Εργαστήριο Δυναμικής & Κατασκευών

Το Εργαστήριο Δυναμικής και Κατασκευών (ΕΔΚ) στεγάζεται στο κτήριο Μ του Τομέα ΜΚ&ΑΕ, της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του Ε.Μ.Π. και λειτουργεί αυτόνομα από το 1999. Η ίδρυσή του κατοχυρώθηκε επίσημα με το ΦΕΚ 177/03.09.1999.

Το μόνιμο προσωπικό του ΕΔΚ αποτελείται από 1 μέλος ΔΕΠ, 1 μέλος ΕΔΙΠ και 1 μέλος ΕΤΕΠ. Επιπλέον, σημαντικός αριθμός υποψηφίων διδακτόρων, μεταπτυχιακών και προπτυχιακών φοιτητών, και μετα-διδακτορικών συνεργατών συμβάλουν στο εκπαιδευτικό και ερευνητικό έργο του ΕΔΚ.

Το ΕΔΚ καλύπτει τη διδασκαλία της βασικής θεωρίας της Ανάλυσης και Σύνθεσης Δυναμικών Συστημάτων και Κατασκευών και της Επεξεργασίας Δυναμικών Σημάτων και θέματα σχετικά με την Τεχνητή Νοημοσύνη και Μηχανική Μάθηση, την Αυτοματοποίηση των Βιομηχανικών Διαδικασιών και τη Βιομηχανική Συντήρηση. 

Το ΕΔΚ έχει αναπτύξει πολύπλευρη ερευνητική δράση, η οποία αναφέρεται τόσο στη συμμετοχή σε διεθνείς τεχνικές επιτροπές και συντακτικές επιτροπές διεθνών περιοδικών, όσο και στη συμμετοχή και τη διοργάνωση διεθνών επιστημονικών συνεδρίων. Επιπλέον, τα μέλη του ΕΔΚ έχουν ενεργό συμμετοχή σε Ευρωπαϊκά (BRITE FP6, SPRINT, Marie-Curie, Clean Sky, κτλ.) και Ελληνικά ερευνητικά προγράμματα, σε συνεργασία με άλλες συγγενείς πανεπιστημιακές ομάδες (Universite de Technologie, Compiegne, France, κλπ) καθώς και με βιομηχανίες και εταιρείες του εσωτερικού (ΕΛΒΑΛ, BIC, ΚΔΕΠ/ΔΕΗ, Αλουμίνιο της Ελλάδας, ΤΡΑΜ, ΕΛΠΕ, GEOHELLAS S.A, ELPEDISON, STARBULK, κλπ) και του εξωτερικού (ΑΒΒ, National Instruments, TechnoFirst, INGENIERIA PARA EL CONTROL DEL RUIDO SL, κλπ). Τα ερευνητικά προγράμματα αποτελούν ουσιαστική πηγή χρηματοδότησης του ΕΔΚ για καινοτόμα έρευνα, χρηματοδότηση νέων ερευνητών, αγορά εργαστηριακού εξοπλισμού και δραστηριότητες διάχυσης και δημοσιότητας του ερευνητικού του έργου.

Αποτέλεσμα της ερευνητικής δραστηριότητας του ΕΔΚ είναι μεγάλος αριθμός δημοσιεύσεων σε διεθνή έγκριτα επιστημονικά περιοδικά και συνέδρια και η εκπόνηση Διδακτορικών Διατριβών σε επιστημονικές περιοχές αιχμής. Επιπλέον, η επιτυχημένη συμμετοχή του  ΕΔΚ σε πολυάριθμα ερευνητικά έργα συνοδεύτηκε με το σχεδιασμό και την εγκατάσταση on-line & real time συστημάτων επιτήρησης και ανάλυσης κατάστασης στον βιομηχανικό τομέα.

Η ερευνητική ομάδα του ΕΔΚ είναι διεθνώς αναγνωρισμένη σε θέματα Δυναμικής και Βιομηχανικού Ελέγχου Μηχανικών Συστημάτων με γραμμικά και μη γραμμικά χαρακτηριστικά. Πιο συγκεκριμένα, τα μέλη του ΕΔΚ δραστηριοποιούνται στον προσδιορισμό της δυναμικής απόκρισης, στην μέτρηση και αξιολόγηση ταλαντωτικών μεγεθών (π.χ. κραδασμοί), αλλά και στην παραμετρική μορφική αναγνώριση προτύπων και διάγνωση δυσλειτουργιών και φθορών σε μηχανές και κατασκευές.

Στόχος της ανάλυσης των κραδασμών ή του ακουστικού σήματος είναι να αναδειχθεί ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να αξιοποιηθεί η εξαγόμενη και ανεκτίμητη πληροφορία από τις μετρήσεις για να υποστηριχθεί μια αυτοματοποιημένη και σε πραγματικό χρόνο ανίχνευση καταστάσεων. Εφαρμόζονται μέθοδοι εξόρυξης δεδομένων (data mining) και μέθοδοι εξαγωγής χαρακτηριστικών (feature extraction) για την αναγνώριση και την απεικόνιση φυσιολογικών και μη καταστάσεων. Για να αναδειχθεί η πληροφορία χρησιμοποιούνται συμβατικές μέθοδοι ανάλυσης του μονοδιάστατου χώρου (FFT, Envelope Analysis, κλπ) και προηγμένες μεθόδοι (Wavelet και Morphological Analysis, Cyclostationary Correlation & Coherence, Spectral Kyrtosis, κλπ). Επιπλέον, εφαρμόζεται και εξαγωγή χαρακτηριστικών στο δισδιάστατο χώρο συνδυάζοντας Higher Order Statistics (HOS) μεθόδους (Bispectrum, κλπ) με καινοτόμες μεθόδους επεξεργασίας εικόνας (Scale Invariant Feature Transform (SIFT), Speeded Up Robust Features (SURF), κλπ). Τα τελικά υπολογισμένα χαρακτηριστικά ή οι ακατέργαστες μεταβλητές χρησιμοποιούνται για να τροφοδοτήσουν μεθόδους μηχανικής μάθησης (support vector data description/SVDD, one-class Hidden Markov Models, κλπ) με σκοπό την ανίχνευση ανωμαλιών και διαταραχών Την ανίχνευση σφάλματος ακολουθεί περαιτέρω ανάλυση με εφαρμογή αλγορίθμων ανίχνευσης προτύπων (Pattern Analysis) και τεχνητής νοημοσύνης (Support Vector Machines/SVM, Probabilistic και Convolutional Neural Networks, κλπ), που οδηγούν σε επιπλέον συμπεράσματα σχετικά με το την πηγή και τη σοβαρότητα του σφάλματος. Τέλος, ανάλογα με τον τύπο και τη σοβαρότητα του σφάλματος εφαρμόζονται καινοτόμες υβριδικές προγνωστικές μέθοδοι (Kalman filter, κλπ) για την πρόβλεψη της εξέλιξης της λειτουργικής κατάστασης και τον υπολογισμό της εναπομένουσας διάρκειας χρήσιμης λειτουργίας.

Η ερευνητικής δραστηριότητας του ΕΔΚ στην επεξεργασία σήματος δεν περιορίζεται στην ανάλυση των κραδασμών μηχανολογικών εφαρμογών, αλλά εκτείνεται και σε άλλα πεδία, όπως η ιατρική/βιολογία (καρδιογραφήματα, εγκεφαλογραφήματα, κλπ), ο έλεγχος της παραγωγικής διαδικασίας και η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ΑΠΕ (πρόβλεψη φορτίου,κλπ).

Επίσης, τα μέλη του ΕΔΚ έχουν ιδιαίτερα ενδιαφέροντα σε εφαρμογές ενεργητικού ελέγχου/μείωσης θορύβου σε μηχανικά συστήματα, με έμφαση εφαρμογές σε μεταφορικά μέσα (αεροπλάνα, πλοία, ελικόπτερα, αυτοκίνητα, κλπ). Η ερευνητική του δραστηριότητα επεκτείνεται σε θέματα τα οποία αφορούν στην ανάπτυξη συστημάτων τοπικού και καθολικού ενεργητικού ελέγχου θορύβου (ANC) που στοχεύουν στη δημιουργία ζώνης ηρεμίας, ώστε ο επιβάτης του μέσου μεταφοράς να βιώσει μια σημαντική εξασθένιση του θορύβου. Η ερευνητική δράση του ΕΔΚ στοχεύει στην ανάπτυξη γραμμικών (FxLMS, Virtual Microphone Arrangement,  Remote Microphone Technique, Adaptive LMS Virtual Microphone Technique, Kalman Filtering, κλπ) και μη γραμμικών (π.χ. νευρωνικά δίκτυα FLAN, κλπ) αλγορίθμων για να αντιμετωπίσει ακουστικές διαταραχές που παρουσιάζουν μη γραμμικά χαρακτηριστικά, όπως, η στροβιλώδης ροή του αέρα στα κινούμενα μέσα μεταφοράς που παράγει ευρυζωνικό τυχαίο θόρυβο.

Τέλος, θέμα ιδιαίτερου ερευνητικού ενδιαφέροντος αποτελεί η εφαρμογή ευφυών υλικών και μετα-υλικών στο πεδίο της Μηχανολογίας. Η δραστηριότητα αυτή αφορά την εφαρμογή ‘ευφυών υλικών’ με στόχο τη βελτίωση της δυναμικής συμπεριφοράς δυναμικών συστημάτων, την παθητική ηχομόνωση με έμφαση εφαρμογές σε μεταφορικά μέσα και την εκμετάλλευση της ενέργειας των θαλάσσιων κυμάτων με καινοτόμες διατάξεις.

Ως αποτέλεσμα της ερευνητικής δραστηριότητας των μελών του, το ΕΔΚ διαθέτει σύγχρονη εργαστηριακή υποδομή και εξοπλισμό, που περιλαμβάνει:

• Τέσσερις προσομοιωτές σφαλμάτων ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού.
• Θάλαμος ενεργητικού ελέγχου ακουστικού σήματος.
• Τέσσερα καταγραφικά συστήματα (2xPXIs & 2xcRIO) της National Instruments για μετρήσεις διαφόρων μεγεθών σε πραγματικό χρόνο, με όλες τις απαραίτητες μετρητικές κάρτες και μονάδες επεξεργασίας σημάτων.
• Πλήρης σειρά 6 μικροφώνων (Larson-Davis και B&K) με τις απαραίτητες μονάδες προ-επεξεργασίας και τροφοδοσίας.
• Πλήρες σετ 15 πιεζοηλεκτρικών μονο-αξονικών και τρια-αξονικών επιταχυνσιόμετρων (B&K, Omega, IMI και PCB) με απαραίτητες μονάδες προ-επεξεργασίας και τροφοδοσίας.
• Φορητό καταγραφικό Microlog MX της SKF με απαραίτητο λογισμικό αποθήκευσης και επεξεργασίας δεδομένων.
• Σύστημα Laser Doppler VibroMetEr 500V της MetroLaser Inc. για μετρήσεις ταλαντώσεων κατασκευών και μηχανών.
• Σύστημα υπερήχων Ultraprobe® 2000 για καταγραφές στο πεδίο των υπερήχων για δοκιμές κιβωτίων ταχυτήτων, τριβέων, κινητήρων κλπ.
• Σύστημα δομικής και ιδιοανυσματικής ανάλυσης κατασκευών και μηχανών αποτελούμενο από ηλεκτρομαγνητικό διεγέρτη, ενισχυτή, γεννήτρια σημάτων και λοιπά παρελκόμενα της MB Dynamics.
• Δύο οπτικά λέιζερ (Keyence, Micro-Epsilon) για μετρήσεις μετατόπισης.
• Δύο επαγωγικούς αισθητήρες προσέγγισης (Pepperl + Fuchs) για μετρήσεις μετατόπισης ανίχνευσης.
• Μία θερμική κάμερα απεικόνισης (FLIR T335) για μη επεμβατική παρακολούθηση και ανάλυση της λειτουργικής κατάστασης του ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού.
• Τέσσερις μετρητές ταχύτητας (encoders)  (2xSiemens, 2xHEIDENHAIN) περιστροφικών μηχανών.
• Τέσσερεις αισθητήρες δύναμης (PCB, HBM) για στατικές και δυναμικές εφαρμογές.
• Τελεμετρικό σύστημα καταγραφής ροπής TorqueTrack 9000 (Biensfeld Engineering Inc) στρεφόμενου ηλεκτρομηχανολογικού εξοπλισμού.
• Διαγνωστικό εξοπλισμό EXP3000 (Baker Instruments) για την ανάλυση ρεύματος ηλεκτροκινητήρων για τη διάγνωση σφαλμάτων.
• Στροβοσκόπιο TMRS1 της εταιρείας SKF για την καταγραφή της ταχύτητας περιστροφής στρεφόμενων μηχανικών στοιχείων, όπως εδράνων, αξόνων, γραναζιών, αξόνων, κλπ.
• Θερμόμετρο οπτικό/επαφής TMTL2400K της εταιρείας SKF για καταγραφή θερμοκρασιών εύρους -60 … 1000oC.
• Ψηφιακό ταχύμετρο οπτικό/επαφής της εταιρείας SKF για την μέτρηση της ταχύτητας στρεφόμενου εξοπλισμού.
• Φορητό σύστημα καταγραφής ταλαντώσεων που επιδρούν στο ανθρώπινο σώμα SVAN58 της εταιρείας SVANTEK, το οποίο συμπεριλαμβάνει δύο (2) τριαξονικά επιταχυνσιόμετρα (ευαισθησίας 10 και 100 mV/g) και κατάλληλο λογισμικό επεξεργασίας δεδομένων.
• Υπολογιστικό λογισμικό: Matlab, Labview, Ansys, Solidworks.

Διευθυντής ΕΔΚ: Kαθηγητής Δρ Ιωάννης Α. Αντωνιάδης (antogian@central.ntua.gr, 210-7721524)

Μόνιμο προσωπικό ΕΔΚ:

• Αθανάσιος Χασαλεύρης, Επίκουρος Καθηγητής (chasalevris@mail.ntua.gr, 210-772 3681, ROTORDYNAMICS GROUP NTUA)
• Δρ. Χρήστος Γιακόπουλος, Μηχανολόγος Μηχανικός, ΕΔΙΠ (chryiako@central.ntua.gr, 210-7722332)
• Κωνσταντίνος Φούσκας, Ηλεκτρονικός Μηχανικός, ΕΤΕΠ (fouskask@mail.ntua.gr, 210-7722338)

Επικοινωνία με το Εργαστήριο

ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΟ *

EMAIL *

ΤΗΛΕΦΩΝΟ

ΜΗΝΥΜΑ

Αποστολή