解决方案 Case
Case 教学实验系统
说明: 实验室建设背景目前的高等教育中,越来越强调对学生实践能力的培养,实验教育成为理工科教育的一个至关重要的环节。然而,随着各学科实验项目和学生人数的增多,传统的电气实验室和实验仪器数量很难满足学生的需求,在教学和学生使用上的不便之处也慢慢凸现出来。如何解决传统实验教学资源分配不足、实验方式过于刻板、实验器材维护费时费力、实验内容固定难以拓展等问题,是目前新工科建设、课程改革内容中一个讨论的热点。在对创新型实验建设的需求日益明确之际,仿真实验教学的概念开始成为学校关注的重点。仿真教学实验是一种基于软件技术构建的虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化,为开设各种专业实验课程提供了全新的教学与科研环境。因此建设仿真实验室可以与实物实验室互补,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点。近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些高科技的仿真实验室。远宽解决方案远宽能源除了将仿真技术应用于科研与工业测试,也率先将该技术引入到了教学实验室建设中。对于不同的实验内容与实验类型,远宽能源提出了如下的仿真实验建设的解决方案:实时仿真实验和远程虚拟仿真实验。  实验平台  特点  实时仿真实验  基于先进的FPGA小步长实时仿真技术  学生在实验室实地实验,能接触到实际的控制设备  实验提供完整的仿真侧与控制侧硬件与程序  实验内容支持自定义编辑与拓展,课程内容覆盖广泛  远程虚拟仿真实验  结合实时仿真实验技术与网络信息技术  灵活的实验资源配置方式,提高器材使用效率1. 实时仿真实验远宽能源将先进的FPGA小步长实时仿真技术应用到教学实验室建设中,小步长实时仿真技术使它能够覆盖电力电子、电机驱动、新能源等多个电力电子相关应用的创...
说明: 一、 系统概述介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率,与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数的乘积。如果有高介电常数的材料放在电场中,场的强度会在电介质内有可观的下降,理想电介质导体内部由于静电屏蔽场强总为零,故其介电常数为无穷大。常用电介质包括瓷器(陶器),云母,玻璃,塑料和各种金属氧化物。随着当今世界科技的发展,介质材料的应用领域也变得更加广泛,在工业、农业、化工、医疗等领域发挥着举足轻重的作用,介质材料电磁参数测试的重要性凸显,为实践应用中介质材料的选择提供重要的技术依据。固体介质材料电磁参数测试有两种常用方法,分别是传输线法和谐振腔法。两种方法都是基于矢量网络分析仪、测试电缆及测试夹具实现,测试夹具又分为同轴空气线、波导腔和谐振腔。传输线法的优点在于测试频率范围宽,谐振腔法的优点是测量精度高。图1同轴空气线法介质材料电磁参数测试系统示例AV9820CA电磁材料技术教学实验系统采用同轴传输线法实现,系统实物图如图1所示,是工程应用领域同轴传输线法电磁参数测试系统的经济型教学实验版本,能完成固体介质材料介电常数的实部、虚部,磁导率的实部、虚部,电、磁损耗角的正切等多个参数的测试及教学实验,并实现数据记录处理、数据传输、误差修正等。搭建起材料专业和工程应用之间的桥梁,帮助学生在学习、理解材料相关基础知识的同时,掌握对基本固体材料电磁参数的测试方法,为材料专业的实验教学提供必要的条件,指导学生理解固体介质材料电磁参数基本概念、掌握固体介质材料电磁参数测试方法、应用固体介质材料提供技术保障。二、 主要功能与测试参数2.1  主要功能本系统能够高效的开展0.5~3GHz/8.5GHz不同频段内各种常用固体介质材料(陶瓷、云母、玻璃、塑料和各种金属氧化物等)介...
说明: 图像处理及特征物体跟踪系统是基于Altera公司的DE2-70开发套件、友晶公司D5M摄像头、云台、显示终端及相应辅助装置实现的一套教学实验平台。该平台不仅能够实现运动物体的识别,并且摄像头可以自动跟踪运动物体并在终端进行实时显示。本实验平台通过Verilog硬件描述语言采用模块化设计开发,不仅性能稳定,而且具有普适性强、容易操作等优点。整个实验平台软件设计分为图像采集模块、数据转换模块、数据存储模块、图像处理模块、数码显示模块、VGA显示模块以及串口驱动模块等多个部分,便于学习者利用该平台进行特定功能和模块的设计和研究。系统工作时,首先数据采集模块利用CCD摄像头实时将拍摄的图像画面进行采集,并传输到DE2-70实验板;然后,数据转换模块将图像数据转为RGB格式;数据存储模块将转换后的RGB格式数据在DE2-70开发板片上SDRAM进行存储;然后在FPGA芯片中集成可编程嵌入式系统QSYS作为图像处理模块,同时在Nios II中应用帧差法对采集的图像数据信号进行处理,得到运动物体位置、大小等信息;最后在显示终端实时显示图像扫描帧频,并通过信息处理技术完成运动物体的识别与捕捉,同时通过串口连接DE2-70开发板与解码器,控制云台电机转动,实现运动物体的自动跟踪。本实验平台涉及多方面教学内容,包括Verilog硬件模块化设计、QSYS片上系统设计、SSRAM、SDRAM存储器内容的读取分析和比较、IP核的选取与应用以及如何在QSYS中自定义组件等,是一套丰富的教学实验平台。本实验平台的具体实验项目包括:l  实验一:VGA设备显示实验      l  实验二:图像传感器CCD与VGA设备显示实验      l  实验三:QSYS跑马灯实验 ...
案例名称: 微电网仿真系统
说明: 研究背景随着国民经济的发展,电力需求迅速增长,在过去的几十年里,电力系统已经发展为集中发电,远距离输电的大型互联网络系统。但是随着电网规模的不断增大,超大规模电力系统的弊端也日益凸显:成本高、运行难度大,以火电为主的能源结构给环保带来了巨大的压力。同时,随着用电负荷的不断增加,受端电网对外来电力的依赖程度也不断提高,超大规模电力系统渐渐难以适应用户越来越高的可靠性要求以及多样化的供电需求。针对这一系列问题与挑战,微电网的概念在本世纪初被提出。作为新的技术领域,微电网在各国的发展呈现不同特色,我国对微电网的定义为:微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统,是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统。既可以与配电网运行(并网运行),也可以与配电网断开独立运行(孤岛运行)。为了能满足多种电能质量要求、提高供电可靠性等多方面的需要,微电网的技术研究主要有微电网控制、微电网保护、微电网接入标准、微电源等多方向。然而,由于微电网的结构灵活、组成成分多样化的特点,传统通过搭建小功率实物系统的方式从其安全性、经济性与科研的灵活性上都受到了很大的考验,而随着仿真建模软件技术与多核CPU、FPGA硬件技术的发展,使用仿真的方式搭建微电网并对其进行研究测试的方式得到了日益广泛的应用。远宽解决方案利用StarSim图形化建模工具与MT实时仿真平台可以实现微电网的实时运行仿真,平台通过建模的方式去搭建含有新能源节点的微电网系统模型,并通过仿真技术将微电网系统的响应实时模拟出来。同时,系统可以与微电网能量管理的部分相配合,完成微网系统的闭环控制和调节。基于实时仿真的微电网研究平台,既有模型搭建与实时仿真的灵活性,又有与相应物理信号构成闭环运行的真实性,同时针对复杂工况、危险实验、测试新型系统结构上有着传统小功率系统无法比拟优势;同时,仿真微网也...
说明: 一、 系统概述射频微波技术教学实验系统包括射频微波仪器、射频微波教学实验箱、主控计算机三部分组成,实物图如图1所示。是一套用于开展仪器操作使用实验、射频微波基础部件测试实验、信号发生与分析实验、信号链路幅频特性实验、信号频域测量实验、信号频域测量实验的应用型教学实验系统,满足高校加强实践教学和卓越工程师计划的教学需求。 图1 射频微波技术教学实验系统组成图根据微波与电磁场相关专业的教学实验需要,本系统设计目标是能够开展0.01~1GHz频段内各种常用射频微波基础部件功能与参数测试实验、信号链路幅频特性实验;并开展0.01~3GHz频段内信号发生与分析实验、信号频域测量实验、信号频域测量实验。使学生通过实验学习加强对射频微波相关基础知识的正确理解,掌握射频微波部件原理及其在工程技术中的作用,熟悉射频微波测量仪器的工作原理、功能及其正确使用方法,为推进卓越工程师计划、使优秀学生成长为卓越工程师打下坚实的实践基础。二、 系统特点(1)实用性射频微波测量仪器是科学技术研究和工程应用的基础,认识并熟练掌握测量仪器使用操作是顺利开展技术研究和工程应用的必经之路,通过射频微波教学实验,可加速优秀学生成长为卓越工程师。(2)专业性、实践性射频微波实验箱发射通道信号采用DDS、频率合成、倍频、调制等多种方式产生,接收通道主体基于超外差接收通道设计,通过部件组合可复现信号发射与接收流程,具有很强的专业性和工程实践性,可加深学生对射频微波部件在工程系统中应用的理解。(3)部件结构和功能独立性实验箱部件采用模块化设计,每个部件在结构和功能上相互独立,通过独立地开展部件测试实验,可加深学生对射频微波部件、信号系统的深入理解。(4)发射、接收通道部件信号关联性发射与接收通道部件在保持功能独立性的同时,每个部件具有相互关联性,通过部件组合开展组件测试实验,可加深学生对射频微波系统各部分之间相关...
说明: 五阶魔方机器人旋转训练实验平台是基于Altera公司DE2-70开发套件、机械手、摄像头探测装置、电机、机械装置设计实现的一套教学实验平台。该平台控制主机通过FPGA中Nois II作为信息处理器,通过摄像头探测装置识别魔方外形颜色,并将信息反馈给所述信息处理器进行处理;系统控制主机控制机械手进行对魔方的求解和还原。该平台是一种利用图像识别系统的魔方机器人,利用FPGA对CCD采集到的魔方图像进行分割、辨识,并且通过内嵌的魔方解法来计算还原步骤,驱动机械结构最终实现还原魔方的目的。所有微操作由三个微动平台组合而成,微动平台上设有光电门及驱动电机。机械结构的动作采用可控三维空间驱动装置,分别控制X轴、Y轴及Z轴驱动器,与其对应三个方向驱动电机。通过控制电机转动实现对机械手的旋转,从而实现魔方的转动和方向控制。软件部分可以分为FPGA硬件逻辑设计和基于NIOS-II的SOPC设计两部分。在实际开发过程中,用户主要是对软件部分进行设计,为完成机器人整体设计。本平台作为一种利用图像识别系统的魔方旋转训练平台,能够培养学习者使用FPGA硬件逻辑设计和软件调试能力,最大限度的培养学生的动手能力。并且,魔方机器人系统通过图像识别与处理、电机控制、魔方求解算法等多个系统模块,能够培养学生综合能力,同时太系统具有观赏性、学习趣味性等特点。本实验平台的具体实验项目包括:l  实验一:SOPC基础实验l  实验二:SOPC拓展外围模块l  实验三:摄像头图像采集l  实验四:数字图像采集和剪切实验l  实验五:SOPC拓展图像采集模块实现颜色识别l  实验六:基于SOPC的机器人动作控制l  实验七:五阶魔方降阶方法l  实验八:还原三阶魔方l  实验九:参照Qsys基础实验(LED跑马灯)升级魔方机器人l...
说明: 光电测量仪器实验室方案:仪器名称型号熔接机AV6471(含AV33012光纤切割刀)光时域反射仪AV6416(2101模块)台式光源AV6314A(13F3)台式光功率计AV6334D台式程控光衰减器AV6382B 或者光功光源也可以选手持式的手持式光源6313C1手持式光纤多用表AV2498C1(可以增加选件004:双波长光源)004选件选件004:双波长光源AV6471光纤熔接机 主要特征:        AV6471光纤熔接机是一种全新设计的光纤接续设备。强大的功能和超低的熔接损耗使其完全满足干线及FTTx环境的光纤接续应用:轻巧的机身和精细的设计使其在即使狭窄的工作环境也能游刃有余;新颖的光纤成像系统和纯数字化设计使图像显示更加细腻、清晰;实时嵌入式操作系统提供了友好的操作界面和更加丰富的功能;内置超大容量高性能锂电池为长时间野外工作提供了可靠保障;温、湿度和气压实时补偿系统大大提升了设备适应恶劣外界环境变化的能力,为在不同环境下取得低损耗接续的一致性提供了保证。 主要特点: ● 纯数字化全新设计 ● 8秒熔接,30秒热缩 ● 可设置关闭防风罩自动启动熔接,关闭加热盖自动启动热缩 ● X/Y轴同时显示,304倍放大 ● 实时放电校正,不需调整参数 ● 电极寿命长,放电高达4000次 ● USB和VGA端口 ● 5.7英寸数字高清晰液晶屏显示 ● 内置超大容量锂电池,可完成320次接续及加热 ● 实时精确显示电池余量 技术亮点: 高清光学图像采集系统 ● 高清双分离光纤对准仪 ● 高性能CMOS传感器 ● 传感器像素640*480  主  要  技  术  指  标适用光纤SM(单模),MM(多模),DS(色...
说明: 概述计量级智能传感器组合FARO Cobalt Array Imager是一款计量级的非接触式扫描仪,它采用蓝光技术,可在数秒钟内捕捉数百万个高分辨率的三维坐标测量数据。它具有多种用途 – 支持广泛的部署选项,包括多成像仪阵列、三角架、旋转工作台、机器人、工业检测单元。它能快速提供一致的测量结果,适用于部件、组件和工具的尺寸检测和逆向工程应用。Cobalt Imager首次配备了专用的机上处理器 - 开行业之先河。智能传感器允许进行独一无二的多成像仪阵列配置,具有更大的扫描范围,能够进行快速、自动和全面的检测。然后,这些可处理的数据被显示为简单的可用/不可用结果或者易读的尺寸偏差彩图。实际上,数量不受限制的三维成像仪可以被放置在制程中的任何地方 – 同时完成全部扫描并且只需用一台电脑来进行控制。产品优势  • 使用多成像仪阵列大大缩短检测所用周期• 通过实现测量流程的自动化提高生产率• 易于配置和集成入生产环境• 利用自我监测功能来确保测量精度• 易于安装和运输• 在不影响生产速度的情况下,为统计流程控制报告(SPC)提供实时的三维数据• 质优价廉• FARO 提供全球化的服务和支持   产品功能• 多成像仪阵列能够同时操作多个Array Imager设备来提高生产力• 机上处理速度快、性能可靠、易于集成以及多成像仪配置• 高分辨率备有5MP Cobalt或 9MP Cobalt两个版本。9MP版本在捕捉边缘和表面特征方面具有更高的分辨率和能力• 高动态范围轻松地处理具有黑暗和光亮表面以及不同颜色、纹理和反射率的复杂部件• 自动曝光使用最佳的曝光设置,确保在所有条件下都能获得最佳的数据• 立体相机具有较高的精度、可靠性和自我监测功能• 增强立体模式实现扫描范围的最大化并缩短检测时间• 可互换镜头灵活地切换不同视场• 蓝光技术提高了在各...
说明: 概述FARO Quantum M FaroArm 是一款便携式坐标测量机(PCMM),符合目前全球最严格的 ISO 10360 - 12:2016 测量标准——领行业之先。对于希望最大限度提高生产效率,减少废品和浪费以及提高生产和质量控制效率的公司,是理想的选择。Quantum M 非常耐用,可以承受最恶劣的车间环境的考验。此外,它具备市场领先的可靠性、便携性和人体工程学设计,并能即插即用地结合三维激光扫描头使用,这款扫描头采用了光学性能优异的 FAROBlu TM 技术。常见应用范围 校准 • 尺寸分析 • 基于 CAD 的检测 • 首件检测 • 来料检测 制程中检测 • 机上检测 • 部件检测 • 最终检测 • 逆向工程 • 工具制造与装配性能规格硬件规格工作温度范围: 10°C - 40°C (50°F - 104°F)升温速率:  3°C/5 分 (5.4°F/5 分 )工作湿度范围: 95%, 无凝结电源: 全球通用电压;100-240VAC;47/63HzFARO Laser Line Probe 规格精度: ±25μm (±0.001in)重复性: 25μm, 2σ (0.001in)最小有效扫描距离: 115mm (4.5in)有效扫描深度: 115mm (4.5in)有效扫描宽度: 近场 80mm (3.1in)远场 150mm (5.9in)每行点数: 2,000 点 / 行最小点间距: 40μm (0.0015in)扫描速度: 300 帧 / 秒,300fps x 2,000 点 / 行 = 600,000 点 / 秒激光: 2M 级激光重量: 485g (1.1lb)精度和重复性以全扫描深度(FOV)时为依据
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