Printer Casus

De Printerkop

Tweedejaars casus - 4G031

---

Introductie

Bij het printen met een inkjet-printer wordt inkt op papier gespoten. Om een hoge resolutie te krijgen, is het van belang dat de inkt op de juiste plaats op het papier wordt gespoten. Dit betekent dat de inktdruppels met een hoge nauwkeurigheid gepositioneerd moeten worden en dat dit een reproduceerbaar, robuust proces moet zijn. De inktreservoirs bevinden zich in de printerkop. Door de positie van de printerkop real-time te meten, kan deze middels een feedback en feedfoward regeling robuust en met hoge nauwkeurigheid gepositioneerd worden. Voor de casus wordt een uitgeklede versie van een HP printer gebruikt die hieronder is weergegeven.

Doel van de casus

De doelstelling van de casus is: Ontwerp en beproef een (op de computer te implementeren) regelaar om de printerkop, die alleen langs een rechte lijn kan bewegen, op een voorgeschreven plaats of langs een voorgeschreven trajectorie te positioneren.

Casus omschrijving

Het positioneren van een lichaam ten opzichte van een referentieframe is een probleem dat in veel mechanische systemen terugkomt. Voorbeelden hiervan zijn het positioneren van een printerkop ten opzichte van een vel papier en van de grijper van een assemblagerobot ten opzichte van een printed circuit board. Ter wille van de flexibiliteit en de inzetbaarheid wordt in dergelijke systemen vaak gebruik gemaakt van regelbare motoren. Daarbij wordt de werkelijke positie van het te positioneren lichaam gemeten en vergeleken met de gewenste positie ervan. Het verschil wordt gebruikt om de motoren zodanig aan te sturen, dat het lichaam alsnog naar de gewenste positie gaat. Voor de bepaling van een strategie daarvoor kan gebruik worden gemaakt van een wiskundig model van het systeem. Binnen de regeltechniek zijn vele concepten ontwikkeld om, uitgaande van een (zo eenvoudig mogelijk maar wel bruikbaar) model, te komen tot een algoritme voor de berekening van die motor-besturingssignalen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan P(I)D-regelaars, al dan niet met compensatie voor af te schatten verstoringen zoals wrijving.

Het is de bedoeling om in deze casus het hele proces van een globale probleemstelling tot een werkend systeem te doorlopen. Daarbij moeten in ieder geval aan de orde komen: het leren kennen van de printer die als voorbeeld dient in deze casus, het instrumenteren en het verwerken van meetgegevens met het notebook, het opstellen van een wiskundig model, gevolgd door een bepaling  van de relevante modelparameters, het ontwerpen en implementeren van een regelaar, en de beoordeling van de kwaliteit van het geregelde systeem, dit laatste zowel ten aanzien van de prestatie in het tijddomein als (b.v. via een model) de stabiliteitsmarges van het geregelde systeem. 

Praktische informatie

De Casuscoördinator is René van de Molengraft (, Wh -1.141). Voor practische vragen en de experimenten kun je terecht bij Geert-Jan Heldens (, Wh -1.??). De laatste informatie betreffende de casus is te vinden op deze internetpagina.

Heb je een vraag? Kijk dan eerst in de Frequently Asked Questions. De lijst met vragen zal gedurende de casus uitgebreid worden.

Verder is het verplicht om aanwezig te zijn tijdens de groepsbijeenkomsten en het casus ondersteunend college. Ben je niet aanwezig, neem dan contact op met Suzanne Jacobs (, Wh 1.119).

Indeling OGO groepen

Looptijd van de casus: vrijdag 30 september tot donderdag 27 oktober.

Casus ondersteunend collegd

Bij deze casus wordt één casusondersteunend college (COC) gehouden te weten op: Donderdag 29 september 2011, 1e + 2e uur uur (08.45 – 10.30 uur) in PT 1.05. 

Afronding

De afronding bestaat uit het ontwerp van een poster die de belangrijkste stappen en resultaten weergeeft, en een presentatie met een demo. Gedetailleerde informatie over de afronding en de template voor de poster zijn hieronder te downloaden. Denk er bij het maken van de poster aan dat het publiek uit specialisten bestaat; een introductie met een foto van de opstelling is bijvoorbeeld overbodig. De 'How to make a successful poster' is slechts ter assistentie, het is geen richtlijn.

Afronding en beoordeling 1.     De afronding van de casus bestaat uit een viertal onderdelen: vrijdag 21 oktober 2011: een presentatie van 10 minuten per groep over modelvorming en regelaarontwerp van de printerkop en de reeds uitgevoerde experimenten. Alle groepsleden moeten voorbereid zijn om de presentatie te houden. Na de presentatie verdedigen de groepsleden gedurende 5 minuten hun werk in een discussie met andere groepen en een jury van experts. De complete set presentatiefiles (.odp, .pdf, .ppt etc.) dienen digitaal te zijn aangeleverd op donderdag 20 oktober 2011, 13.00 uur.

2.     Een videofilm van maximaal 1 minuut over het resultaat, d.w.z. met demonstratie van de geregelde printer en visualisatie van de resultaten. Deze film dient digitaal te zijn aangeleverd op donderdag 27 oktober 2011, 13.00 uur.

3.     Een poster over de prestatie van de geregelde printerkop, geëvalueerd in relatie tot de vooraf opgestelde specificaties, en met een reeks heldere conclusies en aanbevelingen. Deze poster dient digitaal te zijn aangeleverd op donderdag 27 oktober 2011, 13.00 uur.

4.     De software waarin de regelaar is geïmplementeerd (.mdl, .m etc.). Deze files dienen digitaal te zijn aangeleverd op donderdag 27 oktober 2011, 13.00 uur.   

Inleverdatum presentatiefiles:  donderdag 20 oktober, vóór 13.00  uur. 

Inleverdatum poster: donderdag 27 oktober 2011 vóór 13.00 uur poster in viervoud of A-4 formaat en 1x op A-1) (voorzien van namen en identiteitsnummers) vóór 17.00 uur bij het Onderwijsbureau WH 1.07 

Inleverdatum videofilm en software: donderdag 27 oktober 2011 vóór 13.00 uur mailen, mail-adres wordt bekend gemaakt  (voorzien van namen, identiteitsnummers en  groepnummer)  

Presentatie

ZIE TABEL SEMESTER INFO

Presentatie: vrijdag 21 oktober 2011 Groep Datum Tijd Zaal 1 t/m 5 Vrijdag 21 oktober 2011 09.00 – 10.15 uur WH 0.05 6 t/m 10 Vrijdag 21 oktober 2011 10.30- 11.45 uur WH 0.05 11 t/m 16 Vrijdag 21 oktober 2011 12.00 – 13.15 uur WH 0.05  

Studenten overleg

Ma 10 oktober 2011 12.45 - 13.30 uur WH3A12 - Jaarcoördinator - Groepsvertegenwoordigers - Casuscoördinator 4G030 - Onderwijscomm. Simon Stevin

Beoordeling

Individuele beoordeling tutor: Wo 26 oktober 2011

Experimenten

Voor het gebruik van een opstelling dien je je in te schrijven op de daarvoor bestemde inschrijflijsten in SEL3. Hierbij mag je als groep iedere keer maximaal 1 keer tegelijk voor 1 opstelling inschrijven. Aan de balie in SEL3 kun je de benodigde TUeDACs en toebehoren lenen.

Bijna elke dag zal gedurende een aantal uur hulp (Jeroen Willems) aanwezig zijn in SEL3 waar je je vragen kwijt kunt. De uren waarop Jeroen aanwezig is, staan op de inschrijflijsten aangegeven. Voor vragen kun je terecht bij Jeroen Willems (j.j.p.a.willems@student.tue.nl).

Literatuur

Literatuur: ·         G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini Feedback Control of Dynamic Systems 3th edition, Addison-Wesley, 1994 ·         Handleiding van MATLAB en Simulink