spotřeby paliv a energie a navazujících technik ochrany a tvorby životního prostředí, obnovitelných energetických zdrojů, s využitím optických měřících metod, termoanemometrie, technické diagnostiky a laserových měřících technik. Výzkum: dynamika tekutin mechanika tekutin tlakové proudění obnovitelné zdroje energie kavitace stabilita mezních vrstev biomechanika konstrukce energetických zařízení Know-how: výpočty proudění s pomocí metody FVM a FEM měření rychlosti a proudění metodami PIV, LDA, CTA měření absolutní teploty měření absolutního tlaku vysokorychlostní fotografování Katedra aplikované kybernetiky (KKY) Katedra aplikované kybernetiky vychovává strojní inženýry v oboru Automatizované systémy řízení a to ve dvou zaměřeních - Automatizace inženýrských prací a Automatizace řízení technologických procesů. Tyto obory pokrývají rychle se rozvíjející oblast automatického řízení výrobních procesů a oblast informatiky. Oba obory prohlubují a aplikují teoretické znalosti z matematiky, fyziky, teorie automatického řízení a výpočetní techniky. V oboru Automatizované systémy řízení ve strojírenství získává student znalosti z technické kybernetiky, používání automatizačních prostředků a počítačů v oblasti technické přípravy výroby, při informačním zabezpečování strojírenské výroby a pro řízení technologických procesů. Pracovníci katedry se též věnují práci s alternativními zdroji energie, jako jsou solární fotoelektrické panely a jsou zapojeni i do práce Textilního výzkumně vývojového centra sdružujícího pracovníky TU v Liberci a Výzkumného ústavu textilního strojírenství v Liberci. Současná orientace: analýza a syntéza regulačních okruhů s číslicovými regulátory vývoj interaktivních grafických aplikací pro prostředí X windows možnosti solárních kolektorů a jejich řízení informační technologie průmyslové sítě identifikace a simulace technologických systémů Katedra mechaniky, pružnosti a pevnosti (KMP) Výzkum se na katedře realizuje v oboru aplikovaná mechanika a je orientován převážně do oblasti vibroizolace mechanických soustav. Jedná se o základní a aplikovaný výzkum materiálů, komponentů a strojů z hlediska potlačování škodlivých vibrací, zejména s ohledem na interakci s člověkem jako biomechanickým systémem, kompozity a jiné netradiční materiály, experimentální a analytický výzkum mechanických vlastností anizotropních nelineárních materiálů, jejich matematické modelování, vývoj robotizovaných podvozků pro autonomní mobilní roboty, biomechanika, mechanika kmitavých systémů a stavba řízených dynamických systémů. Výzkum: statické a dynamické pevnostní analýzy pomocí metody konečných prvků (FEM) hodnocení materiálových vlastností experimentální výzkum tahových a tlakových namáhání únavové zkoušky a analýzy spolehlivosti kinematické a dynamické analýzy, syntézy a optimalizace 2D a 3D mechanismů matematické modelování a počítačová simulace modální analýza strojních součástí a systémů pomocí modelování a experimentálních přístupů 13 / 30

14 Fakulta strojní výzkum, vývoj a konstrukce pasivních a aktivních vibroizolačních systémů vibroizolační experimenty prototypů Vibroizolační systémy hydrodynamická laboratoř. Katedra materiálu (KMT) Dynamicky se rozvíjejícím výzkumem je materiálové inženýrství v oblasti aplikace nových materiálů pro konstrukci strojů a zařízení a pro aktivní ochranu povrchů. Pracoviště se zabývá zejména studiem vlastností slitin na bázi aluminidu železa Fe3Al a hodnocením, způsoby vytváření a vlastnostmi tenkých vrstev. Dále jsou zkoumány speciální polymery, kompozity a keramika jako materiály konstrukční. Výzkum: kovové materiály - intermetalický Fe3AI nekovové materiály - strukturovaná keramika, polymerický základ kompozitu NDT analýzy materiálové struktury povrchové vrstvy nanomateriály Know-how: tvorba vrstev pomocí PVD a CVD technologií tepelné zpracování materiálů nanokompozity studie vlastností tenkých vrstev koroze a vyhodnocování chemické odolnosti destruktivní a nedestruktivní testy materiálů zkoumání příčin materiálových poruch identifikace technických materiálů světelná a elektronická mikroskopie Katedra obrábění a montáže (KOM) Ve výzkumné činnosti se katedra zabývá teoretickými aspekty obrábění a jejich aplikací při optimalizaci řezného procesu z hlediska řezného nástroje, obráběného materiálu a řezných podmínek při soustružení, frézování a broušení. Dále pak řeznými nástroji, projektováním výroby, montáží, jakostí a strojírenskou metrologií. Výzkum: monitorizace obrábění vývoj inteligentních řezných nástrojů simulace procesu broušení monitorizace obrábění pomocí akustické emise Know-how: hodnocení technologických charakteristik a spolehlivosti řezných nástrojů hodnocení technolog. charakteristik řezných kapalin měření a hodnocení drsnosti povrchu u obrobených ploch určování řezných podmínek z různých hledisek a jejich optimalizace projektování montážních procesů a systémů analyzování a optimalizace pracovních procesů měření délek a úhlů Katedra strojů průmyslové dopravy (KSD) Výzkum spalovacích motorů je směřován do oblasti konverse vznětových motorů na zážehové, spalující směs propan-butanu nebo stlačený zemní plyn. Na předchozí výzkum plynových motorů navazuje základní výzkum spalování vodíku, který pokrývá významnou část výzkumné činnosti pracoviště. V oblasti stavby vozidel jsou sledovány pohony a systémy bezpečného provozu, zejména z hlediska zvyšování směrové stability vozidla prostřednictvím nezávislého řízení všech kol. Výzkum: Zkoušení plynových motorů. ekologické parametry pístových motorů, alternativní paliva a vývoj plynových pohonů tvorba vznětových a spalovacích procesů v pístových motorech, výfukové emise pevnostní analýzy pohonů a vozidel, nové koncepce pohonů a vozidel převodové systémy k přenosu energie transportních strojů a energetických strojů (kolová vozidla, kolové nakladače, nákladní automobily) Know-how: výzkum, vývoj a konstrukce spalovacích motorů, obzvláště plynových a jejich příslušenství speciální měření na spalovacích motorech - analýza spalovacího procesu a další komplikované úkony pohonů pomocí visiorekordéru - analýzy termodynamických dějů u spalovacích motorů testování činnosti spalovacích motorů - měření výkonových parametrů a měření emisí v akreditované zkušební laboratoři technická diagnostika, měření a analýza hluku a vibrací, analýza vibrací motorů - pilotní pracoviště 14 / 30

15 Fakulta strojní Katedra sklářských a keramických strojů (KSK) K nosným vědeckovýzkumným zaměřením v oblasti konstrukční optimalizace sklářských strojů patří formulace koncepčních směrů v oblasti počítačových simulací automatické sklářské výroby se zaměřením na procesy tvarování skloviny a robotizované manipulace s tvarově členitými výrobky a polotovary ze skla. Výzkum: konstrukce strojů pro sklářský průmysl počítačová simulace šíření teplotních polí a procesů během odlévání skla a během následné manipulace konstrukce manipulačních zařízení a průmyslových robotů použití fraktálové geometrie a statistických nástrojů pro zpracování naměřených dat Know-how: monitorizace procesu formování roztaveného skla optimalizace sklářských forem a konstrukce razníků optimalizace formovacího procesu optimalizace manipulačních toků konstrukce a optimalizace efektoru a periferních jednotek pro manipulaci se sklem vývoj software pro popis strojních časů, defektů a označování povrchů Katedra strojírenské technologie (KSP) Výzkumné aktivity ve vědním oboru strojírenská technologie jsou zaměřeny do oblastí slévárenství, tváření kovů a plastů, svařování a obrábění. Sledovány jsou tepelné procesy mezi výstřiky a plastikářskými formami, resp. odlitky a slévárenskými formami a jejich vliv na utváření struktury a vlastnosti výrobků. Výzkum a vývoj nových technologických procesů orientovaný na nové materiály současnosti (plasty, kompozity, slitiny hliníku, vysokopevnostní plechy, apod.) probíhá v interakci s výzkumem napěťových stavů. Součástí výzkumu je zpřesňování hodnot tepelně-fyzikálních veličin nejen kovových kompaktních materiálů, odlitků a forem, ale především materiálů forem tvořících disperzní prostředí (kapilárně pórovitá tělesa). Významnou součástí je výzkum svařovacího procesu MAG a odporového bodového svařování. Technologický výzkum zahrnuje optimalizaci řezných podmínek při třískovém obrábění s inteligentními řeznými nástroji, sledování obrobitelnosti kompozitních a intermetalických materiálů, simulace dokončovacích procesů obrábění a monitorizace obráběcích procesů s užitím akustické emise. Výzkumné aktivity v oblasti nových výrobních metod zahrnují aplikační výzkum pro rychlé modelování (Rapid Prototyping) metodou FDM (Fused Deposition Modelling) se zaměřením na metodiku dělení 3D modelu při jeho rychlém prototypování a následném přesném spojování finálního prototypu. Výzkum, Know-how: tavení a lití litin a hliníkových slitin měření teplotních polí ve formách, měření smršťování při tuhnutí hodnocení vlivu tepla a mechanických procesů na konečné vlastnosti svarů vyhodnocování parametrů svarů u nových konstrukčních materiálů analýza zdroje defektů svarového spoje monitorizace odolnosti svarových parametrů a vyhodnocování kvality svařování litin, renovace opotřebených komponentů pomocí povrchových úprav monitorizace parametrů obloukového svařování, optimalizace parametrů GMAW, stabilizace procesu vliv teplotních a mechanických procesů na konečné vlastnosti a smršťování plastových dílů, speciální metody vstřikování tavení polymerů, experimentální měření teploty během výroby, teplotní analýza nástrojů, optimalizace technologických procesů (stabilita, p- v-t diagram) simulace vstřikování, simulace lisování plechů vyhodnocování formovacích diagramů a vysokorychlostních diagramů, deformační analýza lisování testování tribologie pomocí různé specifikace teploty, tlaku a rychlosti vyhodnocování maziv vyhodnocování lepidel, zejména pro lepení kovů u automobilů Katedra částí a mechanismů strojů (KST) Výzkum vibroizolačních systémů je zaměřen na potlačování vibračních emisí působících na člověka jako obsluhu stroje a dopravního prostředku, na ochranu strojů a budov, snížení akustických emisí a zlepšení pracovního prostředí obsluhy strojů. Součástí výzkumu vibroizolačních prvků jsou zejména řízené a neřízené tlumiče, pneumatické pružiny a hydropneumatické prvky. V poslední době se soustřeďuje pozornost na nové kompozitní a pěnové materiály. Výzkumná činnost v oblasti výrobních systémů je zaměřena na adaptivní řízení strojů a vibroizolačních systémů s využitím moderních automatizačních prvků a robustního řízení. Výzkum: řízené a neřízené mechanické systémy vibroizolace strojů především s použitím pneumatických pružin výzkum a vývoj pneumatických pružin únavové zkoušky ozubení, obzvláště nekruhová ozubená kola výpočty a optimalizace součástí a mechanismů Know-how: kontrola konvenčních výpočtových metod součástí pomocí metody konečných prvků (FEM) parametrické modelování lineární a nelineární mechanické vazby měření mechanických vlastností řízení mechanických systémů Katedra textilních strojů (KTS) Výzkum v oblasti textilních a oděvních strojů je cíleně orientován na optimalizaci extrémně namáhaných konstrukčních uzlů a mechanizmů tkacích, pletacích a šicích strojů a na spolehlivost a kvalitu navíjecích a odvíjecích procesů příze a soustavy nití. Stěžejní je výzkum nových principů a systémů strojů a zařízení pro textilní strojírenství. Výzkum: výzkum dynamického chování základních mechanismů tkalcovských, šicích a listových strojů, matematické modely a experimenty 15 / 30

16 Fakulta strojní optimalizace a inovace vybraných sestav textilních strojů a jejich vliv na zpracování textilu vývoj a testování zařízení pro analýzu dynamických charakteristik na rámech tkalcovských strojů a zařízení pro analýzu setřásání výzkum navíjení a odvíjení vláken (zařízení pro regulaci tažných sil u nenavinuté příze, optimalizace balení na spodním vřetenu šicích strojů, nestacionární modely odvíjení příze) Know-how: výzkum nových principů textilní technologie konstrukce textilních a jednoúčelových strojů matematické modelování procesu navíjení a odvíjení komplexní konstrukce mechanismů a mechanických systémů (syntézy, kinematické a dynamické analýzy, simulace, optimalizace, měření, experimenty) počítačově podporované modelování a analýza strojů a mechanismů s elastickými spoji a tělesy teoretický a experimentální výzkum dynamického chování mechanismů a mechanických systémů pevnostní analýzy a optimalizace pomocí software FEM, aplikace CAD Katedra výrobních systémů (KVS) Ve výzkumu obráběcích strojů s vysokou dynamikou se pracoviště zabývá zvyšováním přesnosti dráhového řízení při součinnosti více pohonů, numerickou simulací a analýzou vlastností servopohonů. Jsou řešeny nestandardní úlohy např. dosažení žádané přesnosti broušení klikových hřídelí interpolací pohybů brusného kotouče a obrobku. programování CNC strojů simulace v MATLAB-SIMULINK software AlphaCAM pro CAM CNC simulace ve WITNESS Spolupráce s průmyslem V doplňkové činnosti, převážně výzkumného charakteru, dosáhla fakulta v tomto roce velmi dobrých výsledků. Vedení fakulty má zájem na tom, aby se doplňková činnost soustředila na aplikovaný výzkum a vývojové práce. Servisní úkoly požadované průmyslovou praxí jsou svým rozsahem zanedbatelné. Hlavním cílem doplňkové činnosti je využít tvůrčí potenciál akademických pracovníků ve výzkumné a vývojové činnosti mimo oblast grantových úloh, výzkumných center a výzkumných záměrů. Vedení fakulty doplňkovou činnost podporuje, protože je vhodnou průmyslovou praxí pro pedagogy podporující jejich odbornou kvalifikaci. Je zdrojem témat diplomových prací pro studenty a slouží k získání hmotných i finančních prostředků pro zabezpečení provozu laboratoří a kateder. Současně umožňuje alespoň částečně přiblížit příjmy pedagogů úrovni průmyslu a snižují se tak rizika jejich odchodu. Přehled doplňkové činnosti za rok 2004 je shrnut v následující tabulce. Katedra Úlohy Výnosy celkem /Kč/ KMP 0 0 Významní odběratelé KSP Škoda Auto, Peguform, FUCHS, Zeller-Gmelin, NITTO KMT Technocoat BRD, Škoda Auto, Recticel KEZ BVD Pece KKY 0 0 KST KOM Novoplast Grammer, Peguform Liberec, Škoda Auto, Prodeco KSD DAKO CZ, BEZ Motory KSK Festo KTS MUS Most, Kimberly Clark KVS Wilkinson SWORD, ZVVZ DFS Σ Výzkum: 3D CNC stroj - prototyp -Rapid Prototyping. konstrukce obráběcích a montážních strojů a jejich automatizace hydraulické mechanismy elektrické a elektrohydraulické mechanismy informační a materiálové toky ve výrobních systémech Rapid Prototyping, Reverse Engineering Know-how: měření 3D, optické scanování Některé konkrétní výstupy výzkumu a vývoje na FS Automatická vzorkovací stanice Článek převzat z Důlní noviny dne 25. března 2004 Výrobce tuhých paliv musí prokázat zákazníkovi, že dodané palivo odpovídá kupní smlouvě (účtované ceně) a požadavkům veřejnoprávních předpisů. Nejde zdaleka o problém nový. Dnes jej nazýváme povinností prokázat shodu. Obtížnost prokazování roste s výkony technologie. Musí se připravit vzorek věrně reprezentující vlastnosti dodávky, 16 / 30

17 Fakulta strojní protože sebelépe vybavená laboratoř nepodá důkaz o vlastnostech paliva, nedostane-li reprezentativní vzorek. Proto jsou postupy vzorkování přísně sledovány největšími odběrateli paliv a najatými kontrolními firmami a archivují se rozhodčí vzorky až po dobu 30 dnů. Mostecká uhelná společnost je dnes firmou nejlépe vybavenou vzorkovací technikou. V některých případech, třeba u automatické vzorkovací stanice Hrabák, jde o naprosto unikátní zařízení, které v ČR nemá obdoby. Díky tomu disponuje Mostecká uhelná společnost dokonale průkaznými argumenty o vlastnostech své produkce. V rámci Technické univerzity v Liberci se zhotovují i přístroje využívané v průmyslu. Na snímku zámečník Zděněk Šrytr (zleva) a pedagog Jaroslav Kopal. Na území dnešní ČR se vývojem a výrobou vzorkovací techniky zabývalo několik podniků. Nikdo z nich však nedokázal plně vyhovět výkonnostním a prostorovým podmínkám hnědouhelných úpraven uhlí. Po roce 1989 byl tehdejší DÚK, s.p. konkurenčním prostředím donucen nakonec sám řešit chronický problém celého hnědouhelného hornictví - automatizaci vzorkování vlastní produkce. Problém byl v našem případě ještě umocněn vysokými výkony technologie. Nápad Milana Samka zapojit do řešení Vysokou školu strojně textilní v Liberci byl přijímán zpočátku všeobecně skepticky a vnímám spíš jako projev určité bezmocnosti. Při ověřování prototypu automatického vzorkovacího zařízení VŠST Liberec jsme se proto zcela záměrně vyhnuli velmi náročným podmínkám a nasadili jej v roce 1993 do relativně mírných podmínek Pc prachu na PD N10 v ÚUK, kde mělo pár týdnů až měsíců předvádět své ctnosti i nectnosti. Ke všeobecné spokojenosti zařízení úspěšně absolvovalo atestaci a pár týdnů se nakonec protáhlo na deset let. Poctivě sloužilo i přes zvýšení rychlosti pásového dopravníku N10 nad původní projektovanou mez," vzpomíná Eduard Pelc, vedoucí oddělení jakosti a metrologie z ředitelství Mostecké uhelné společnosti, na začátek velmi plodné spolupráce s libereckými akademiky. Vysoká škola strojní a technická v Liberci se mezitím stala Technickou univerzitou v Liberci. Spolupráce pokračovala a výsledkem bylo čtrnáct automatických vzorkovacích stanic s celkem sedmnácti odběrovými zařízeními ve stále těžších podmínkách. Došlo k zajímavému paradoxu, kdy významný podíl všech vzorkovacích stanic se vylíhl v oboru, ve kterém by to nikdo nečekal, a univerzita dosáhla postavení jednoho z největších výrobců vzorkovací techniky v ČR," vzpomíná Pelc a dodává: Tajemství úspěchu bylo v tom, že šťastný nápad svedl dohromady na obou stranách správné lidi, kteří dokázali vždy vyhovět potřebám druhého. To platí pro libereckou univerzitu i pro Mosteckou uhelnou, která musela respektovat, že škola je v určitých směrech oproti běžným dodavatelům omezena. Tento přístup nám zajistil dostupnost originálních řešení. Jejich autoři, docent Jiří Mrázek, docent Jaroslav Beran a profesor Vladimír Prášil, se naopak nenechali odradit žádnými technickými a administrativními překážkami, kterých bylo, zejména zpočátku, dost. Vstřícně se stavěli ke všem našim kritickým připomínkám, které řešili s potřebným nadhledem a nepodléhali přitom žádným komerčním tlakům. Díky tomu můžeme po deseti letech intenzivní spolupráce konstatovat, že Mostecká uhelná se v ČR stala podnikem nejlépe vybaveným vzorkovací technikou." V současné době Mostecká uhelná společnost již dokončuje vybavení svých provozů automatickou vzorkovací technologií. Rádi přiznáváme, že bez spolupráce s Technickou univerzitou v Liberci bychom dnešní vysoké úrovně nedosáhli," dodal Pelc. Technologie výroby tvarově složitých produktů užitkového skla Řešitelský tým má v oblasti počítačových simulací automatické sklářské výroby špičkovou evropskou a srovnatelnou světovou úroveň prověřenou positivními ohlasy a konfrontací na kongresech a konferencích. Problematika optimalizace konstrukce tvarovacích nástrojů a robotizované manipulace s tvarově členitými výrobky ze skla byla úspěšně řešena v letech v rámci výzkumného záměru MSM , v rámci VZ MSM byla řešena problematika efektivního hodnocení vlivu technologických parametrů na vývoj teplotních polí a v rámci řešení VZ MSM došlo k rozpracování metodiky matematického modelování technologických procesů s akcentem na tvarování skla. Publikační výstupy řešitele jsou ceněným vkladem do poznání fyzikální podstaty a podmínek aplikačního užití termomechanických procesů automatické výroby skla. Ssklářská forma vycházející z koncepce řízeného chlazení, která byla vyvinuta na našem pracovišti. V rámci průmyslového grantu MPO ČR č. FA E2/086, jehož nositelem byla Sklo Bohemia, a. s. Světlá nad Sázavou a spoluřešitelem katedra sklářských a keramických strojů fakulty strojní TU v Liberci, byla v letech vyvinuta a zavedena světově unikátní technologie výroby extrémně velkých a tvarově složitých výrobků užitkového skla 17 / 30

18 Fakulta strojní z olovnatého křišťálu o hmotnosti 3000 až 5000 g a výšce až 16, jejíž zvládnutí umožnilo výrazně se prosadit nabídkou výjimečného sortimentu na exportně náročných trzích, zejména v USA. Robotizovaná manipulace s výrobky (ze skla) Popis technologie Manipulační procesy ve sklářském průmyslu je třeba řešit s důrazem na mechanické vlastnosti manipulovaného objektu - skla, kdy během manipulace může docházet k poškození povrchu, k tvarovým změnám žhavých výrobků ze skla, či dokonce k jejich destrukci. Tyto základní problémy lze komplexně řešit pomocí virtuálního matematického modelu a poté optimalizovat konstrukční řešení úchopných hlavic včetně nastavení kinematických parametrů manipulačních zařízení. Hlavní přednosti a inovační aspekty technologie Inovačním aspektem je využití počítačové simulace pro komplexní řešení manipulace s daným sortimentem výrobků ze skla včetně popisu kontaktních vazeb. Hlavní předností je efektivní využití výsledků k optimálnímu konstrukčnímu řešení úchopných hlavic, dále možnost predikce kolizních stavů, které mohou způsobit poškození manipulovaného objektu. Optimalizace robotizované manipulace s výrobky ze skla. Jakou spolupráci můžete nabídnout? bezkontaktní měření deformací laserovými optickými snímači zpracování experimentálních dat včetně frekvenční analýzy zpracování virtuálního modelu pro danou soustavu či problematický konstrukční uzel optimalizaci kinematických parametrů (zrychlení, rychlost) manipulačních zařízení pro minimální zatěžování manipulovaného objektu s přihlédnutím ke konstrukčnímu provedení úchopné hlavice řešení kontaktní úlohy v procesech manipulace i průmyslových aplikacích obecně a to jak z hlediska statického tak dynamického namáhání V současné době je k dispozici verifikovaný model manipulační úlohy s tabulemi skla s přihlédnutím k specifickým mechanickým vlastnostem skla. Mimo to, Katedra sklářských a keramických strojů aktivně spolupracuje s předními firmami sklářského a keramického průmyslu. Pro přiblížení uvádíme příklady spolupráce za roky Šetrná manipulace s drobnými výlisky ze skla Objednatel: Preciosa a.s., Jablonec n. Nisou Kvantitativní popis rysatosti dírek a jakosti povrchu výlisků Objednatel: Preciosa a.s., Jablonec n. Nisou Spoluřešitelský grant: Uplatnění moderních metod numerické simulace v procesech výroby a zpracování plochého skla Objednatel: a. s. Glaverbel Czech, Teplice a Splintexem Czech, a. s. Chudeřice Studie nového způsobu tvarování lustrových ramen Objednatel: Sklárny Kavalier, a.s., Sázava Analýza vývoje teplotních polí v razníku TETRIS 14" Objednatel: Sklo Bohemia a. s., Světlá n. Sázavou(Rozpracováno) Vyhodnocování časových řad provozních veličin a posouzení jejich vzájemných vazeb pomocí metod fraktálové geometrie a statistické analýzy Objednatel: Glaverbel Czech, Teplice Studie řešení operace třídění a manipulace s výrobky na výstupu z chladicí pece Objednatel: Preciosa a.s., Jablonec n. Nisou Studie možností kvantitativního definování rysatosti povrchu výlisků a píchané dírk. Objednatel: Preciosa a.s. Pevnostní kontrola otočného komplexu OK Objednatel: MZ Liberec, s.r.o., Liberec Plynofikace MHD Výsledky výzkumu a vývoje byly uplatněné při přestavbách autobusů na propan-butan v dopravním podniku měst Mostu a Litvínova v rámci plynofikace MHD, ukončena v roce 2000 (89 autobusů). V roce 2002 byl ukončen vývoj motoru na zemní plyn pro slovenský plynárenský podnik, jehož emise splňují homologaci EU 3 s velkou rezervou. Rovněž byl ukončen ve spolupráci s ČVUT, SZU a UEP projekt GAČR Pístový motor pro spalování vodíku pohonná jednotka budoucnosti na který úspěšně navazují práce v jedné části výzkumného záměru MSM Optimalizace vlastností strojů a pracovních procesů. Motor pro experimentální výzkum alternativních paliv. 18 / 30

19 Fakulta strojní Vývoj ultrazvukové defektoskopie neželezných trubkovitých odlitků Klasická defektoskopie tak jak ji prezentuje svými předpisy soustava norem EN-ČSN se může využít pro řešení daného problému jen v obecných rysech. např. EN583-1 všeobecné zásady. V rámci technické pomoci při diagnostice kritických vad elektrod byla navržena ultrazvuková metoda a doplňující kapilární zkouška. Ultrazvukové zkoušení je nutné provádět ve třech směrech pro odhalení podélných, příčných a válcových vad. Zkoušky potvrdily dostatečnou citlivost navržených postupů. Navržena inverzní vazba jednoho typu sondy 10MHz. Sonda je polohována postupně ve třech pozicích prizmatických držácích zhotovených tak, aby respektovaly hlavní rozměry náčrtů v příloze. V místě dopadu UZ svazku na povrch elektrody musí být v prizmatu otvor nebo volná plocha asi o průměru 25mm. Pro kontrolu válcových vad je sonda umístěna na normále k povrchu s odstupem S nad 4,5mm (optimální hodnota je 10mm). Vlastní kontrola elektrody buď ve šroubovici se stoupáním cca 25mm nebo pohybem prizmatu po površce v celé délce elektrody, otočením o 1/16 obvodu a pokračováním v sousední površce. Kontrola elektrody by tak zahrnovala 3 16 linií po cca 20s intervalech. V prizmatu otvor nebo volná plocha asi o průměru 25mm. Pro kontrolu válcových vad je sonda umístěna na normále k povrchu s odstupem S nad 4,5mm (doporučuji alespoň10mm). S přípravou a manipulací tak nepřekročí kontrolní čas cca 40min. Paralelně je řešena metalografická analýza nálezů vad. Schéma kontroly podélných vad AlSi elektrod. Aplikace a přínos 100% kontrola elektrod v laboratoři KMT FS pro zadavatele výrobce pecí PVD, CVD firmu SHM Šumperk. Vyloučení ztrát z poškození vsázek a jména firmy v zahraničí. Vibroizolace strojů a pracovních zařízení, ozubené převody a moderní výpočtové metody Vědecko výzkumná činnost je dlouhodobě zaměřena na vibroizolaci strojů.a pracovních zařízení, na řízení soustav a jednotlivé prvky vibroizolačních konstrukcí, na ozubené převody a moderní výpočtové metody užívané ve výzkumu a v konstrukční praxi. Část pracovníků katedry se podílela na řešení dílčích úkolů výzkumného záměru VZ 1453 Interakce vibroizolačního objektu s člověkem a okolním prostředím". Hlavní prostory hydrodynamické laboratoře. Snížení nežádoucích účinků vibrací na člověka, ochrana zdraví obsluhy strojů z hlediska vibrací a akustických emisí jsou nejvýznamnějšími výsledky vědecko-výzkumné činnosti. Výsledky výzkumu a vývoje zaměřené zejména na ochranu zdraví obsluhy strojů byly úspěšně realizovány v mnoha státních i soukromých firmách, např.: PRVNÍ ELEKTRO a.s., [pneumatické odpružení kabiny řidiče kolesového rypadla dopravy (projekt včetně realizace)] UNEX a.s., [pneumatické odpružení kabiny řidiče kolesového rypadla dopravy (projekt včetně realizace)] ROTEXTILE, [pneumatické odpružení tkalcovských stavů (projekt včetně realizace)] GRAMMER, [výzkum odpružení sedačky řidiče motorových vozidel (včetně zkušebních vzorků)] ŠKODA a.s., Mladá Boleslav [pneumatické odpružení zkušební stolice pro automobily SUPERB (projekt včetně realizace), analýza interakce těla cestujícího a polštáře sedáku ve vertikálním směru při harmonickém a náhodném buzení] ABB ELEKTRO PRAGA s.r.o., Jablonec nad Nisou [uložení upínací desky Schenck (projekt, realizace), vibroizolační a protihluková zařízení výrobních linek] C.I.E.B., Brandýs [výzkum řízené vibroizolace sedačky řidiče motorových vozidel (včetně zkušebních vzorků)] SEVEROČESKÉ DOLY, TUŠIMICE [realizace pneumatické vibroizolace dvou kabin vibrátoru] PRODECO a.s. Teplice [vývoj pneumatického odpružení kabiny řidiče a kabiny klapkáře pro nové kolesové velkorypadlo] FAPRO, [pneumatické odpružení nárazového štítu pásové dopravy (projekt včetně realizace)] PEGUFORM k.s., [funkční a životnostní zkoušky mechanismů interiéru motorových vozidel] STIHL AG, Waiblingen [výpočet dynamického eliminátoru nerovnoměrnosti chodu řetězové pily a vibroizolace držadla] BENTELER, [ověřovací zkoušky vlivu výrobních vad dílů nápravy] 19 / 30

20 Fakulta strojní KOBIT s.r.o., [výpočet a optimalizace rámu podvozku pro cisternové návěsy] MODELÁRNA LIAZ s.r.o., [měření deformací víka formy pro PUR pěny] C.I.E.B s.r.o., [otěr potahu sedačky mobilního prostředku] Experimenty s alternativními palivy a příslušenstvím pro jejich využití na zkušebním jednoválci i na plnorozměrových motorech Experimentální výzkumu motorů na zemní plyn, především chování plynových motorů s klasickým uspořádáním palivového systému (vnější tvoření směsi ve směšovači) v ustálených i přechodových režimech byl na TUL prováděn na funkčních vzorcích plynových zážehových motorů, které byly realizovány konverzí původního naftového motoru Škoda Liaz ML 637 do dvou variant plynových motorů: nepřeplňovaného plynového motoru spalujícího stechiometrickou palivovou směs ML 637 NGS ( výkon 165kW/ 2000 min-1, spalování stechiometrické palivové směsi a třísložkový katalytický reaktor), přeplňovaného plynového motoru spalujícího chudou palivovou směs ML 637 NG (zemní plyn, výkon 175kW/ 2000 min-1, spalování chudé palivové směsi, oxidační katalytický reaktor). Motory jsou variantně vybaveny podtlakovým nebo přetlakovým regulátorem tlaku plynu. Výsledky zkoušek těchto plynových motorů na zkušebním stanovišti s dynamometrem DYNAS 400 v ÚVMV TŰV prokázaly velmi nízké emise v testu ETC: u motoru ML 637 NGS - 0,26 g.kwh-1 CO, 0,08 g.kwh-1 NMHC, 0,09 g.kwh-1 HC, 0,17 g.kwh-1 NOx) a u motoru ML 637 NG 0,002 g.kwh-1 CO, 0,36 g.kwh-1 NMHC, 0,99 g.kwh-1 HC, 2,19 g.kwh-1 NOx. Experimentální výzkum uvedených motorů na zemní plyn byl prováděn při ustálených režimech chodu motoru v laboratoři katedry strojů průmyslové dopravy TUL, při přechodových režimech (sledovány byly hlavně škodlivé výfukové emise) na zkušebně s dynamometrem DYNAS 400 v ÚVMV TŰV. Chlazený endoskop s kamerou připojený ke vznětovému motoru. Na TU v Liberci byla pomocí výpočtů MKP sledována koncentrace napětí v přechodových poloměrech klikového hřídele s určením tvarových součinitelů, které byly porovnávány se známými nomogramy dosud používaných při běžných výpočtech. Další aplikace MKP v prostředí ANSYS byla řešena v DP která se zabývala výpočtem rozdělením předpětí a únosností lisovaného spoje skládaného klikového hřídele motocyklového motoru a výsledky byly verifikovány s tenzometrickým měřením reálného hřídele z výroby podniku JAWA Divišov a.s. Píst (pracoviště TUL). Pevnostně a tepelně exponovaný díl má rovněž málo publikované oblasti týkající se jeho tepelných deformací a zejména sekundárních deformací vyvolaných ovalizací pístního čepu. V prostředí Pro-MECHANICA byl řešen vliv deformací pístního čepu způsobený zatížením od tlaku plynů na průběh deformace pláště pístu spalovacího motoru. Další práce modelovala teplotní pole pístu a jeho teplotní deformace ve spalovacím motoru. Průběh vypočtených teplot byl verifikován s dřívějším měřením provedeným podnikem JAMOT a.s. v Jablonci n. Nisou. Pohled do sacího kanálu a na vstřikovací trysku u zážehového motoru. Výsledky výzkumu na funkčních vzorcích motorů ML 637NGS ( 165 kw/ 2000 min-1, spalování stechiometrické palivové směsi a třísložkový katalyzátor) a ML 637NG (zemní plyn, výkon 175 kw/ 2000 min-1, spalování chudé palivové směsi, oxidační katalyzátor) byly využity při vývoji autobusových motorů na zemní plyn ML 637NGS a ML 637NG pro Slovenský plynárenský priemysel, a.s., provedený na TUL. Oba motory vyhověly při režimech ETC předpisu EHK 49 se značnou rezervou emisním limitům EURO 4. Koncem roku 2004 provozoval Dopravný podnik, a.s., Bratislava přibližně 120 autobusů poháněných uvedenými motory. Plynové autobusové motory, které jsou výsledkem řešení na TU v Liberci, jsou konkrétním výsledkem výzkumně-vývojové práce VCJB pro průmyslové využití. Ohlasy na publikace např. formou citací přicházely od výrobců motorových paliv (Česká rafinerská, a.s., a Slovnaft, a.s.). Výsledky výzkumu alternativních paliv a motorů na alternativní paliva byly využity v rámci doplňkové činnosti TUL ve studiích zpracovaných pro České dráhy, a.s., Transgas, a.s., a Ferox, a.s., dále při vývoji motorů pro vysokozdvižné vozíky (ČZ Strakonice, a.s.) a motorů na zemní plyn pro autobusy (Jamot, a.s.). Konzultace tématicky související s náplní prací v etapě E 1.7 byly poskytnuty mj. ČZ Strakonice, ČSAD BUS Ústí nad Labem, a.s., TEDOM motory, TEDOM Hořovice, ČSAD Liberec. Tváření kovů a plastů, strojírenská metalurgie Z oblasti zpracování plastů byly řešeny úkoly s výstupem výzkumné zprávy pro průmysl, jako např. Analýza chlazení vstřikovacích forem a měření teplotních polí na vstřikovacích formách a výstřicích z termoplastů ; Vývoj systému hodnocení účinnosti chlazení vstřikovacích forem a jejich vliv na kvalitu velkoplošných dílů ; Plastový přípravek pro magnetickou rezonanci, apod. V oblasti slévárenství výsledky výzkumu uplatnila německá firma RWP Aachen, se kterou byl řešen i mezinárodní grantový úkol Copernicus, doplnila hodnoty tepelně - fyzikálních vlastností nejrůznějších formovacích materiálů. Výsledky byly dále uplatněny při simulačních 20 / 30