OBSAH
Fakulta aplikovaných věd, ZČU Plzeň
NTIS – Nové technologie pro informační společnost
Evropské centrum excelence
Nabídka spolupráce
a laboratorních služeb
P1
P2
P3
P4
P5
Kybernetické
Informační
Heterogenní materiály
Tenkovrstvé
MATEmatické
syStémy
technologie
a BIOlogické Struktury
materiály
modely
5P
5P Centra excelence NTIS = 5 výzkumných programů ve vzájemné synergii
1
ÚVOD
OBSAH II
Obsah I
1
Cíle projektu NTIS
4
1.1 Výzkumné programy Evropského centra excelence NTIS
4
1.2 Nabídka spolupráce
4
2 P1
Kybernetické systémy řízení, identifikace, inteligentního rozhodování a komunikace
6
2.1 P1-a: Systémy identifikace, odhadu, detekce změn a adaptivního řízení stochastických systémů:
rozhodování a řízení za neurčitosti
6
2.1.1
Návrh systémů identifikace, odhadování a filtrace
6
2.2 P1-b:Pokročilé metody a algoritmy řízení strojů a procesů a prostředky pro jejich implementaci
7
2.2.1
Návrh a realizace řídicích systému
7
2.2.2
Seřizování průmyslových regulátorů pro obtížně regulovatelné soustavy
8
2.2.3
Vývoj softwaru pro řídicí systémy reálného času a průmyslovou komunikaci
9
2.2.4
SW nástroje pro automatické ladění průmyslových regulátorů
10
2.2.5
Vývoj speciálních robotů, stendů a manipulátorů
10
2.2.6
Tvorba matematických modelů, simulace v reálném čase
11
2.2.7
Školení a konzultace
11
2.2.8
Zařízení pro náročná měření a regulaci
12
2.3 P1-c:Řečové technologie pro komunikaci člověk-stroj
12
2.3.1
12
Diktovací systémy
2.4 P1-d:Informační technologie pro podporu bezpečnosti a zdraví společnosti
12
2.4.1
Průmyslové aplikace počítačového vidění
13
2.4.2
Zpracování obrazových záznamů v lékařství
14
2.4.3
Trojrozměrné modelování
15
2.4.4
Diagnostika materiálových vlastností
16
2.4.5
Diagnostika a testy technických zařízení
17
2.4.6
Vývoj softwaru pro komunikaci neslyšících
18
2.4.7
Kurzy pro práci s nástroji pro využití a zpracování znakového jazyka
18
2.4.8
Identifikace osob
19
2.5 P1-e: Pokročilé metody diagnostiky a spolehlivosti především energetických systémů a jejich implementace
19
2.5.1
Systémy pro pokročilou diagnostiku rotačních strojů
20
2.5.2
Návrh a realizace systémů monitorů nestacionárních událostí
20
2
ÚVOD
OBSAH I
Obsah II
2.5.3
Diagnostika strojů z měřených signálů s metodami v časo-frekvenční oblasti
21
2.5.4
Vývoj specializovaných softwarových systémů se zaměřením na oblast energetiky
21
2.5.5
Vývoj systémů pro podporu rozhodování v oblasti komplexní údržby rozsáhlých technologických celků
22
2.5.6
Modely a výpočty chodu elektrických distribučních sítí s obnovitelnými zdroji
22
2.5.7
SW nástroje pro odhad stavu elektrických sítí a identifikaci parametrů vedení
23
2.5.8
Specializované algoritmy optimalizace
23
2.5.9
Metody a algoritmy v oblasti poskytování regulačních služeb v elektrizační soustavě
24
3 P2
Pokročilé počítačové a informační technologie
26
3.1 P2-b:Metody a prostředky pro návrh bezpečných, spolehlivých a robustních počítačových systémů
26
3.2 P2-c:Zpracování přirozeného jazyka a inteligentní webové technologie
27
3.3 P2-d:Data a znalosti pro podporu rozhodování v biomedicíně
27
3.3.1
Neuroinformatiky - analýza a zpracování EEG/ERP dat
28
3.3.2
Anonymizace heterogenních medicínských dat
29
3.3.3
Zpracování a analýza heterogenních biomedicínských dat
29
3.3.4
Tvorba datových skladů a datamining pro podporu rozhodování a standardizaci léčebných postupů 30
3.3.5
Zpracování a analýza biomedicínských dat v oboru audiologie a foniatrie
30
3.3.6
Obecné zpracování a analýza biomedicínských dat
31
Výzkum a modelování heterogenních materiálů a mechanických a biomechanických struktur
32
4
P3
4.1 P3-a:aHeterogenní materiály a biologické struktury
32
4.2 P3-b: Inteligentní materiály a dynamicky namáhané struktury
32
5 P4
Nové nanostrukturní tenkovrstvé materiály vytvářené plazmovými technologiemi
34
5.1 Laboratorní vybavení:
35
5.1.1
Zařízení pro depozici vrstev a modifikaci povrchů:
35
5.1.2
Systémy pro diagnostiku plazmatu s časovým rozlišením:
35
5.1.3
Měřicí přístroje pro charakterizaci vrstev:
36
5.1.4
Klíčové vybavení pořízené v rámci projektu NTIS:
37
6 P5
Kvalitativní a kvantitativní studium matematických modelů
38
6.1.1
Inovativní metody sběru, ukládání, sdílení a zpracování prostorově definovaných dat
39
7. Více informací 39
3
ÚVOD
OBSAH
1
Cíle projektu NTIS
Cílem projektu NTIS-Nové technologie pro informační společnost je vybudovat na Fakultě aplikovaných věd Západočeské
univerzity v Plzni centrum excelence, jehož výzkumné zaměření je orientováno do dvou prioritních směrů: Informační společnost a Materiálový výzkum.
Vybudování Evropského centra excelence NTIS je podporováno evropským projektem z Operačního programu Výzkum a vývoj
pro inovace, prioritní osa 1. Součástí projektu je výstavba nové budovy pro pracovny a laboratoře centra s celkovou plochou
cca 12 tis. m2 a pořízení přístrojového vybavení a technologií za cca 200 mil. Kč. V centru bude od roku 2015 pracovat celkem
180 zaměstnanců. Celková výše dotace je cca 820 mil. Kč.
Činnost výzkumného centra je zaměřena na rozvoj vědních oborů kybernetika, informatika a mechanika, které jsou klíčové
pro vývoj a aplikace informačních, komunikačních a mechatronických technologií a na rozvoj vědních disciplín fyziky, které se
uplatňují při výzkumu a vývoji nových tenkovrstvých materiálů a plazmových zdrojů. Klíčovou roli má matematická podpora
pro modelování zkoumaných systémů a procesů i samotný vývoj odpovídajících matematických struktur.
Do projektu je zapojen partner Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i.
1.1 Výzkumné programy Evropského centra excelence NTIS
Výzkumné programy centra vycházejí z dlouhodobého zaměření výzkumné činnosti Fakulty aplikovaných věd ZČU v Plzni
a korespondují svým zaměřením na ICT technologie a materiálový výzkum s rámcovými programy EU.
Výzkumná, vývojová a inovační činnost centra je rozdělena do pěti výzkumných programů:
• P1: Kybernetické systémy řízení, identifikace, inteligentního rozhodování a komunikace
• P2: Pokročilé počítačové a informační technologie
• P3: Výzkum a modelování heterogenních materiálů a mechanických a biomechanických struktur
• P4: Nové nanostrukturní tenkovrstvé materiály vytvářené plazmovými technologiemi
• P5: Kvalitativní a kvantitativní studium matematických modelů
Výzkumné programy centra sledují své vlastní výzkumné cíle, ale jsou též vzájemně provázány, doplňují se a využívají synergické vazby. Jedná se především o spolupráci při vytváření matematických modelů a simulací založených na diferenciálních
rovnicích, statistice a na postupech vycházejících z poznatků diskrétní matematiky. Výsledkem této spolupráce je hlubší
porozumění řadě matematických modelů, které úzce souvisí s rozvojem nových informačních technologií a vývojem nových
materiálů.
1.2 Nabídka spolupráce
Výběr výzkumných programů Evropského centra excelence byl proveden na základě poptávky spolupracujících subjektů
a s ohledem na výzkumný potenciál a přístrojové vybavení, které má nebo bude mít výzkumné centrum k dispozici.
Níže je stručně vymezeno zaměření výzkumných programů centra a skupin uživatelů plánovaných výsledků. Pro jednotlivé
projekty výzkumných programů jsou pak podrobně popsány konkrétní nabídky a témata možné spolupráce, kompetence
a praktické zkušenosti výzkumných týmů, včetně referencí v minulosti úspěšně realizovaných společných projektů s partnery
v ČR i v zahraničí.
Přístrojové a laboratorní vybavení v projektu NTIS obsahuje i některé unikátní přístroje a zařízení, bez kterých by nebylo
možné provádět především špičkový materiálový výzkum a vývoj nových tenkovrstvých materiálů. Vlastnosti těchto přístrojů
včetně nabídky odpovídajících laboratorních služeb jsou níže stručně popsány.
Spolupráce s výzkumnými týmy v projektu NTIS může být realizována nejen na úrovni společných mezinárodních a národních
projektů, kolaborativního a smluvního výzkumu, ale i při vedení závěrečných studentských a doktorských prací. Přínosem pro
partnery může být i nabídka školení, přednášek a konzultací, včetně pozvání na národní i mezinárodní konference Evropského
centra excelence.
4
ÚVOD
OBSAH
NTIS - Nové technologie pro informační společnost
Fakulta aplikovaných věd
Západočeská univerzita v Plzni
Univerzitní 22, 306 14 Plzeň
Telefon:+420 377 632 062
e-mail:
[email protected]
ww.ntis.zcu.cz
5
ÚVOD
OBSAH
2
P1:
Kybernetické systémy řízení, identifikace, inteligentního rozhodování a komunikace
Systematický výzkum ve vybraných oblastech kybernetiky, jako je automatické řízení strojů a procesů, identifikace systémů,
inteligentní rozhodování, řečové technologie pro komunikaci člověk-stroj a diagnostika směřující k aplikacím v průmyslu,
energetice, ale i v lékařství, státní správě či bezpečnostních složkách státu.
Skupiny uživatelů:
Výrobci, kteří se zabývají automatizační technikou a aplikují pokročilé algoritmy řízení strojů, procesů, manipulátorů a robotů
v klasické i jaderné energetice, strojírenství a v automobilovém průmyslu. Firmy, které provozují energetické sítě a zdroje
a využívají nových metod diagnostiky spolehlivosti. Vývojová pracoviště a poskytovatelé služeb v oblasti počítačové analýzy
a syntézy mluvené řeči, dialogových systémů a porozumění mluvené i znakové řeči, včetně služeb pro tělesně postižené
občany a nemocnice.
Vedoucí výzkumného programu:
prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
2.1 P1-a: Systémy identifikace, odhadu, detekce změn a adaptivního řízení stochastických systémů
rozhodování a řízení za neurčitosti.
2.1.1
Návrh systémů identifikace, odhadování a filtrace
Nabízíme nalezení matematického modelu statických i dynamických systémů pomocí identifikace systémů, využitím parametrických i neparametrických metod identifikace. Součástí tohoto postupu jsou i sofistikované návrhy filtračních algoritmů
umožňujících zjišťovat i parametry i stav hledaných parametrických modelů. Pro zajištění co nejlepší vazby mezi matematickým modelem a realitou v oblasti dynamiky i měřícího systému jsou do matematického modelu zahrnuty neurčitosti.
Navrhované algoritmy odhadu mohou zahrnovat i apriorní informace o neznámých veličinách, např. technologická a fyzikální
omezení veličin. To umožní další přiblížení modelu realitě a kombinaci apriorní informace a informace zjišťované měřením
v reálném čase. Nedílnou součástí návrhu systémů identifikace a odhadování je i schopnost takzvané informační fúze v případě decentralizovaných odhadů.
Uživatel může specifikovat požadavek na kvalitu odhadu, od čehož se odvíjí volba metod, formy výsledku a náročnost algoritmů. Kvalitní model systému a odhad jeho neznámých veličin respektující neurčitosti reálného světa jsou klíčové pro kvalitní
rozhodování, predikci i návrh řídicích algoritmů, kde kvalita regulace je závislá na kvalitě modelu a odhadu.
Reference:
• vývoj algoritmů odhadu stavu a parametrů pro systémy válcování za studena
• vývoj algoritmů identifikace a odhadu stavu pro úlohy sledování polohy pohybujícího se objektu
• dlouholeté zkušenosti týmu ve výzkumu a vývoji algoritmů identifikace a odhadu reprezentované publikacemi v nejuzná vanějších světových časopisech a konferencích
Kontakt: prof. Ing. Miroslav Šimandl, CSc., [email protected]
6
ÚVOD
OBSAH
2.2 P1-b: Pokročilé metody a algoritmy řízení strojů a procesů a prostředky pro jejich implementaci
Nabídka spolupráce:
• Návrh a realizace řídicích systémů
• Seřizování průmyslových regulátorů pro obtížně regulovatelné soustavy
• Vývoj softwaru pro řídicí systémy reálného času a průmyslovou komunikaci
• SW nástroje pro automatické ladění průmyslových regulátorů
• Vývoj speciálních robotů, stendů a manipulátorů
• Tvorba matematických modelů, simulace v reálném čase
• Školení a konzultace
• Zařízení pro náročná měření a regulaci
2.2.1
Návrh a realizace řídicích systému
Nabízíme kompletní vývoj řídicích systémů na klíč pro nové či stávající stroje a technologie. Pomůžeme s inovací a optimalizací zastaralého řídicího systému. Zaměřujeme se na nestandardní a časově kritické aplikace, kde nasazení běžných postupů
a systémů nepřináší uspokojivé výsledky. Většinou se jedná o prototypové technologie, stroje, výzkumné, experimentální
a testovací stendy. V případě potřeby poskytneme zabezpečenou vzdálenou správu a dohled nad řídicím systémem.
Návrh řídicího systému typicky obsahuje:
• identifikaci klíčových dynamických vlastností stroje či procesu
• důkladné matematicko-fyzikální modelování
• návrh vhodných řídicích struktur, ladění a optimalizace parametrů regulátorů
• návrh a vývoj operátorských obrazovek HMI dle požadavků zákazníka
• nasazení do provozu
Dlouholeté zkušenosti potvrzují, že téměř vždy je možné stroj či proces optimalizovat pouhým nasazením důmyslného
řídicího algoritmu, který vychází z hluboké znalosti teorie a fyzikální podstaty problému. To vede k pozitivním ekonomickým
důsledkům a zvýšení kvality produktu.
Reference:
•
Experimentální jaderný reaktor (ÚJV Řež)
•
Mykací stroj (VÚTS, a.s.)
•
Tryskový stav (VÚTS, a.s.)
•
Řídicí systém kalibračního stendu momentových buněk (ZF Engineering)
•
Generátor extrémně vysokých tlaků pro kalibraci (ZF Engineering, ZČU)
•
Řízení experimentálního stendu brzdového systému (NTC/Škoda Auto)
•
Řízení 1MW parní turbíny (ŠKODA Power)
•
Aktivní tlumení vibrací lopatek (ZČU/FST)
•
Aktivní tlumení vibrací tyčí (ZČU/FST)
•
Technologie nanášení tenkých vrstev - Zirkon (ZČU/KFY)
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
7
ÚVOD
OBSAH
2.2.2
Seřizování průmyslových regulátorů pro obtížně regulovatelné soustavy
Různé studie odhadují, že 60-80% regulačních smyček nepracuje dobře z následujících důvodů:
• 25% pracuje v manuálním režimu
• 30% pracuje s defaultním nastavením parametrů
• 30% má problémy s aktuátorem či senzorem
Tento fakt způsobený velkým nedostatkem odborníků přináší značné ztráty ekonomické i energetické a zkracuje životnost strojů a technologií. Přitom optimalizací třeba jen jediné regulační smyčky teploty lze dosáhnout úspor v řádu stovek tisíc korun
ročně. Problém s naladěním regulátorů je klíčový u obtížně regulovatelných soustav (např. s velkým dopravním zpožděním).
Nabízíme analýzu současné kvality regulace, určení problémových smyček a zdrojů poruch a následnou optimalizaci – seřízení průmyslových regulátorů.
Reference:
• Software pro seřizování PID regulátorů firmy PMA GmbH vyvinutý naší skupinou používají např. Daimler Chrysler,
Volkswagen, AREVA, Sony, Robert Bosch, Max-Planck-Institut Köln.
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
8
ÚVOD
OBSAH
2.2.3
Vývoj softwaru pro řídicí systémy reálného času a průmyslovou komunikaci
Důmyslnost a kvalita řídicího algoritmu není v současnosti limitována hardwarovými prostředky, ale vlastnostmi užívaného
návrhového systému. Pouze kvalitní návrhový systém s grafickým konfigurátorem řídicí strategie, s inteligentními zabudovanými algoritmy a s možností předběžné simulace může spolehlivě vést k dokonalému výsledku.
Nabízíme implementaci uvedených nástrojů a rozsáhlé knihovny inteligentních funkčních bloků na řídící HW výrobce, případně přizpůsobení firemnímu řídicímu SW. Máme zkušenosti s HW platformami různých kategorií:
• Průmyslová PC
• PAC/PLC
• Desky pro vestavné řízení, mikropočítače
• Jednoúčelové mikrokontroléry
Komerční úspěch řídicích HW je určen z velké části také schopností podpořit moderní průmyslové komunikační standardy.
Pro řídicí HW výrobce nabízíme implementaci komunikačních standardů:
• EtherCAT
• Ethernet POWERLINK
• CAN / CANopen
• Modbus TCP/IP, Modbus RTU
• OPC Data Access 2.0 a 3.0
Reference:
• Funkční bloky regulátorů pro PMA GmbH (WEST CS)
• Funkční bloky pro ŘS ZAT Plant Suite MP
• Funkční bloky pro ŘS firmy TECO a.s.
• Pokročilé regulátory teploty pro Plastikářský lis (PMA GmbH, WEBER)
• Implementace knihovny inteligentních funkčních bloků pro LabView (pro ZF Engineering)
• Implementace knihovny funkčních bloků do řídicího SW firmy B&R
Kontakt: Ing. Pavel Balda, Ph.D., [email protected]
9
ÚVOD
OBSAH
2.2.4
SW nástroje pro automatické ladění průmyslových regulátorů
Nástroje pro automatické ladění průmyslových regulátorů jsou nezbytné pro udržení optimálního chodu strojů a procesů.
Většina heuristických metod automatického ladění zabudovaných v komerčních regulátorech selhává, proto více než 60%
regulátorů pracuje v manuálním režimu či s defaultními hodnotami parametrů. To způsobuje velké ekonomické a energetické
ztráty a snížení životnosti zařízení.
Nabízíme spolehlivé (teoreticky podložené) metody automatického ladění průmyslových regulátorů, které se osvědčily
v tuzemských i zahraničních řídicích systémech. Implementace je možná několika způsoby:
• Jako speciální SW, který komunikuje s kompaktním regulátorem výrobce
• Jako hotový funkční blok, který je zařazen do řídicího systému výrobce
• Jako kód přizpůsobený a implementovaný přímo v kompaktním regulátoru výrobce
Reference:
• SW pro automatické ladění regulátorů firmy PMA GmbH (WEST CS)
• Funkční bloky pro automatické ladění regulátorů pro ŘS ZAT Plant Suite MP
• Funkční bloky pro automatické ladění regulátorů pro ŘS firmy TECO a.s.
Kontakt: Ing. Pavel Balda, Ph.D., [email protected]
2.2.5
Vývoj speciálních robotů, stendů a manipulátorů
Spolu s našimi partnery zajišťujeme vývoj a výrobu speciálních stendů, manipulátorů a robotů (včetně řídicího systému, HMI
a uvedení do provozu). Naše řešení je vhodné zejména pro rychlý vývoj jednoúčelových strojů či prototypových zařízení.
Reference:
• Robotický manipulátor pro chemicky agresivní prostředí (EuroTec JKR s.r.o)
• Univerzální manipulátor pro potřeby moderních ultrazvukových kontrol svarových spojů potrubních systému jaderných
elektráren (ÚJV Řež, a.s.)
• Testovací stend pro měření vůlí hřídelí řízení automobilů (Fuji Koyo Czech, s.r.o.)
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
10
ÚVOD
OBSAH
2.2.6 Tvorba matematických modelů, simulace v reálném čase
Provádíme tvorbu matematických modelů pro účely návrhu, vývoje či optimalizace nového či existujícího stroje/technologie
včetně řídicího systému a vizualizace. Používáme moderní techniky rapid development. Ty umožňují ověřovat jednotlivé
fáze vývoje pomocí různých druhů simulací. Matematický model stroje či technologie je vytvořen technikou multifyzikálního
komponentového modelování. Následné simulace minimalizují chyby v návrhu řídicího systému i stroje samotného a vedou
rychle k funkční verzi prototypu. Jako vedlejší produkt lze díky speciální technologii získat i virtuální model stroje včetně
HMI, který je použitelný pro výukové účely, rychlé a bezpečné zaškolení obsluhy či k propagaci.
Během vývoje je možné postupně využít následující druhy simulací:
• MIL – Model in the loop – matematický model i řídicí systém jsou simulovány v simulačním prostředí
• SIL – Software in the loop – matematický model je simulován v reálném čase s řídicím systém na jednom počítači
• PIL – Processor in the loop - matematický model je simulován v reálném čase, řídicí systém je realizován na cílové
platformě, výměna dat probíhá bez I/O modulů s využitím průmyslové komunikace
• HIL – Hardware in the loop – stejně jako PIL, navíc jsou použity I/O karty a emulace čidel a akčních členů.
Reference:
• Vývoj robotického manipulátoru pro chemicky agresivní prostředí (EuroTec JKR s.r.o)
• Vývoj univerzálního manipulátoru pro potřeby moderních ultrazvukových kontrol svarových spojů potrubních systému
jaderných elektráren (ÚJV Řež, a.s.)
• Vývoj průmyslového paralelního robota (s firmou ATEGA, s.r.o.)
• Vývoj výukových modelů (rotační inverzní kyvadlo, robotický lachtan)
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
2.2.7
Školení a konzultace
Poskytujeme odborná školení pro firmy a odbornou veřejnost:
• základy PID regulace
• pokročilá PID regulace a optimalizace PID regulátorů
• řízení pohybu (pohony, motion control, norma PLCopen)
• tlumení vibrací (dopřednou a zpětnou vazbou)
• prediktivní řízení
• robustní řízení
• multifyzikální modelování, rapid prototyping
• další témata dle domluvy
Poskytujeme konzultace pro řešení problémů automatizace a robotiky.
Reference:
• Konzultace v oblasti průmyslové regulace pro firmu ZAT, a.s.
• Konzultace v oblasti průmyslové regulace pro firmu Teco, a.s.
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
11
ÚVOD
OBSAH
2.2.8
Zařízení pro náročná měření a regulaci
Nabízíme k využití špičková zařízení a čidla pro náročná měření a regulaci:
• Zařízení dSPACE (podrobnosti na www.dSPACE.com), které je vhodné pro extrémně náročná měření a řízení. Může
sloužit jako HW pro jednorázový sběr dat během vývoje nebo jako prototypový HW pro vývoj komplexních řídicích systémů.
• Špičková laserová čidla vzdálenosti Keyence – pro přesné měření vzdálenosti, vhodné např. pro náročnou profilometrii.
• Technologie pro analýzu a měření vibrací strojů, nosníků, atd.
Na našem HW provedeme rozsáhlé jednorázové měření a sběr dat podle požadavků zákazníka.
Kontakt: prof. Ing. Miloš Schlegel, CSc., [email protected]
2.3 P1-c: Řečové technologie pro komunikaci člověk-stroj. 2.3.1
Diktovací systémy
Nabízíme diktovací systémy pro převod diktované řeči na text prostřednictvím systému rozpoznávání řeči. Po krátkém zaučení může běžný řečník dosáhnout úspěšnosti rozpoznávání až 98 %, přičemž je hlasem vytvářen kompletní textový dokument
včetně interpunkce či formátování, což umožňuje snadné vytváření např. hotových zápisů výsledků medicínských vyšetření,
advokátních textů či zápisů soudních rozhodnutí. Tímto způsobem lze výrazným způsobem redukovat časovou i cenovou
náročnost diktování do diktafonu a následného manuálního přepisu trénovanými přepisovateli.
V případě diktování odborných textů nabízíme i přípravu specifických slovníků (a jazykových modelů) pro řešenou oblast
přepisu. Diktovací systém je možno využít i pro diktování do stávajících systémů či jiných dokumentů.
Reference: NovaSoft, popř. přímo FN Motol, VFN, IKEM, AK Všetečka, AK Dittrich.
Kontakt: prof. ing. Josef Psutka, CSc., [email protected], Ing. Aleš Pražák, Ph.D.
2.4 P1-d: Informační technologie pro podporu bezpečnosti a zdraví společnosti
Nabídka spolupráce:
• Průmyslové aplikace počítačového vidění
• Zpracování obrazových záznamů v lékařství
• Trojrozměrné modelování
• Diagnostika materiálových vlastností
• Diagnostika a testy technických zařízení
• Vývoj softwaru pro komunikaci neslyšících
• Kurzy pro práci s nástroji pro využití a zpracování znakového jazyka
• Identifikace osob
12
ÚVOD
OBSAH
2.4.1
Průmyslové aplikace počítačového vidění
Nabízíme kompletní vývoj průmyslových aplikací počítačového vidění na klíč. Nejčastější aplikace jsou vyvíjeny pro optickou
kontrolu kvality výrobků, optickou kontrolu správné montáže, optickou detekci různých prvků či vlastností výrobků, součástí
či polotovarů v různých fázích výroby. Většinou se jedná o aplikace, které umožňují zvýšení efektivity výroby (urychlení
procesu, zrychlení taktu stroje nahrazením zdlouhavé kontroly člověkem automatickým systémem), kvality výroby (prevence
výroby zmetků zamezením spuštění montáže, včasné odhalení vad) či jednoduché zaznamenávání průběhu výroby pro pozdější analýzy různého typu.
Návrh systému typicky obsahuje:
• identifikaci požadované funkce
• důkladnou analýzu souvisejících podmínek
• analýzu technických vlastností z hlediska zpracování optické informace
• analýzu procesu vizuálního zpracování informace člověkem
• návrh vhodných algoritmů zpracování, ladění a optimalizace algoritmů
• implementace a vývoj softwaru
• zajištění dodávky hardwaru, propojení, instalace softwaru apod.
• nasazení do provozu
Zkušenosti potvrzují, že aplikací optické kontroly s pomocí kamerového systému a vyhodnocovacího softwaru lze často
zefektivnit nebo zkvalitnit výrobu. Totéž platí i v obdobných oblastech, např. poskytování služeb, zemědělství apod. To vede
k pozitivním ekonomickým důsledkům pro objednatele. V případě potřeby poskytneme zabezpečenou vzdálenou správu
a zaškolení obsluhy.
Reference:
• Detekce dopravních objektů (CEDA)
• Analýza různých parametrů rostlin (PSI, VÚGZ AVČR)
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]; Ing. Miloš Železný, Ph.D., [email protected]
13
ÚVOD
OBSAH
2.4.2
Zpracování obrazových záznamů v lékařství
Nabízíme kompletní vývoj softwarových nástrojů pro analýzy obrazových záznamů v lékařství. Nejsme omezeni použitou
modalitou, nejčastějšími modalitami jsou CT, MRI nebo USG. Nejčastější aplikace jsou vyvíjeny pro automatickou či poloautomatickou detekci, zvýrazňování či měření parametrů orgánů nebo patologií v obrazových záznamech. Řešené úlohy zahrnují
vyhledávání různých patologií, výpočty obvodu, obsahu či objemu, sledování cévního stromu apod.
Návrh systému typicky obsahuje:
• identifikaci požadované funkce
• důkladnou analýzu podmínek, typ a vlastnosti obrazových dat
• analýzu vlastností z hlediska zpracování obrazové informace
• analýzu procesu vizuálního zpracování informace lékařem
• návrh vhodných algoritmů zpracování, ladění a optimalizace algoritmů
• implementace a vývoj softwaru
• zajištění dodávky hardwaru, propojení, instalace softwaru apod.
• nasazení do provozu
Zkušenosti potvrzují, že aplikace metod počítačového vidění často umožňují zvýšení efektivity práce lékaře, ať už (polo)
automatickým výpočtem parametrů, který by jinak lékaři zabral mnoho času, anebo předzpracováním větších objemů dat
a vytipováním problémových pacientů, kterým pak lékař může věnovat více času. V případě potřeby poskytneme zaškolení
obsluhy.
Reference:
• Segmentace jaterního parenchymu, detekce cévního stromu v játrech (FN Plzeň)
• Analýza výsledků angiografického vyšetření (Nemocnice Na Homolce)
Kontakt:
doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected], Ing. Miloš Železný, Ph.D., [email protected]
14
ÚVOD
OBSAH
2.4.3
Trojrozměrné modelování
Nabízíme vytváření trojrozměrných modelů nebo návrh systémů trojrozměrného snímání pro průmysl, lékařství, biologii,
zemědělství, systémy komunikace člověk-stroj a další oblasti. Typickou úlohou je vytvoření 3D modelu hlavy nebo postavy
pro virtuální 3D model (avatar), použitelný v systémech komunikace člověk-stroj při audiovizuální syntéze řeči nebo syntéze
znakové řeči, pro herní průmysl nebo jiné systémy založené na trojrozměrných virtuálních 3D modelech člověka. Další typickou úlohou je vytvoření trojrozměrného modelu součásti, výrobku, rostliny, pacienta či jeho orgánu, ať už z dostupných trojrozměrných dat (např. v lékařství) nebo aplikací metody trojrozměrného skenování povrchu. Jinou úlohou je naopak návrh systému
trojrozměrného snímání tam, kde nestačí vytvořit jeden model, ale naopak zajistit systém pro opakované vytváření 3D modelů.
Vytvoření 3D modelu typicky obsahuje:
• identifikaci a analýzu skenovaného objektu
• důkladnou analýzu možných podmínek skenování
• návrh vhodného postupu, zajištění, předzpracování a analýzu trojrozměrných dat
• vytvoření vlastního modelu a jeho export v požadovaném formátu
• Návrh systému 3D skenování typicky obsahuje:
• identifikaci a analýzu skenovaného objektu
• důkladnou analýzu možných podmínek pro skenování
• výběr vhodné technologie a návrh vhodného postupu
• zajištění hardwaru, vývoj softwaru pro získávání, úpravy či post-processing trojrozměrných skenů
• nasazení do provozu
Zkušenosti potvrzují, že díky trojrozměrnému modelování je možno efektivně vytvářet modely pro různé aplikace od modelu
součásti ve výrobě pro její kontrolu či naopak pro rapid prototyping přes model hlavy pro systém tzv. virtuálního dvojníka až
po trojrozměrné modely orgánů či patologií v lékařství umožňující efektivní analýzu obrazových dat lékařem.
Reference:
• Trojrozměrný model avatara pro slovník znakové řeči (ZČU, MU, UJP)
• Návrh systému trojrozměrného modelování rostlin (PSI, VÚGZ AVČR)
• Trojrozměrný model výsledků angiografického vyšetření (Nemocnice Na Homolce)
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected], Ing. Miloš Železný, Ph.D., [email protected]
15
ÚVOD
OBSAH
2.4.4
Diagnostika materiálových vlastností
Nabízíme kompletní vývoj průmyslových aplikací využívajících počítačového vidění pro diagnostiku materiálových vlastností.
Nejčastější aplikace jsou vyvíjeny pro optickou kontrolu kvality výrobků a automatického zjištění požadovaných vlastností,
jsou-li vyhodnotitelné opticky. Většinou se jedná o aplikace, které umožňují zvýšení efektivity a kvality výroby. Například
automatické vyhodnocení (mikro)tvrdosti kovů, klasifikace typu polymeru, dynamické vlastnosti materiálů.
Návrh systému typicky obsahuje:
• identifikaci požadované funkce
• důkladnou analýzu souvisejících podmínek
• analýzu technických vlastností z hlediska zpracování optické informace
• analýzu procesu vizuálního zpracování informace člověkem
• návrh vhodných algoritmů zpracování, ladění a optimalizace algoritmů
• implementace a vývoj softwaru
• zajištění dodávky hardwaru, propojení, instalace softwaru apod.
• nasazení do provozu
Zkušenosti potvrzují, že aplikací optické kontroly nebo identifikace s pomocí kamerového systému a vyhodnocovacího softwaru lze často zefektivnit nebo zkvalitnit výrobu. To vede k pozitivním ekonomickým důsledkům pro objednatele. V případě
potřeby poskytneme zabezpečenou vzdálenou správu a zaškolení obsluhy.
Reference:
• Měření mikrotvrdosti kovů (TSI, Energocentrum)
• Zjišťování dynamických vlastností polymerů (TSI, Energocentrum)
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]
16
ÚVOD
OBSAH
2.4.5 Diagnostika a testy technických zařízení
Nabízíme vývoj systémů automatické klasifikace stavu technických zařízení a testů těchto zařízení. Požadavkem aplikace
našich metod je dostatek tzv. trénovacích dat, která může zákazník uvolnit či naměřit. Trénovací data musí obsahovat informace o své příslušnosti ke klasifikované třídě. Pro potřeby konkrétní zakázky využíváme vlastní knihovnu implementující
statistické přístupy v klasifikačních úlohách. Příkladem využití je klasifikace stavů (včetně přechodových) zařízení - např.
jaderného reaktoru, kdy je s úspěchem použit model nestacionárního chování zkoumaného objektu, vyhodnocovací software
systémů akustické emise či diagnostika práce činnosti navigačních jednotek automobilu.
Návrh systému typicky obsahuje:
• identifikaci požadované funkce
• důkladnou analýzu souvisejících podmínek
• analýzu technických vlastností z hlediska zpracování vstupních dat
• návrh vhodných algoritmů zpracování, ladění a optimalizace algoritmů
• implementace a vývoj softwaru
• zajištění dodávky hardwaru, propojení, instalace softwaru apod.
• nasazení do provozu
Zkušenosti potvrzují, že aplikací moderních klasifikačních metod lze zefektivnit testy a zkoušky technických zařízení a zpřesnit výsledky jejich diagnostiky. To vede k pozitivním ekonomickým důsledkům pro objednatele. V případě potřeby poskytneme zabezpečenou vzdálenou správu a zaškolení obsluhy.
Reference:
• Klasifikace přechodových stavů reaktoru - ŠKODA JS a.s.
• Monitorovací systém žíhání tlakových nádob reaktoru - ŠKODA JS a.s.
• Automatické testování kvality rozpoznávání řeči a funkce navigační jednotky před uvedením do sériové
výroby - Škoda Auto, a.s.
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]
17
ÚVOD
OBSAH
2.4.6
Vývoj softwaru pro komunikaci neslyšících
Nabízíme vývoj či konzultace při vývoji systémů určených pro komunikaci mezi neslyšícími. Často se při návrhu systémů pro
komunikaci s uživateli nebere v úvahu to, že daným uživatelem může být i uživatel se specifickými potřebami. V případě
neslyšících uživatelů to pak znamená zajistit komunikaci s tímto uživatelem pomocí českého znakového jazyka. To by mělo
být zohledněno především při návrhu systémů určených pro širokou veřejnost.
V rámci naší výzkumné aktivity se zabýváme studiem komunikace mezi člověkem a počítačem pomocí přirozeného jazyka,
včetně jazyka znakového. K dispozici jsou tak unikátní nástroje pro automatickou syntézu znakového jazyka pomocí avatara
a také nástroje pro automatické rozpoznávání a překlad znakového jazyka. Nabízíme tedy tvorbu kompletní aplikace nebo
pomoc při zapojení vyvinutých technologií do stávajících aplikací.
Reference:
• MUSSLAP - Multimodal Human Speech and Sign Language Processing for Human-Machine Communication – výzkumný
projekt zabývající se multimodálním zpracováním lidské znakové a mluvené řeči počítačem pro komunikaci člověk-stroj
• POJABR - Potlačení jazykové bariéry sluchově postižených studentů prostřednictvím automatického zpracování
jazyka – projekt zaměřený na podporu vzdělání sluchově postižených studentů
• znaky.zcu.cz – on-line slovník českého znakového jazyka
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]
2.4.7
Kurzy pro práci s nástroji pro využití a zpracování znakového jazyka
Zájemcům nabízíme možnost zúčastnit se kurzu pro práci s on-line slovníkem znakového jazyka. Náplní kurzu je představení
slovníku a popis ovládání uživatelské části slovníku, která slouží k prohlížení zadaných hesel a jejich vyhledávání. V druhé
části kurzu je pak představeno ovládání administrativní části slovníku, které je určeno k zadávání nových nebo úpravě stávajících hesel ve slovníku.
Druhý kurz je zaměřen na použití metodiky pro tvorbu slovníku znakového jazyka. Jde především o nastavení podmínek
a použití vhodných záznamových zařízení při záznamu zpracovávaných znaků tak, aby při následném zpracování záznamů
mohly být využity nástroje pro automatické zpracování znakového jazyka. Jde např. o využití programu pro automatický střih
zaznamenaných znaků.
Třetí kurz je zaměřen na použití nástroje pro tvorbu HamNoSys notace znaků. Tato notace slouží k tvorbě prostorové podoby
znaku, kterou lze poté využít v systému pro automatickou syntézu znakového jazyka nebo on-line slovníku znakového jazyka.
Součástí kurzu je i představení samotné notace a jejího použití pro popis znaků a také základy SignWriting notace, již lze
také využít v on-line slovníku.
Reference:
• POJABR - Potlačení jazykové bariéry sluchově postižených studentů prostřednictvím automatického zpracování
jazyka – projekt zaměřený na podporu vzdělání sluchově postižených studentů
• znaky.zcu.cz – on-line slovník českého znakového jazyka
Kontakt:: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]
18
ÚVOD
OBSAH
2.4.8
Identifikace osob
Nabízíme kompletní vývoj aplikací identifikace osob podle hlasu Typickou úlohou je situace, kdy na vstup systému je přiveden proud řečových dat od několika řečníků a výstupem je informace o časových pásmech, ve kterých jednotliví řečníci mluví,
společně s informací o jejich identitě. Příkladem může být situace, kdy se řečníci postupně střídají ve výpovědích a úlohou
je identifikovat nejen identitu mluvčího, ale také identifikovat, kdy ke změně mluvčího došlo.
Pro potřeby konkrétní zakázky využíváme vlastní knihovnu implementující state-of-the-art přístupy v úloze identifikace osob
podle hlasu:
• Gaussian Mixture Model (GMM) – statistický model, slouží k reprezentaci řečových dat
• Support Vector Machines (SVM) – diskriminativní model řečových dat vhodný v případě menšího počtu vstupních dat
• Joint Factor Analysis (JFA), Probabilistic Linear Discriminant Analysis (PLDA) – statistický model, pomáhá zmírnit vliv
změny akustického prostředí, ve kterém je identifikační systém nasazen
• Neural Network – nelineární přístup k modelování řečových dat pomocí neuronových sítí
• Adaptační techniky (MAP, MLLR a jiné) – adaptace robustně odhadnutých modelů (např. GMM) na nová data
• Identifikační techniky související s jednotlivými modely (GMM, SVM, JFA, …) + metody kombinace výsledků různých
dentifikačních metod (regresní metody, NN a jiné)
Reference:
• Účast a obsazení předních příček v mezinárodních soutěžích zaměřených na identifikaci osob podle hlasu.
• Účast v soutěži EVALITA 2009 organizované Italian Association for Artificial Intelligence.
• Účast v soutěži MOBIO 2010 organizované Idiap Research Institute, Switzerland, University of Oulu, Finland,
Brno University of Technology, Czech Republic.
• Účast v soutěži NIST SRE 2010 organizované americkým institutem pro standardy a technologii: National Institute
of Standards and Technology (NIST).
• Publikační činnost v oblasti zpracování řeči.
Kontakt: doc. Ing. Luděk Müller, Ph.D., [email protected]
2.5 P1-e: Pokročilé metody diagnostiky a spolehlivosti především energetických systémů a jejich implementace
Nabídka spolupráce:
• Systémy pro pokročilou diagnostiku rotačních strojů
• Návrh a realizace systémů monitorů nestacionárních událostí
• Diagnostika strojů z měřených signálů s metodami v časo-frekvenční oblasti
• Vývoj specializovaných softwarových systémů se zaměřením na oblast energetiky
• Vývoj systémů pro podporu rozhodování v oblasti komplexní údržby rozsáhlých technologických celků
• Modely a výpočty chodu elektrických distribučních sítí s obnovitelnými zdroji
• SW nástroje pro odhad stavu elektrických sítí a identifikaci parametrů vedení
• Specializované algoritmy optimalizace
• Metody a algoritmy v oblasti poskytování regulačních služeb v elektrizační soustavě
19
ÚVOD
OBSAH
2.5.1
Systémy pro pokročilou diagnostiku rotačních strojů
Rotační stroje jako parní a plynové turbíny, kompresory, cirkulační čerpadla atd. jsou zásadními prvky ve výrobě elektrické
energie. Jejich porucha a následný výpadek mohou znamenat významné ztráty Proto je současným trendem on-line monitorovat tato zařízení a poskytovat jejich provozovateli aktuální informace o jejich stavu.
Nabízíme moderní a pokročilé metody diagnostiky rotačních strojů zaměřené na včasnou detekci nastávajícího poškození.
Zaměřujeme se především na detekci a lokalizaci zadírání (tzv. rubbingu), který značnou měrou ovlivňuje provoz např. parních
turbín. Další významnou oblastí je bezkontaktní monitorování vibrací rotujících komponent (lopatek).
V rámci pokročilé diagnostiky rotačních strojů nabízíme následující služby:
• instrumentace měření, případně napojení na stávající systém snímačů monitorů třetích stran
• přizpůsobení vlastního diagnostického HW požadavkům zákazníka a konkrétní diagnostické úlohy
• vyhodnocení stavu zařízení v SW (rubbing, tip-timing) s využitím vlastních vyvinutých algoritmů
• doplnění diagnostického SW o další moduly dle konkrétní úlohy a požadavků zákazníka
Reference:
• Systém pro automatickou detekci a lokalizaci rubbingu (Škoda Power A Doosan company)
• Detekce a lokalizace rubbingu v ETU TG 21 (ČEZ a.s.)
• BTT-001 - systém pro bezkontaktní monitorování kmitání lopatek (Škoda Power A Doosan company)
• Vyhodnocení vibračních signálů z chladicích pump zaměřené na detekci rubbingu (Areva NP GmbH)
• Vývoj HW (optických snímačů) pro měření kmitů bandážovaných lopatek (Škoda Power A Doosan company)
Kontakt: Ing. Jindřich Liška, Ph.D., [email protected]; doc., Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]
2.5.2
Návrh a realizace systémů monitorů nestacionárních událostí
Technologie, které jsou v současnosti nasazeny v oblasti diagnostiky a monitorování (především v energetice), jsou orientovány na monitorování očekávaných stavů zařízení. Při nestandardním provozu nejsou tyto systémy schopny poskytovat
dostatečnou informaci o dějích, ke kterým v zařízení (chladicím okruhu jaderných elektráren, plynové nebo parní turbíně,
ventilu, kompresoru, atd.) dochází. Právě tyto nestandardní úlohy jsou předmětem nabízených služeb.
Nabízíme návrh a realizaci systémů pro monitorování nestandardních jevů s nestacionárním charakterem - nestacionárních
událostí. Vlastní vyvinuté metody používané v analýze signálů monitorovacího systému jsou založeny na stochastickém
normování časo-frekvenčních spektrogramů signálů. Díky pokročilým metodám vyhodnocení, které využíváme, můžeme
nabídnout následující fáze monitoringu událostí:
• detekce - identifikace vzniku události, trigrování a uchování dat před a po vzniku události
• lokalizace - určení místa vzniku události ze znalosti její fyzikální podstaty (např. disperzní charakter šíření napěťových vln
v materiálu atd.)
• specifikace - podrobné určení dalších veličin souvisejících s nestacionární událostí (hmotnost, hybnost, energie, .tvar, ...)
Reference:
• Lokalizace rázů na tlakové nádobě reaktoru EDU (ČEZ a.s.)
• Modernizace klasifikátoru událostí v diagnostickém systému KUES (Areva NP GmbH)
• Detekce a lokalizace volných částí v chladicích okruzích JE (Areva NP GmbH)
Kontakt: Ing. Jindřich Liška, Ph.D., [email protected]; doc., Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]
20
ÚVOD
OBSAH
2.5.3
Diagnostika strojů z měřených signálů s metodami v časo-frekvenční oblasti
Moderní diagnostika strojů využívá stále více možností rychlého vývoje počítačových technologií, které byly ještě donedávna zásadní bariérou pro rozvoj pokročilých diagnostických funkcionalit. Zpracování signálů, které nesou informaci o poruše
nebo závadě stroje, proto bylo (a v mnoha případech stále ještě je) orientováno pouze na základní analýzu v časové oblasti
a oddělenou analýzu frekvenčních spekter.
Nabízíme nástroje a metody diagnostiky pracující v časo-frekvenční oblasti a jejich implementaci s využitím moderních výpočetních prostředků. Původní pokročilé algoritmy stochastického normování se uplatnily v systému monitorování plynových
turbín; původní metoda detekce tvaru disperzních křivek napěťových vln byla využita pro lokalizaci volných částí v chladicích
okruzích JE; metoda kumulovaného úplného spektrogramu byla použita v systému detekce zadírání parních turbín, atd.
Nabízíme následující služby, souvisejíci se signálovou diagnostikou v časo-frekvenční oblasti:
• využití vyvinutých metod a algoritmů pro řešení speciálních úloh dle přání zákazníka
• implementace metod na vlastním HW (FPGA technologie)
• implementace metod na HW dle přání zákazníka
• testování v laboratorních i průmyslových podmínkách
Reference:
• Lokalizace rázů na tlakové nádobě reaktoru EDU (ČEZ a.s.)
• Systém pro automatickou detekci a lokalizaci rubbingu (Škoda Power A Doosan company)
• Model čerpání životnosti lopatek VT dílu parní turbíny TG1 ETE (Škoda Power A Doosan company)
• Analýza a filtrace rušení v elektrárně KKU (Areva NP GmbH)
Kontakt: Ing. Jindřich Liška, Ph.D., [email protected]; doc., Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]
2.5.4
Vývoj specializovaných softwarových systémů se zaměřením na oblast energetiky
Správné vymezení cílů a očekávání a jasná formulace zadání jsou klíčovými předpoklady úspěšného vývoje, nasazení a využití softwarového systému. Nabízíme zkušený tým, který je připraven poskytnout podporu od úvodních předprojektových fází
koncepčního charakteru až po vlastní vývoj, uvedení do provozu a provozování softwarového systému.
Předpoklady úspěšné spolupráce vycházejí z teoretického zázemí založeného na využití systémového přístupu, moderních
metod systémové analýzy a návrhu, metodik řízení softwarových projektů a moderních informačních technologií, z bohatých
praktických zkušeností a z individuálního zákaznicky orientovaného přístupu.
Reference:
V rámci projektů MPO byl ve spolupráci se společností I&C Energo a.s. vyvinut CAD/CAE systém SSK pro podporu projektování a správy kabelových systémů rozsáhlých technologických celků. Systém SSK je aktuálně nasazen a užíván pro správu
kabelového systému Jaderné elektrárny Dukovany ČEZ a.s. a pro podporu návrhu a realizace kabelových systémů rekonstruovaných nebo nově budovaných elektráren Tušimice II, Ledvice a Počerady společnosti ČEZ a.s.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]; Ing. Václav Hajšman Ph.D.; Ing. Miloš Fetter
21
ÚVOD
OBSAH
2.5.5
Vývoj systémů pro podporu rozhodování v oblasti komplexní údržby rozsáhlých technologických celků
Snižování nákladů na údržbu a zvyšování spolehlivosti zařízení jsou jedny z hlavních cílů v oblasti komplexní údržby technologických zařízení. Nabízíme vývoj a nasazení informačního systému pro podporu rozhodování ve formě komplexního databázového, simulačního a výpočetního nástroje. Systém je založen na prediktivních modelech spolehlivosti a dostupnosti.
Zahrnuje sběr a evidenci dat o jednotlivých částech zařízení a událostech na těchto zařízeních (poruchy, opravy). Poskytuje
uživateli podporu v oblasti plánování a realizace komplexní údržby technologie.
Reference:
V rámci projektu MPO je ve spolupráci se společností Škoda Power a.s. vyvíjen systém pro podporu rozhodování v oblasti
snižování nákladů na údržbu a zvyšování spolehlivosti parních turbín a vybraných zařízení elektrárenských strojoven.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]; Ing. Libor Jelínek, Ph.D.
2.5.6
Modely a výpočty chodu elektrických distribučních sítí s obnovitelnými zdroji
Nabízíme pokročilé výpočty chodu sítě s instalovanými obnovitelnými zdroji založené na pravděpodobnostních modelech.
Výpočty umožňují stanovit VaR hodnoty veličin v síti, tedy hodnoty, které budou překročeny v daném procentu případů.
Pomocí těchto výpočtů je možné posoudit, jestli je v síti splněna norma napětí a dodrženo maximální zatížení všech prvků.
Také jsou počítány technické ztráty v síti a přetoky do sítí s vyšším napětím. Nabízíme výpočet chodu stávající sítě a také
sítě s přidaným novým zdrojem, zákazníkem nebo sítě po rekonstrukci. Můžeme počítat chod sítě v průběhu roku se skutečně
zaznamenaným počasím nebo se zvoleným počasím (například jasno nebo zataženo). Dále můžeme predikovat chod sítě na
základě meteorologické předpovědi.
Pro modelování průběhu spotřeby jednotlivých odběratelů jsou používány typové denní diagramy dodávek elektřiny OTE,
a. s. a roční spotřeba jednotlivých odběratelů. Pro modelování výroby obnovitelných zdrojů jsou k dispozici průběhy výroby
pro jednotlivé druhy počasí.
Reference: Studie chodu sítě Horušany, která byla vytvořena v rámci projektu TA ČR „BIOZE“.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected], Ing. Petr Janeček, Ph.D.
22
ÚVOD
OBSAH
2.5.7 SW nástroje pro odhad stavu elektrických sítí a identifikaci parametrů vedení
Nabízíme spolehlivé metody estimace stavu elektrické sítě a metody identifikace parametrů vedení včetně jejich teploty
v reálném čase na základě měřených fázorů napětí a proudů. Tyto metody můžeme poskytnout v rámci našeho softwaru
nebo programových modulů, nebo můžeme nabídnout vylepšení již nasazených systémů s případnou spoluprací s původními
dodavateli.
Reference:
• Zvýšení robustnosti stávajícího estimace stavu sítě pro ČEPS, a.s.
• Estimace stavu sítě byla vyvinuta v rámci projektu MPO ve spolupráci s AIS, s. r. o.
• Identifikace parametrů elektrických vedení ze synchronních měření fázorů napětí a proudu byla vyvinuta v rámci projektu
MPO ve spolupráci s AIS, s. r. o.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]; Ing. Petr Janeček Ph.D.
2.5.8 Specializované algoritmy optimalizace
Optimalizace rozhodování v oblasti nasazování výrobních zdrojů obecně v ekonomice patří mezi úlohy, na jejichž řešení je
kladen velký důraz. Zaměřujeme se především na řešení úloh optimalizace v oblasti energetiky. Optimalizace jako součást
systémů pro podporu rozhodování představuje moderní směr při rozhodování o nasazování energetických zdrojů.
Nabízíme kompletní vývoj specializovaných algoritmů pro podporu rozhodování při řízení nasazování výrobních zdrojů. Navržená řešení respektují nejen neurčitosti a spolehlivost jednotlivých zdrojů, ale také umožňují stanovit míru rizika spojenou
s jejich nasazením. Vytvořený softwarový nástroj bude uživateli poskytovat informace podle metodiky Value at Risk. V tomto
směru máme široké zkušenosti z dosud řešených úloh nejen z oblasti energetiky.
Implementace je možná jako speciální SW nebo funkční modul, který je zařazen do řídicího systému.
Reference: Vývoj nástrojů pro podporu rozhodování o nasazování energetických bloků pro ARTINEL s.r.o.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]; Ing. Pavel Hering Ph.D.
23
ÚVOD
OBSAH
2.5.9
Metody a algoritmy v oblasti poskytování regulačních služeb v elektrizační soustavě
Nabízíme výzkum a vývoj algoritmů v oblasti plánování rozsahů regulačních služeb pro TSO, které mohou využít energetické
společnosti v přípravách provozu. Algoritmy slouží ke stanovení objemů regulačních záloh tzv. podpůrných služeb, které slouží k zajištění spolehlivosti dodávky elektřiny a s jejich pomocí lze korigovat rozdíly mezi odběrem a výrobou. Obsahem je:
• Stanovení potřebných objemů jednotlivých PpS
• Stanovení očekávaného výskytu extrémních hodnot systémové odchylky pro vytipované dny a návrh jejich zajištění
• Dostatečná dokumentace užitých pracovních postupů, tj. popis a způsob přípravy vstupních veličin a parametrů
pro jednotlivé výpočty, popis výpočtů a vyhodnocení získaných výsledků.
Součástí nabídky je i simulační ověření realizované simulátorem elektrizační soustavy. Simulátor obsahuje tyto složky:
• Bilanční modely standardních elektrárenských bloků (velkých tepelných bloků), včetně modelu jejich výpadků
• Modely výroby elektrické energie obnovitelných zdrojů
• Prediktory výroby elektrické energie obnovitelných zdrojů
Reference:
V rámci Centra aplikované kybernetiky byl pro společnost ČEPS, a. s. vytvořen soubor software SESyS, který umožňuje
zpracovat historická data, analyticky vypočítat potřeby rezerv podpůrných služeb pro zajištění chodu přenosové soustavy
a simulačně ověřit zajištění soustavy. Tento software je používán v rámci roční přípravy provozu pro stanovení poptávaného
množství podpůrných služeb.
Kontakt: doc. Ing. Eduard Janeček, CSc., [email protected]; Ing. Andrea Fialová, Ph.D.
24
ÚVOD
OBSAH
25
ÚVOD
OBSAH
3
P2:
Pokročilé počítačové a informační technologie
Řešení aktuálních problémů, které vznikají informační explozí a všudypřítomností počítačů, bezpečnost, privátnost a spolehlivost moderních informačních a komunikačních technologií. Efektivní způsob komunikace s počítačem, vizualizace velkoobjemových dat, vyhledávání informací a znalostí na webu, zpracování a vyhodnocování biomedicínských dat.
Skupiny uživatelů:
Inovační firmy, které využívají pro vývoj produktů či služeb nové poznatky z oblastí vizualizace rozsáhlých dat, bezpečných,
robustních vestavěných počítačových systémů a webových technologií. Zpracování textů pro cílené vyhledávání informací
a znalostí, vývoj informačních (medicínských) systémů, vyhodnocování snímaných a měřených dat v medicíně a zpracování
neurologických dat.
Vedoucí výzkumného programu:
prof. Ing. Václav Matoušek, CSc., [email protected]
Projekty:
• P2-a: Triangularizované a objemové modely s využitím haptiky a virtuální reality
• P2-b: Metody a prostředky pro návrh bezpečných, spolehlivých a robustních počítačových systémů
• P2-c: Zpracování přirozeného jazyka a inteligentní webové technologie
• P2-d: Data a znalosti pro podporu rozhodování v biomedicíně
3.1 P2-b: Metody a prostředky pro návrh bezpečných, spolehlivých a robustních počítačových systémů
Specializujeme se na ověřování robustnosti a spolehlivosti softwarových systémů metodami statické analýzy a simulačního
testování. Tyto metody jsou vhodné zejména pro systémy se složitým chováním a reaktivní systémy, které odpovídají na
podněty z okolí (uživatelské rozhraní, API, asynchronní externí události např. z připojených zařízení). Požadované vlastnosti
těchto softwarových systémů je často možné specifikovat protokolem požadovaného chování, např. stavovým modelem.
Komplexní ověřování správnosti chování takových systémů nebo zjišťování jejich parametrů je obvykle obtížné jak metodicky,
tak časově. Proto používáme pokročilé metody statické analýzy již existující implementace resp. její testování v simulačním
režimu, který využívá práce v modelovém čase pro zjednodušení generovaných testovacích vstupů a urychlení testování.
Nabízíme služby a konzultace v následujících oblastech souvisejících s uvedenou problematikou:
• Analýza vnějšího chování softwarových komponent a systémů pro ověření, zda splňuje specifikace a zda jsou dodrženy
požadované vlastnosti; naše metody umožňují v tomto případě zrychlení průběhu analýzy až o 2 řády oproti standardnímu
testování.
• Kontrola dodržení správného API aplikací vlastních i vytvořených třetími stranami – vhodné např. pro certifikaci externích komponent dodávaných do systému.
• Kontrola aplikací vlastních i vytvořených třetími stranami z pohledu kompatibility s funkčností poskytovanou již nasazenými částmi (knihovnami či aplikacemi) – účelem je mj. prevence závažných chyb za běhu aplikace.
Reference:
• Verifikace real-time komunikačního řídícího modulu simulačními technikami (TTTech GmbH Vídeň, v rámci konsorcia
evropského projektu FIT).
• Ověřování kompatibility a datové komunikace OSGi komponent (Openmatics s.r.o.) – kombinace simulační verifikace a
statické analýzy.
Kontakt: Ing. MSc. Přemysl Brada Ph.D., [email protected]
26
ÚVOD
OBSAH
3.2 P2-c: Zpracování přirozeného jazyka a inteligentní webové technologie
Nabízíme služby v oblasti výzkumu, vývoje a implementace metod pro počítačové zpracování textových dat a přirozeného
jazyka. Většina našich metod pracuje na flektivních jazycích (čeština, slovenština a další) a na angličtině. Metody jsou navrženy tak, že umožňují zpracovávat velké objemy dat. Základním principem metod je strojové učení, které vykazuje dobrou
schopnost přizpůsobit se neznámým nebo novým jevům v textech.
Specializujeme se na zpracování těchto úloh:
• Rozpoznávání jazyka (27 jazyků) – vhodné i pro velmi krátké texty jako jsou např. příspěvky na blozích či v internetových
diskusích.
• Rekonstrukce textu – zahrnuje doplnění diakritiky a interpunkce, opravy překlepů a nespisovných tvarů.
• Rozpoznávání pojmenovaných entit – umožňuje v textech najít slova či slovní spojení s daným významem (např. jména
osob, názvy měst a států, názvy výrobků a produktů, jména firem, datum a čas a další).
• Rozpoznávání sentimentu – umožňuje automaticky rozpoznat sentiment věty nebo krátkého textu. Jedná se o automatické určení postoje člověka, který text vytvořil. Rozpoznáváme buď do kategorií pozitivní, negativní a neutrální sentiment
anebo sentiment určujeme na stupnici od 1 – 10.
• Sémantické vyhledávání – umožňuje vyhledávat v textech s využitím ontologie pojmenovaných entit; tj. je možné např.
vyhledat všechny texty, kde je název telefonu od společnosti Nokia.
• Analýza výsledků vyhledávání – umíme analyzovat výsledky vyhledávání, sledovat trendy a korelace jevů ve výsledcích.
Umíme např. zjistit, jak se v čase vyvíjel názor na daného politika či popřípadě zjistit, o kterém politikovi se nejvíce mluví.
Kontakt: Ing. Miloslav Konopík, Ph.D., [email protected]
3.3 P2-d: Data a znalosti pro podporu rozhodování v biomedicíně
Nabídka spolupráce:
• Neuroinformatiky - analýza a zpracování EEG/ERP dat
• Anonymizace heterogenních medicínských dat
• Zpracování a analýza heterogenních biomedicínských dat
• Tvorba datových skladů a datamining pro podporu rozhodování a standardizaci léčebných postupů
• Zpracování a analýza biomedicínských dat v oboru audiologie a foniatrie
• Obecné zpracování a analýza biomedicínských dat
27
ÚVOD
OBSAH
3.3.1 Neuroinformatiky - analýza a zpracování EEG/ERP dat
Nabízíme služby v oblasti neuroinformatiky - přípravu, provádění a vyhodnocování experimentů metodami elektroencefalografie (EEG) a evokovaných potenciálů (ERP). Dále vyvíjíme softwarovou a hardwarovou infastrukturu a příslušné standardy
pro komplexní výzkum v této oblasti. Disponujeme laboratoří vybavenou elektricky a zvukově stíněnou komorou, automobilovým simulátorem a kompletním vybavením pro snímání, záznam a hodnocení EEG/ERP záznamů od firmy BrainProducts.
Nabízíme služby, konzultace a možnosti spolupráce v následujících oblastech:
• Technické zabezpečení a provádění EEG/ERP experimentů, jak ve vlastní neuroinformatické laboratoří, tak i v jiných
prostorách vhodných pro tento typ experimentů
• Detailní analýza a zpracování EEG/ERP dat včetně statistického zpracování výsledků
• Vývoj hardwarových zařízení pro stimulaci testovaných subjektů a zařízení pro synchronizaci signálů z více
nezávislých zdrojů
• Vývoj softwarové infrastruktury pro bezpečné uchovávání, správu a sdílení dat, metadat, metod a pracovních postupů
• Vývoj metod pro zpracování, klasifikaci a hodnocení biologických signálů
• Vývoj metod pro zpracování, klasifikaci a hodnocení časových řad
Reference:
• Dopravní fakulta ČVUT v Praze – metody detekce poklesu pozornosti řidiče
• Pedagogická fakulta ZČU v Plzni, Pedagogická fakulta ZČU v Plzni - analýza evokovaných potenciálů u dětí s vývojovou
poruchou koordinace
• Lékařská fakulta Univerzity Karlovy v Plzni – detekce schopnosti vizuálního vnímání u myší
Kontakt: Ing. Roman Mouček, Ph.D., [email protected]
28
ÚVOD
OBSAH
3.3.2 Anonymizace heterogenních medicínských dat
Nabízíme automatickou anonymizaci heterogenních medicínských dat spočívající v odstranění osobních informací pacientů,
lékařů a dalšího personálu. Rozsah nahrazovaných informací lze předem stanovit a může být na úrovni strukturovaných
i nestrukturovaných dat, např. v obrazových datech. Anonymizovat lze soubory ve formátu DASTA, DICOM (různé modality).
V případě potřeby lze rozšířit podporu i pro další formáty (nejen pro medicínská data). Anonymizací dat zamezíte možné reidentifikaci osob, oddělení zdravotnického zařízení i dalších částí. V rámci platné legislativy je proces anonymizace nezbytnou
podmínkou zpracováním dat třetí stranou.
Ověřené metody automatické anonymizace dat nabízíme formou:
• speciální autorizovaný software,
• začlenění v prostředí zákazníka,
• konzultace a konfigurace dle požadavků zákazníka.
Reference:
• Zpracování a analýza dat pacientů po cévní mozkové příhodě pro FN Plzeň - Neurologická klinika
• Podpora předzpracování medicínských dat pro další výzkum pro FN Plzeň -Radio-diagnostické oddělení
Kontakt: doc. Dr. Ing. Jana Klečková, [email protected]; Ing. Petr Včelák
3.3.3 Zpracování a analýza heterogenních biomedicínských dat
Nabízíme zpracování a analýzu rozsáhlých heterogenních biomedicínských dat moderními metodami s přímou vizualizací
výsledků. Primárně se zaměřujeme na oblast klinické medicíny, získané poznatky a metody je sekundárně možno využít
v prostředí biomedicínských informačních systémů.
Implementujeme požadované metody nebo statistiky vhodné pro konkrétní oblast zájmu. Během zpracování lze z obrazové
dokumentace (např. CT, MRI) provádět plně automatickou segmentaci orgánů, vyhodnocovat jejich parametry, určit patologické nálezy, atd. Lze sledovat celou škálu parametrů, např. obsah a objem oblastí, průtok krve v cévním systému. Při zpracování jsou akceptována zdrojová data ve všech standardních formátech (DICOM, DASTA, HL7) z různých lékařských přístrojů
(EEG, EKG, CT, MRi, SPECT, ultrazvuk/sonografie, atd.), řada údajů je čerpána z laboratorních vyšetření a lékařských zpráv.
Algoritmy a metody mohou být korigovány dle dalších informací o pacientech, jako jsou věk a rizikové faktory.
Reference:
• Statistické zpracování dat pacientů po cévní mozkové příhodě pro FN Plzeň - Neurologická klinika
• Automatická detekce nekrotické tkáně na základě kombinace angiografického a nativního CT vyšetření - Brain Infarction
Core Delineator (FN Plzeň - Neurologická klinika)
• Výpočet objemu mrtvé tkáně - Volumetric Data Subtraction Analyser (FN Plzeň - Neurologická klinika)
• Segmentace jaterního parenchymu, detekce cévního stromu v játrech (FN Plzeň – Klinika zobrazovacích metod,
Chirurgická klinika)
Kontakt: doc. Dr. Ing. Jana Klečková, [email protected], prof. Dr. Ing. Eduard Rohan, [email protected]
29
ÚVOD
OBSAH
3.3.4
Tvorba datových skladů a datamining pro podporu rozhodování a standardizaci léčebných postupů
Nabízíme a očekáváme spolupráci v oblasti biomedicínských informačních systémů za účelem tvorby datových skladů
a dataminingu. Biomedicínské a nemocniční informační systémy obsahují řadu cenných informací, které se skrývají v archivovaných údajích o pacientech. Tyto údaje lze efektivně využít nejenom v rámci personalizované medicíny – od výzkumu
k pacientovi, ale zároveň se mohou stát významným zdrojem informací a znalostí jak v oblasti prevence, tak stanovení
standardního léčebného postupu.
Nabídka se týká především těchto oblastí:
• Tvorba datového skladu a databáze znalostí pro podporu komplexního cerebrovaskulárního centra (včetně vazby na mezi národní registr SITS)
• Testování metod dataminingu v oblasti vyhodnocování rozhodujících faktorů pro stanovení standardních léčebných postupů
• Tvorba databáze znalostí pro podporu prevence a časné diagnostiky nádorových onemocnění na základě genetického
vyšetření (testy DNA)
Reference:
• Komplexní cerebrovaskulární centrum -Neurologická klinika FN Plzeň – MUDr. Jiří Polívka, CSc., MUDr. Vladimír Rohan, Ph.D.
• Oddělení nukleární medicíny FN Plzeň a Centrální izotopové laboratoře LF Plzeň - Prof. MUDr. Ondřej Topolčan, CSc.
Kontakt: doc. Dr. Ing. Jana Klečková, [email protected]
3.3.5
Zpracování a analýza biomedicínských dat v oboru audiologie a foniatrie
Nabízíme aplikace výsledků dlouhodobého řešení speciálních úloh v oboru klinické foniatrie a audiologie a spolupráci na
řešení úloh v rámci aplikovaného výzkumu. Vycházíme z dlouhodobé zkušenosti se zpracováním biomedicínských dat z různých
oborů medicíny, viz reference.
Tyto výsledky lze v současné době rozdělit do několika základních témat:
•
vývoj a dlouhodobé testování nových diagnostických a vyšetřovacích postupů v oboru klinické foniatrie s cílem včasné
diagnostiky hlasových poruch a sledování pooperačního vývoje kvality hlasu; jako příklad uvádíme aplikaci metod a vyhodnocení dat z vyšetření hlasového pole, multidimenzionální analýzy a rozvíjející se analýzy jednoho kmitu hlasivek
a aerodynamických vyšetření;
• zpracování obrazové informace a analýza videozáznamů z vysokorychlostní kamery, detekce významných informací v sek venci snímků, návrhy originálních postupů zpracování obrazové informace, které odpovídají řešení daného problému,
výpočet a analýza parametrů snímků;
• vývoj počítačových algoritmů pro automatizované audiometrické vyšetření sluchu; optimální řízení procesu vyšetření,
zpracování naměřených dat včetně detekce chování typu simulant a agravant.
• statistické hodnocení naměřených parametrů a statistické modely pro rozhodování.
Reference:
• ORL klinika FN Plzeň, Ing. Jiří Pešta, CSc.;
• Analýza a zpracování statistických dat ve foniatrii, grant: č.j. NJ/6785-3;
Kontakt: Ing. Pavel Nový, Ph.D., [email protected]; doc. Ing. František Vávra, CSc., [email protected]
30
ÚVOD
OBSAH
3.3.6 Obecné zpracování a analýza biomedicínských dat
Nabízíme a očekáváme spolupráci v oblasti modernizace a výzkumu nových, počítačově orientovaných diagnostických postupů.
Naše nabídka se týká zejména těchto postupů a metod:
•
testování shody nebo dominance na souborech s malým i velkým počtem pozorování jak pro polohu (tj. typická hodnota,
kolem které se pozorované hodnoty vyskytují), tak i pro variabilitu (tj. měřítko, kdy se mohou pozorované hodnoty dvou
nebo více výběrů pohybovat kolem jedné hodnoty, výběry se však mohou lišit svojí rozptýleností); obojí pak pro kvalitativní znaky se strukturou stupnice a znaky kvantitativní, tj. znaky bez možnosti srovnání;
• statistické modely pro podporu rozhodování a diagnostiky; skórování, srovnávání ve stupnicích; rozdělení na hodnoty
normální, běžné, typové; diskriminační funkce;
• modelování a testování dob trvání (doby přežití, doby do recidivy a dob mezi událostmi);
• sledování kvality, procesní statistické postupy (R-X diagramy, S-X diagramy, SPC-Shewhartovy Statistical Process Control
Charts diagramy); testy a indikace netypických chování v součinnosti s odbornou lékařskou veřejností při vymezení
ukazatelů kvality;
• praktické varianty různých typů postupů pro přejímky (např. u zdravotnického materiálu);
• metodická pomoc při zavádění „ukazatelů kvality“.
Reference:
• Biomechanika a lékařské inženýrství, grant: č.j. 0745;
• Defekty na noze-analýza snímků defektů, projekt COST, I. interní klinika FN Plzeň;
• Test kognitivního odhadu – statistická srovnání, Neurologická klinika FN Plzeň.
Kontakt:
Ing. Pavel Nový, Ph.D., [email protected]; doc. Ing. František Vávra, CSc., [email protected]
31
ÚVOD
OBSAH
4
P3:
Výzkum a modelování heterogenních materiálů a mechanických a biomechanických struktur
Výzkum a vývoj nových heterogenních a inteligentních materiálů, počítačové modelování materiálových struktur, identifikace
materiálových parametrů, predikce porušení heterogenních materiálů při statickém a dynamickém zatěžování. Program je
zaměřen i na studium biologických struktur reprezentujících moderní chytré materiály pozoruhodných vlastností a na modelování biologických tkání a orgánů pro simulaci jejich chování ve fyziologických podmínkách.
Skupiny uživatelů:
Firmy, které pracují s netradičními kompozitními či biologickými materiály a chtějí lépe porozumět jejich chování v mezních
stavech nebo při jejich porušení. Vývojová pracoviště, která rozvíjejí termomechaniku, biomechaniku nebo se zabývají návrhem nových kompozitních a inteligentních materiálů. Výrobci energetických zařízení, obráběcích strojů, dopravní techniky,
výrobci klinické a lékařské techniky (fixátorů, implantátů).
Vedoucí výzkumného programu: doc. Ing. Jan Vimmr Ph.D., [email protected]
4.1 P3-a: Heterogenní materiály a biologické struktury
V současné době nabízíme následující možnosti spolupráce a laboratorní služby:
• kvantitativní stereologická analýza dodaných histologických řezů biologickými vzorky v oblasti mikroskopie světlého
pole, počítání mikroskopických objektů, měření délek, ploch, objemů, hodnocení shlukování objektů, následné statistické
vyhodnocení dat
• výzkum v oblasti modelování biologických tkání a orgánů pro simulaci jejich chování ve fyziologických podmínkách.
Vybudování a plné zprovoznění laboratoře obrazové analýzy a stereologie s následujícím klíčovým laboratorním vybavením:
• optický mikroskop s automatizovanou digitalizací histologických řezů: motorizovaný optický mikroskop pro pozorování
ve světlém poli a ve fluorescenčním osvětlení s objektivy 2x-100x a s barevnou digitální kamerou. Ovládací software pro
řízení a programování digitalizace mikroskopických preparátů.
• systém kamer pro automatickou detekci průměru vzorku: vzájemně kolmé stereomikroskopické objektivy se záznamem
obrazu v reálném čase pro měření průřezu biologických vzorků během jejich mechanického testování (tahové zkoušky).
Dokončení 12/2014.
Kontakt: prof. Ing. Jiří Křen, CSc., [email protected] 4.2 P3-b: Inteligentní materiály a dynamicky namáhané struktury
V současné době nabízíme následující možnosti spolupráce a laboratorní služby:
• měření a identifikace charakteristik (tuhost, pevnost, teplotní roztažnost) různých materiálů (kovy, kompozitní materiály,
lamináty, pryže) a komponent pomocí tahových, ohybových, multiaxiálních, rázových nebo cyklických zkoušek,
• měření (i bezdotykové či stereoskopické) posuvů a deformací a dále vibrací, akustické emise a rozložení teploty na
konstrukci vyvolaných vlivem statického či dynamického zatížení,
• měření a identifikace dynamických vlastností konstrukce, provedení modální analýzy a provozního tvaru kmitu konstrukce,
• měření vibrací a hluku strojů.
Vybudování a plné zprovoznění laboratoře pro výzkum kompozitových materiálů a konstrukcí a klíčovým laboratorním vybavením:
• univerzální testovací zařízení pro cyklické zatěžování a únavu (Instron FastTrack 8802). Bude využit zejména pro identifi kaci materiálových charakteristik,
• univerzální testovací padostroj (Instron DYNATUP 9250G) pro impaktové zatížení bude využit pro testování porušení
kompozitů při rázovém zatížení a pro stanovení materiálových charakteristik,
32
ÚVOD
OBSAH
• multikanálový diagnostický a regulační systém (Acellent Technologies SMART Suitcase). Umožňuje připojit klasické
tenzometry, piezoelektrické a jiné snímače a aktuátory. Ovládací software ACESS a Impact Detection. Využití pro moni-
torování a ovládání kompozitových konstrukcí,
• lis s ohřevem, vodním chlazením a vakuovou komorou (Fontijne Press LabPro1000). Zařízení umožňuje výrobu laminátových
vysoce kvalitních kompozitních desek a sendvičů. Ovládací software LAB2000,
• autokláv (ZVU Engineering D1200xL2000) s přímým ohřevem parou a rychlouzávěrem pro výrobu kompozitových kompo-
nent a prototypů.
Dokončení 12/2014.
Vybudování a úplné zprovoznění laboratoře pro výzkum dynamických vlastností a chování mechanických a mechatronických
systémů s klíčovým laboratorním vybavením:
• systém pro měření vibrací – softwarové vybavení pro rotační stroje, provádění modální analýzy, všeobecné měření
vibrací, frekvenční analýza signálu min. do 20 kHz, podpora moderních snímačů s IEPE napájením,
• elektrodynamický vibrační systém s horizontálním stolem – max. zatížení 4 kN, frekvenční rozsah 3 kHz, váha testovaného
předmětu cca 50 kg,
• laserový skenovací vibrometr – bezdotykové měření vibrací s rozsahem do 40 kHz,
• snímače – doplnění vybavení o jednoosé a tříosé akcelerometry, bezdotykové snímače dráhy, akcelerometry pro pádové
zkoušky, mikrofon, optické sondy otáček
a následující nabídkou laboratorních služeb:
• měření a identifikace dynamických vlastností konstrukcí, provedení modální analýzy konstrukce s více referenčním
buzením, identifikace vlastních frekvencí, tvarů kmitu a tlumení, měření provozních tvarů kmitu konstrukcí,
• měření vibrací a analýzy rotačních strojů, elektrické motory a pohony, čerpadla, diagnostika valivých ložisek stroje obál-
kovou metodou, měření bezdotykovými snímači dráhy,
• vibrační zkoušky na elektrodynamickém budiči s rozsahem do 3 kHz, malé strojní díly, elektronické komponenty a výrobky
s váhou do 50 kg, zatěžování pomocí zpětnovazebního řídicího systému,
• měření vibrací, provozních tvarů kmitu a modální analýza pomocí laserového skenovacího vibrometru, možnost měření
subtilních konstrukčních prvků jako velké plechové díly, lopatky parních turbín, elektrické zařízení pod napětím, kde nelze
aplikovat standardní metody s klasickými snímači.
Dokončení 12/2014.
Kontakt: prof. Ing. Vladislav Laš, CSc., [email protected]
33
ÚVOD
OBSAH
5
P4:
Nové nanostrukturní tenkovrstvé materiály vytvářené plazmovými technologiemi
Výzkum a vývoj nových tenkovrstvých materiálů s vysokým aplikačním potenciálem. Ochranné povlaky s novými mechanickými, fyzikálními i biologickými vlastnostmi. Výzkum a návrh zcela nových magnetronových systémů pro depozici vrstev
a účinné čištění substrátů před depozicí.
Skupiny uživatelů:
Firmy zaměřené na materiálový výzkum a plazmové technologie, které využívají nanostrukturní a tenkovrstvé materiály pro
ochranné povlaky strojních zařízení, lopatky plynových turbin, v leteckých motorech, pro flexibilní elektroniku, vysokoteplotní
elektroniku a optoelektroniku. Medicínské aplikace (biokompatibilita, samočištění a antibakteriální efekt), optický průmysl.
Vedoucí výzkumného programu:
doc. Ing. Petr Zeman, Ph.D., [email protected]
Projekty:
• Nové nanostrukturní tenkovrstvé materiály,
• Nové tenkovrstvé materiály na bázi uhlíku, křemíku, bóru a dusíku,
• Nové plazmové zdroje pro depozici vrstev a modifikaci povrchů.
Kontakt:: prof. RNDr. Jaroslav Vlček, CSc., [email protected]; prof. Ing. Jindřich Musil, DrSc., [email protected]
V rámci zaměření na nové nanostrukturní tenkovrstvé materiály vytvářené plazmovými technologiemi nabízíme následující
možnosti spolupráce:
• měření a analýzy vlastností materiálů na přístrojích špičkové mezinárodní úrovně, např. měření tvrdosti, drsnosti, pnutí,
odolnosti proti vzniku prasklin, tribologických vlastností, povrchové morfologie, krystalové struktury, prvkového složení,
vazebné struktury, oxidační odolnosti, teplotní stability, optických vlastností materiálů (více viz přístrojové vybavení P4),
• výzkum a vývoj v oblasti nových tenkovrstvých materiálů pro mechanické, tribologické, optické či vysokoteplotní aplikace,
• výzkum v oblasti modelování struktury a růstu tenkovrstvých materiálů,
• výzkum a vývoj v oblasti nových plazmových zdrojů pro depozici vrstev a modifikaci povrchů.
34
ÚVOD
OBSAH
5.1 Laboratorní vybavení
5.1.1
Zařízení pro depozici vrstev a modifikaci povrchů
• Depoziční zařízení Balzers BAS 450PM Cryo s nevyváženými dc/rf magnetrony (jeden držák substrátů s ohříváním až
do 700 °C), pulzní zdroj Rübig MP120 (max. U = 1000 V a I = 120 A, frekvenční rozsah 0,5 – 50 kHz)
• Depoziční zařízení Leybold Z400 s dc/rf magnetrony
• Depoziční zařízení pro nanášení vrstev ve vysokovýkonovém stejnosměrném magnetronovém výboji (pulzní stejnosměrný
zdroj Hüttinger HMP 2/1 (max. U = 2000 V a I = 1000 A, frekvenční rozsah 2 – 500 Hz)
• Depoziční zařízení s duálním magnetronovým systémem pracujícím v asymetrickém bipolárním pulzním módu (pulzní
stejnosměrný zdroj Advanced Energy Pinnacle Plus+ 5/5 kW: fr = 0-350 kHz)
• Depoziční zařízení s duálním magnetronovým systémem pracujícím v asymetrickém bipolárním pulzním módu (pulzní
stejnosměrný zdroj Hüttinger Elektronik RMP-10: fr = 4-100 kHz, Pmax = 10 kW, Umax = 800 V, Imax = 25 A)
• depozičních zařízení s 1 až 3 nevyváženými stejnosměrnými magnetrony (jeden držák substrátů s ohříváním až do 700 °C)
s pulzními a kontinuálními zdroji
• Vakuové zařízení s mikrovlnným systémem RR250PQ (f = 2,45GHz) s elektronovou cyklotronovou rezonancí
5.1.2
Systémy pro diagnostiku plazmatu s časovým rozlišením
• Monochromátor Jobin Yvon THR 1000S s multikanálovým detektorem, fotonásobičem H 3460-04 a rychlým čítačem
pulzů SR 430
• Hmotnostní spektrometr Hiden Analytical EQP 300 s energiovým rozlišením
• Spektrometr Ocean Optics HR4000CG-UV-NIR s lineárním detektorem CCD
• Elektrostatická Langmuirova sonda Hiden ESPION
• Zařízení pro diagnostiku plazmatu metodou CRDS (čerpací laser Spitlite 300-10, laditelný barvivový laser NarrowScan G-R,
optický měřicí systém s příslušenstvím)
35
ÚVOD
OBSAH
5.1.3
Měřicí přístroje pro charakterizaci vrstev
• Sekvenční XRF spektrometr PANalytical MagiX PRO
• Multifunkční rentgenový difraktometr PANalytical X’Pert PRO MPD
• Difraktometr Dron IV modernizovaný firmou Seifert GmbH
• Ultramikroindentor Fischerscope H100 VP XY PROG
• Tribometr pin-on-disk CSEM Instruments SA
• Spektrální elipsometr V-VASE Woollam s variabilním úhlem měření a ohřevem vzorků
• Termogravimetrický analyzátor Setaram TAG 2400
• Diferenciální skenovací kalorimetr Setaram Labsys DSC 1600
• Profilometr Veeco Dektak 8 Stylus
• Surface Energy Evaluation System
• Vakuový spektrometr Bruker FTIR Vertex 80v
• UV-VIS Spectrophotometer Zeiss Specord M400
• Přístroj pro měření odolnosti proti vzniku trhlin
• Systém pro rychlý ohřev Annealsys AS-One 100
• AFM mikroskop AIST-NT SmartSPM 1000
Doplnění a modernizace stávajících laboratoří (viz klíčové vybavení zakoupené v letech 2011 a 2012). Dokončení 12/2012.
Vybudování laboratoří špičkové úrovně v nové budově Centra NTIS (viz klíčové vybavení zakoupené v letech 2013 a 2014).
Dokončení 12/2014.
36
5.1.4
Klíčové vybavení pořízené v rámci projektu NTIS
• 2012: Univerzální vakuová komora s plazmovým zdrojem a čerpací jednotkou - moderní jednoduché depoziční zařízení
vysoké úrovně pro intenzivní výzkum.
• 2012-2013: Doplnění existujících depozičních zařízení - zásadní modernizace stávajících depozičních zařízení.
• 2013: Přístroj pro Ramanovu spektroskopii - přístroj špičkové úrovně pro zkoumání vazebné struktury materiálů (zásadní
význam pro tenkovrstvé materiály na bázi uhlíku).
•
2013: Nanoindentor a Scratch-tester (rozsah - mikro/nano) - nanoindentor pro velmi přesné měření tvrdosti a efektivního
Youngova modulu tenkých vrstev a scratch-tester pro měření přilnavosti vrstev k substrátu. Unikátní přístroj vysoké mezi-
národní úrovně bude mít zásadní význam pro charakterizaci vytvořených tenkovrstvých materiálů. Bez tohoto přístroje
nebude možno splnit projektové záměry P4-a a P4-b.
•
2014: Skenovací elektronový mikroskop s vysokým rozlišením s mikrosondou - jde o unikátní přístroj pro studium mikro-
struktury a lokálního složení vytvářených tenkovrstvých materiálů. Jeho významnou předností je mimořádně vysoká
rozlišovací schopnost (až 1 nm) a vysoká citlivost při analýze lokálního prvkového složení. Pořízení přístroje povede k pod-
statnému zkvalitnění výzkumu na pracovišti a k posílení jeho spolupráce s výzkumnými týmy na zahraničních univerzitách
a s výzkumně-vývojovými týmy ve výrobních společnostech. Jeho využití bude mimořádně vysoké (100% pracovní doby).
•
2014: Univerzální multifunkční depoziční zařízení - unikátní depoziční zařízení stavebnicového typu bude vyrobeno před-
ním světovým výrobcem podle našeho návrhu, který se bude opírat o nejnovější poznatky vědy získané v oblastech výzkumu
prováděného na našem pracovišti (viz instalace základních diagnostik výbojového plazmatu). Pořízení tohoto zařízení povede
k dalšímu zkvalitnění našeho výzkumu a k posílení spolupráce s výzkumně-vývojovými týmy ve výrobních společnostech,
protože bude možno vytvářet nové tenkovrstvé materiály s unikátními vlastnostmi na substrátech reálných komplikovaných
tvarů. Využití depozičního zařízení bude mimořádně vysoké (100% pracovní doby).
37
ÚVOD
OBSAH
6
P5:
Kvalitativní a kvantitativní studium matematických modelů
Získávání nových poznatků v oblasti diferenciálních a diferenčních rovnic, diskrétní matematiky, teoretické informatiky, geometrického modelování, geomatiky a statistiky. Teoretické zázemí pro ostatní výzkumné programy centra, studium matematických modelů, které úzce souvisí s vývojem nových informačních technologií a materiálů. Vývoj infrastruktury pro realizaci
rozsáhlých vědecko-technických výpočtů prostřednictvím webového rozhraní.
Skupiny uživatelů:
Odborné instituce se základním nebo aplikovaným výzkumem v oblasti matematické analýzy, diskrétní matematiky, statistiky
a numerické analýzy. Firmy s vysokými nároky na efektivní modelování přírodních a technických procesů, kvalitní statistickou
analýzu, speciální a optimalizační algoritmy. Kartografické, zeměměřické podniky a jiná geovědní pracoviště, která pracují
s rozsáhlými prostorovými daty.
Vedoucí výzkumného programu:
doc. Ing. Marek Brandner, Ph.D., [email protected] Projekty:
• Modelování pomocí nelineárních obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic, studium dynamických systémů
• Počítačové a numerické modelování a simulace
• Struktury a metody diskrétní matematiky
• Spolehlivost, riziko, statistika a aplikace
• Moderní metody geometrického modelování a jejich aplikace
• Inovativní metody sběru, ukládání, sdílení a zpracování prostorově definovaných dat
Do projektu je zapojen partner Výzkumný ústav geodetický, topografický a kartografický, v.v.i. Zdiby.
Výzkumný program v rámci svého zaměření nabízí následující možnosti spolupráce:
• Analýza matematických modelů založených na obyčejných a parciálních diferenciálních rovnicích.
• Vývoj počítačových modelů založených na obyčejných a parciálních diferenciálních rovnicích, realizace a analýza numerických simulací.
• Řešení optimalizačních problémů, vývoj a aplikace síťových algoritmů, návrhy optimálních síťových topologií.
• Vývoj statisticko-ekonomických modelů pro finančnictví, pojišťovnictví, průmysl, veřejnou správu a další oblasti.
• Aplikace geometrického modelování v průmyslovém designu a výrobě.
38
ÚVOD
OBSAH
6.1.1
Inovativní metody sběru, ukládání, sdílení a zpracování prostorově definovaných dat
•
Doplnění přístrojového vybavení pracoviště pro sběr geodetických dat. Vytvoření nástrojů a infrastruktury pro sdílení
a zpracování prostorových dat. Intenzivní spolupráce s národními a zahraničními partnery v oblasti budování a aplikací
evropského globálního navigačního družicového systému Galileo. Dokončení 12/2012. •
Inovace experimentální základny oboru na pracovišti strategického partnera. Odvození přesného modelu tíhového pole
a lokálního kvazi-geoidu. Vytvoření webovských aplikací pro zpřístupnění geodat široké veřejnosti. Příspěvek k vybudo-
vání světového výškového systému. Dokončení 06/2014.
•
Stávající vybavení geodynamické laboratoře sestává ze staničního absolutního gravimetru, supravodivého gravimetru
a relativních slapových gravimetrů. Tato sestava umožňuje sledování změn absolutní hodnoty vertikální složky tíže na
GO Pecný. Sledování variací tíhového pole Země však vyžaduje měření na dalších „polních“ bodech. Za tímto účelem je
nutno pořídit polní typ absolutního gravimetru. Dokončení 12/2014.
Kontakt: prof. Ing. Pavel Novák, Ph.D., [email protected] 7
Více informací
Více informací o výzkumných programech centra, o spolupráci s významnými univerzitami a výzkumnými pracovišti, jako
i o výsledcích základního a aplikovaného výzkumu, publikacích a řešených národních a mezinárodních grantech naleznete
na adrese:
www.ntis.zcu.cz, www.fav.zcu.cz.
39
ÚVOD
OBSAH
Tato publikace byla financována z Evropského fondu pro regionální rozvoj, číslo projektu: CZ.1.05/1.1.00/02.0090
40
Download

Nabídka spolupráce a laboratorních služeb - NTIS