Minimaster in Meccatronica

DESCRIZIONE INTRODUTTIVA

La meccatronica è la disciplina ingegneristica in cui convergono sinergicamente meccanica di precisione, controllistica, elettronica e informatica. Un sistema meccatronico è costituito da un sistema meccanico con attuazione elettrica, idraulica o pneumatica, che è controllato elettronicamente al fine di soddisfare definite specifiche funzionali. Un sistema di sensori consente la chiusura dell’anello di controllo. Inoltre, un sistema meccatronico è composto da diversi sottosistemi con differenti caratteristiche fisiche, che derivano da fenomeni meccanici, elettromagnetici, termodinamici e fluidodinamici, i quali devono interagire in modo sinergico al fine di rispettare i requisiti di funzionalità richiesti in fase di progetto. La meccatronica trova importanti applicazioni nel mondo dei trasporti (settori automobilistico, ferrotranviario, aerospaziale), nel campo dell’automazione industriale (macchine utensili, centri di lavoro, sistemi di movimentazione) e della robotica (robot industriali, umanoidi, “pet” robot), della domotica (dispositivi e impianti intelligenti) e della medicina (protesi e riabilitazione).

OBIETTIVI DEL CORSO

Il corso di minimaster TCN in meccatronica affronta le problematiche riguardanti i sistemi meccatronici che costituiscono i dispositivi di attuazione controllata, impiegati per la generazione e il controllo di grandezze meccaniche quali la posizione, la velocità, la pressione, la portata, la forza, ecc, presenti nei servosistemi meccanici e nell’automazione industriale. Vengono in particolare analizzati i componenti che costituiscono un generico servosistema, quali i componenti di interfaccia e di regolazione della potenza, considerando tipiche attuazioni elettriche, pneumatiche ed idrauliche, i componenti di attuazione rotativa e lineare, i componenti di sensorizzazione, descrivendo le tipologie costruttive e funzionali degli strumenti atti al rilievo delle tipiche grandezze fisiche e meccaniche. La metodologia di insegnamento prevede utilizzo di esempi applicativi durante lo svolgimento delle lezioni. Questi saranno sfruttati anche per introdurre metodologie complesse senza ricorrere ad un eccesso di formalismo matematico.

DESTINATARI

Il minimaster in meccatronica è principalmente rivolto agli ingegneri industriali (meccanici, aerospaziali, veicolo, elettrici, ecc.) che operano nel campo della meccatronica con l’obiettivo primario di acquisire o migliorare le proprie competenze trasversali e interdisciplinari.

PREREQUISITI

I prerequisiti minimi per una corretta comprensione degli argomenti erogati nel minimaster in meccatronica, sono quelli tipici che caratterizzano la formazione di un ingegnere industriale.

COMPETENZE CHE SI ACQUISISCONO

Le competenze che i discenti acquisiranno tramite il minimaster in meccatronica riguardano i principali componenti che costituiscono un servosistema idraulico, pneumatico o elettromeccanico, sia in termini di attuatori e dispositivi di azionamento, sistema di sensorizzazione e controllori, che di progetto e analisi delle prestazioni.

PROGRAMMA

1° Giornata

Definizione di sistema meccatronico. Principali componenti: attuazione, sensorizzazione, interfacciamento, controllo. Tipologie di attuazione: elettrica, pneumatica e oleoidraulica. Modellazione di sistemi meccanici e meccatronici. Controllo dei sistemi meccanici: Sistemi del primo e del secondo ordine; Analisi della risposta a gradino e della risposta in frequenza; Funzioni di trasferimento; Sistemi in retroazione. Esempi applicativi.

2° Giornata

Dispositivi e sistemi oleoidraulici. Gruppo di alimentazione. Valvole digitali e proporzionali. Schemi funzionali e circuiti. Servovalvole jet-pipe e flapper–nozzle. Modellazione meccatronica e simulazione. Servosistemi idraulici: Controllo pressione/forza; Controllo posizione/velocità. Esempi applicativi.

3° Giornata

Dispositivi e sistemi elettropneumatici. Cilindri e valvole di potenza. Valvole ausiliarie. Schemi funzionali e circuiti. Sistemi automatici digitali. Valvole digitali e valvole continue. Valvole proporzionali in pressione e in flusso. Valvole digitali modulate. Modellazione meccatronica di valvole digitali e proporzionali. Identificazione sperimentale e simulazione. Servosistemi pneumatici: Controllo pressione/forza; Controllo posizione/velocità. Esempi applicativi.

4° Giornata

Dispositivi e sistemi elettromeccanici. Motori elettrici e azionamenti. Caratteristiche meccaniche motori-utilizzatori. Accoppiamento motore-carico diretto e indiretto. Modellazione meccatronica e analisi dei transitori. Trasmissione del moto: Riduttori di velocità (rotismi ordinari e/o epicicloidali, cyclo, harmonic-drive); Vite-madrevite (ricircolo di sfere e rulli); Cinghie e catene; Giunti e frizioni. Esempi applicativi.

5° Giornata

Sistemi automatici on/off e servosistemi. Sistemi cablati e programmabili. PLC: Hardware a struttura modulare (CPU, I/O digitali e analogici, moduli speciali, interfacce e periferiche); Software (sistemi operativi, linguaggi grafici Ladder, GRAFCET e FBD; linguaggi letterali). Controllo distribuito. Fine corsa e organi di presenza pezzi. Controllori PID. Trasduttori e condizionatori di segnali. Esempi applicativi.