Лаборатория СХЕМОТЕХНИКИ И ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ

Национальный проект «ОБРАЗОВАНИЕ»
Лаборатории
СХЕМОТЕХНИКИ И
ТЕХНИЧЕСКОГО ЗРЕНИЯ
Кафедра экспериментальной физики
Центр прикладных информационных технологий
Российского университета дружбы народов
Параметры и оснащение
лабораторий
z
z
z
z
z
z
Занимаемая площадь:
учебно-научная лаборатория №268 – 40 кв. метров
технологическая лаборатория №250 – 20 кв. метров
Компьютеризированные лабораторные станции – 12 шт.
Рабочее место монтажника-наладчика – 1+1 шт.
Компьютеризированное место преподавателя – 1 шт.
Общее количество учебных посадочных мест – до 25
Все рабочие места имеют возможность подключение к локальной сети
РУДН и сети Интернет, с целью последующей разработки
возможности удаленного доступа через ресурс разрабатываемого
портала (www.vlab.sci.pfu.edu.ru)
Внешний вид и
оснащение лабораторий
Назначение лабораторий
Создание лабораторий было обусловлено необходимостью
поддержки лабораторными практикумами новых курсов по
направлению «Прикладная физика и физическая информатика»:
z
Аппаратные средства современной схемотехники
и программирование микроконтроллеров
z
Системы технического зрения и обработка
изображений
Оснащение лабораторий позволяет проводить занятия по
смежным дисциплинам физического, радиотехнического и
инженерного профиля, а также выполнять работы курсового и
дипломного проектирования
Цели и задачи курса
«Аппаратные средства современной схемотехники
и программирование микроконтроллеров»
z
z
z
z
z
приобретение студентами знаний и навыков в вопросах
схемотехнического проектирования и моделирования
современных электронных устройств;
изучение теоретических принципов организации,
построения и функционирования современных
микроконтроллеров;
обеспечение базовой подготовки в области применения
пакетов прикладных программ автоматизированного
проектирования электронных схем;
изучение современных инструментальных средств
поддержки разработчиков микропроцессорных систем и
микроконтроллеров,
знакомство студентов с технологическим циклом сквозного
проектирования электронных устройств, включающим в
себя изготовление и монтаж печатных плат.
Цели и задачи курса
«Системы технического зрения
и обработка изображений»
z
z
z
z
приобретение студентами знаний и навыков в вопросах
построения систем технического зрения и обработки
изображений;
изучение физических основ преобразования оптических
изображений;
освоение методик обработки и анализа изображений при
проведении физических экспериментов;
построение автоматизированных систем выделения и
распознавания на изображениях заданных объектов
Единая платформа и среда
для учебных дисциплин и курсов
Все курсы и учебные дисциплины, проводимые в данной
лаборатории, объединяет то, что в них применяется новейшее
оборудование, техника и технологии корпорации National Instruments –
мирового лидера в области разработки и производства аппаратнопрограммных средств автоматизации измерений, диагностики,
управления и моделирования в широком спектре приложений.
Математическое и программное
обеспечение лабораторий
На всех компьютеризированных рабочих местах лаборатории
установлено лицензионное программное обеспечение:
• операционная система Microsoft Windows;
• офисный пакет Microsoft Office;
• программный комплекс NI LabVIEW, включающий в себя
• модуль NI Circuit Design Suite (Multisim);
• модуль NI Vision.
• программа MicroCAP
Инновационная составляющая
организации учебного процесса
В процессе обучения используется прогрессивная,
революционная технология виртуальных и компьютерных
приборов, серьезным образом изменившая подходы и
методику проведения лабораторных и практических занятий.
Особенности программного комплекса
Circuit Design Suite (Multisim)
Особенностью этой программы является наличие в ней набора контрольноизмерительных приборов, по внешнему виду, органам управления и
характеристикам максимально приближенных к их промышленным аналогам.
Это способствует одновременно с освоением программы схемотехнического
моделирования приобретать практические навыки работы с современной
измерительной аппаратурой.
Аппаратно-программное обеспечение
учебных дисциплин электротехнического цикла
NI ELVIS
Кабель
Персональный компьютер
с предустановленной
Стандартная плата ввода-вывода
программой LabVIEW
электрических сигналов
Станция и монтажная панель
Комплекс Circuit Design Suite (Multisim) позволяет работать не
только с виртуальными, но и с реальными устройствами
Особенности аппаратно-программного
комплекса Multisim и LabVIEW
z
Multisim является удобной и интуитивно понятной в работе
платформой для полного цикла профессионального
проектирования электронных устройств;
z
z
Multisim и LabVIEW связывают процессы проектирования и
тестирования, предоставляя разработчику электронного
оборудования гибкие возможности компьютерных технологий
виртуальных приборов;
моделирование электрических цепей со средой разработки
измерительных систем LabVIEW позволяет разработчикам
электронной аппаратуры сравнивать теоретические данные с
экспериментальными результатами непосредственно в
процессе создания устройства, что снижает количество
проектных итераций.
Непрерывный цикл
разработки, испытания и внедрения
электронных устройств
Аппаратное и программное обеспечение лаборатории позволяет
организовать непрерывный цикл разработки, создания и тестирования
различных по функциональному назначению электронных устройств.
При этом используются программные модули и управляющие оболочки,
имеющие один и тот же интерфейс
Достоинства микроконтроллеров и
программируемых логических схем
С применением микроконтроллеров появляются
практически безграничные возможности по улучшению и
добавлению новых потребительских функций электронных
устройств. Для этого достаточно просто переработать и
поменять программу в микроконтроллере.
Стартовый набор разработчика
электронных устройств
на микроконтроллерах AT STK500
Панели для установки
микроконтроллеров
Кнопки
ввода
Панель для установки
резонатора
Разъемы для
подключения внешних
устройств
Интерфейс RS232
Разъем питания
Стабилизаторы
напряжения
При проведении практических занятий по изучению микроконтроллеров
предполагается использовать недорогой стартовый набор AT STK500,
специально предназначенный для учебных целей.
Лабораторные практикумы с
возможностью удаленного доступа
Имеющаяся аппаратура и программное обеспечение
позволяет проводить ряд лабораторных занятий в
рамках дистантного образования, используя
Интернет.
Автоматизированный лабораторный
практикум по основам электроники
•исследование вольтамперных характеристик полупроводниковых
приборов;
•изучение электронных выпрямительных схем;
•исследование характеристик стабилизаторов напряжений;
•изучение электронных усилителей сигналов;
•исследование нелинейных электрических цепей;
•исследование температурных свойств и характеристик электронных
элементов.
Задачи решаемые в курсе
«Системы технического зрения
и обработки изображений»
z
z
z
z
z
Гистограммный анализ
изображений
Фильтрация изображений
реальных объектов
Преобразование полутоновых
изображений
Выделение и анализ связанных
областей на изображении
Корреляционный алгоритм
обработки изображений
Гистограммный анализ изображений
Поиск на изображении
объектов заданного радиуса
Бинаризация объектов исследования
на изображении
Практическая работа
студентов в лаборатории
Разработка, создание и испытание прототипов электронных устройств
Работа студентов
в технологической лаборатории
Изготовление печатных плат электронных устройств
для задач курсового и дипломного проектирования
Коммерческое использование
оборудования
Реализованные проекты:
•АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД
«Изучение импульсных токов и магнитных
полей, изучение скин-эффекта»
(Внедрен на портале автоматизированных
лабораторных практикумов удаленного
доступа)
•Автоматизированная система
распознавания маркировки
(Внедрен ОАЗ «Монокристалл», концерн
«Энергомера» г Ставрополь)