Researchmeeting Innovatiecentrum
9 juni 2009
ing. Franky Loret,MSc
2
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA• Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
3
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA • Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
4
• Mechatronica : combinatie van mechanica en elektronica
• Apparatuur wordt bijvoorbeeld aangedreven door motoren en geregeld via elektronische circuits
• Via simultaan ontwerp van (mechanische) constructies en het meet- en/of regelsysteem kan meerwaarde worden gecreëerd:– Reductie kostprijs– Optimalisatie van het productieproces– Verhogen van de betrouwbaarheid, kwaliteit
• De LED Mechatronica wordt ondersteund vanuit de afdeling Elektronica van het Departement Industriële Wetenschappen & Technologie van KHBO en kan rekenen op 3 onderzoekslaboratoria: – EMAS (Elektrische machines, Aandrijvingen, automatisering en Sturingen)– ECOREA (Elektronisch Circuit Ontwerp en REAlisatie) – FMEC (Flanders Mechatronics Engineering Centre)
LED & Kenniscentrum Mechatronica
5
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA • Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
6
• Het laboratorium ECOREA is één van de onderzoekslaboratoria van de afdeling elektronica van KHBO Dept.IW&T
• Onderzoeksspecialisatie : het ontwerp en de implementatie van elektronische systemen
• Onderzoek en expertise in volgende domeinen:– Elektronisch circuit ontwerp en realisatie – Embedded systemen en digitaal ontwerp – Digitale signaalverwerking, ontwikkeling en evaluatie van high-level & DSP-
algoritmes – Sensoren en signaalverwerking – Implementatie in FPGA’s en DSP-processoren
• Doelgroepen : KMO’s, grotere bedrijven, …
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
7
• Uitrusting :
– Softwarepaketten voor simulatie en ontwikkeling: HDL-synthese & simulatietools, ESL synthese en simulatietools, Visual DSP++
– MATLAB, Simulink (academic use)
– Visual Studio, LabView, C-compilers voor micro-controllers (academic use)
– 4-kanaals Digitale oscilloscoop 500 MHz, FFT, …
– Spectrum analyzer, Scalaire vector netwerk analyzer
– Embedded (PIC, ARM etc), DSP, FPGA hardware
– Printfreesmachine prototyping
– …
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
8
• Uitrusting :
– Softwarepaketten voor simulatie en ontwikkeling: HDL-synthese & simulatietools, ESL synthese en simulatietools, Visual DSP++
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
9
• Uitrusting :
– MATLAB, Simulink (academic use)
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
10
• Uitrusting :
– Visual Studio, LabView, C-compilers voor micro-controllers (academic use)
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
11
• Uitrusting :
– 4-kanaals Digitale oscilloscoop 500 MHz, FFT, …
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
12
• Uitrusting :
– Embedded (PIC, ARM etc), DSP, FPGA hardware
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
13
• Uitrusting :
– Embedded (PIC, ARM etc), DSP, FPGA hardware
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
14
• Uitrusting :
– Embedded (PIC, ARM etc), DSP, FPGA hardware
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
15
• Uitrusting :
– Printfreesmachine prototyping (Franklin Industries : CPR-30/PCB/HF - Colinbus)
Kenniscentrum Mechatronica: ECOREA
16
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA• Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
17
• Enkele voorbeelden van wetenschappelijk onderzoek, waarin het onderzoekslab ECOREA actief is :
• MFIR doctoraatsonderzoek
• Toekomstig doctoraatsonderzoek
• Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek
• Samenwerking met onderzoekslab EP (Enterprise Programming) van KHBO Dept.IW&T - TETRA-project
Wetenschappelijk onderzoek
MFIR doctoraatsonderzoek
• Multiplicative filters zijn gebaseerd op:
• Voordelen:– Kunnen polen dichtbij de eenheidscirkel STABIEL benaderen
• Stabiele scherpe filters zijn mogelijk– Logaritmisch efficiënt m.b.t. aantal vermenigvuldigers – Passen zeer goed in de architectuur van FPGA’s
• Toepassingen:– Analyse van mechanische stress op glasvezel kabels,
op basis van zeer nauwkeurige fase metingen– Allerhande filters waarbij een stabiele implementatie vereist is:
Pool filter wordt nullen filter (IIR wordt FIR)
• Doctorandus : Jean-Jacques Vandenbussche
12 1 21 1
10 0
1( ) 1
1
PiPi
i i
H z z zz
Toekomstig doctoraatsonderzoek
• Research topic: reductie vanfeedback bij hoorapparaten• Doctorandi:
– Jürgen Baert– Adinda Foré
• Universiteit:– Katholieke Universiteit Leuven– Departement Elektrotechniek – ESAT– Onder leiding van professor Marc Moonen
• Research topics:– Digital signal processing– Audio signal processing– Digital communications– DSL modems, ADSL, VDSL– Wireless communications– Hearing aids
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Wat is PWO ?
met een bepaalde duur en doelstelling aansluitend op de studiegebieden van de hogeschool gericht op een behoefte in het werkveld dat maximale betrokkenheid nastreeft van alle actoren
(docenten – studenten – werkveld)
(raamreglement PWO binnen associatie K.U.Leuven)
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek = onderzoek…
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
• Gezamenlijk PWO-project van KATHO en KHBO : • Lab NCU (dept. VHTI – Kortrijk)• Lab ECOREA (dept. IW&T – Oostende)
• Er is reeds kennis aanwezig uit eerdere projecten binnen het lab NCU:- specifieke meettechniek
- ontwikkeling van NCU-sensoren• Deze kennis wordt uitgebreid door de samenwerking met lab ECOREA (DSP,
digitaal systeemontwerp, FPGA/VHDL, …)
Onderzoek en ontwikkeling van eennon-contact ultrasoon meerkanaals meetsysteem
voor kwaliteitscontrole(september 2007 – augustus 2010)
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
• Non-contact ultrasoon testen :
- 43 dB
- 40 dB
- 40 dB
- 43 dB
In lucht
Al
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Transmissietest bij 2 MHz met piezo transducers ( 3 mm)
Foto van het web
1 cm
Röntgenbeeld
Ultrasone opname
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
X-stralen en non-contact ultrasone inspectie van dun gietwerk (zamak) ( f = 1 MHz)
zamak (150 x 90 2 mm)
3 cm 1cm
12mm 3mm
ultrasone scan in continue modus röntgenfoto
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Voorbeeld: impact op composietplaat (0,625 MHz)
2 cm 2 cm
12 mm 12 mm
dikte: 2,25 mm
Impact van 50 g à 9,25 m/s
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Concept lineare scannerX
Y
T
R
X
Y
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Principe multi-channel scanner
X
Y
ZENDERS
ONTVANGERSOpmerking: Multipliceren van een 1-kanaalssysteem is geen optie !
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Taakomschrijving ECOREA
Ontwikkeling van een meerkanaals ultrasone analyser in een FPGA :parallelle, realtime analyse van gemeten akoestische signalen op verschillende kanalen
Onderzoek naar hardware architecturenHardware ontwerp in VHDLSimulatie van hardwareImplementatie in FPGA
Projectmatig Wetenschappelijk Onderzoek (PWO)
Taakomschrijving ECOREA
•Blokschema ultrasone analyser (1 kanaal):
Samenwerking met onderzoekslab EP
• Onderzoeksgroep Enterprise Programming (EP) :
• Samenstelling Personeelsleden KHBO: dr. ing. Jeroen Boydens, dr. sc. Johan Calu Onderzoekspartner K.U.Leuven: groep SOM van prof. dr. ir. Eric Steegmans
• Onderzoeksdomein Het onderzoeksdomein situeert zich in het domein van de software engineering In de huidige projecten wordt de aandacht gericht op de migratie van het
software ontwikkelingsproces naar testgedreven ontwikkeling (desktopapplicaties, embedded applicaties)
Expertise in o.a. Test-Driven Development (TDD)
• Samenwerking van onderzoekslab EP en onderzoekslab ECOREA: Tetra project: Testgedreven ontwikkeling van Embedded Software TDD4ES : Testgedreven ontwikkeling van Embedded Software IWT/Tetra project 2009 - projectnummer IWT 090191
31
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA• Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
32
• LED Kenniscentrum Mechatronica : onderzoekslab ECOREA
• Enkele voorbeelden van LED – cases :
– LED case 1 : Remote audio channel selector
– LED case 2 : Thermal response test
Onderzoekslab ECOREA : LED cases
33
• LED case 1 : Remote audio channel selector
• Opdracht:
– Een bestaand systeem, dat toelaat om de audiobron, die wordt toegevoerd aan een stereoversterker draadloos te selecteren, omvormen zodat meerdere audiobronnen kunnen worden geselecteerd
– Eventueel wordt een volledig nieuw ontwerp gemaakt
• Bijdrage onderzoekslab ECOREA:– Intakegesprek en bepalen van de doelstellingen, specificaties van de klant– Analyse van de bestaande hardware en software– Het bestaand systeem omvat een processor, waarvan de broncode niet
beschikbaar is -> ontwerp van nieuwe software en hardware– Ontwerp: schema, PCB, bestukking, microcontroller software, hergebruik
van originele behuizing, connectoren, …. – Testen en debuggen van hardware en software
Onderzoekslab ECOREA : LED cases
34
• LED case 1 : Remote audio channel selector
Onderzoekslab ECOREA : LED cases
35
• LED case 1 : Remote audio channel selector
Onderzoekslab ECOREA : LED cases
36
• LED case 2 : advies voor het ontwerp van een embedded system voor parameterverwerking van een geothermisch meetsysteem
• Doelstellingen van het embedded system:
– Het elektronisch aansturen van een circulatiepomp (aan/uit sturing)– Het elektronisch aansturen van een solid state switch voor het activeren/de-activeren
van een verwarmingselement (5 kW/230 VAC)– Het real-time meten van vier temperaturen– Het real-time meten van het debiet– Het stand-alone visualiseren van meetdata en verloop van de meting op LCD– Het registreren van de parameters, in relatie tot de tijd– Optionele interface met PC/laptop voor verdere visualisatie, analyse, …
Onderzoekslab ECOREA : LED cases
37
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA• Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
38
• International Postgraduate in Electronic Design and Integration Technologies (EDIT)
• Internationale samenwerking tussen:– KHBO Dept.IW&T, Afdeling Elektronica, curriculum ontwikkeling onderzoekslab ECOREA
Expertise : Hardware-Software co-design Signal processing, focusiing on Digital Signal Processing
– Brno University of Technology • The Department of Microelectronics of the Facluty of Electrical Engineering and Communication
(FEEC)• The Department of Computer Graphics and Multimedia of the Faculty of Information Technology
(FIT)Expertise :
• Design of electronic and integrated systems• Data coding and compression
– Technical University of Sofia• The Faculty of Electronic Engineering and Technology
Expertise :• Design of CMOS analog circuits• Modelling and design of Radio-Frequency systems, devices and structures
Internationalisering
Advanced Level Study Programme in Electronic Design and Integration Technologies
39
• Curriculum ontwikkeling door onderzoekslab ECOREA :– Basic Course Modules:
• Mathematics & information science• Artificial intelligence• Computer science
– Introductory Course Modules:• Microelectronic system design & VHDL I• HW/SW co-design I• Artificial intelligence
– Advanced Course Modules:• Microelectronics DSP-implementation I• Microelectronics DSP-implementation II• HW/SW co-designII
Internationalisering
Advanced Level Study Programme in Electronic Design and Integration Technologies
40
• LED & Kenniscentrum Mechatronica : ECOREA• Onderzoekslaboratorium ECOREA• Wetenschappelijk onderzoek• LED cases• Internationalisering• Vorming op maat
Inhoud
41
• Enkele voorbeelden van studiedagen/workshops :Organisatie : KHBO Dept.IW&T, Afdeling Elektronica, i.s.m. Lab ECOREA
– High speed digitale verbindingen en signaalintegriteit op PCB’s (2006, Jean-Jacques Vandenbussche)
– High speed digitale verbindingen, crosstalk en LVDS (2006, Jean-Jacques Vandenbussche)– VHDL gebaseerd digitaal ontwerp (2007, Franky Loret)– Digitaal systeemontwerp m.b.v. FPGA’s (2007, Franky Loret)– …
• Enkele voorbeelden van vorming voor bedrijven :Organisatie : KHBO Dept.IW&T, Afdeling Elektronica, i.s.m. Lab ECOREA
– VHDL/FPGA gebaseerd systeemontwerp (2007, Franky Loret, Connectronics Poperinge)– VHDL Course, VHDL/FPGA based digital system design (2008, Jean-Jacques
Vandenbussche/Franky Loret, Connectronics Ieper)– …
Vorming op maat