Meccatronica

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le conoscenze e le abilità di base che concorrono alla formazione dell’ingegnere meccatronico il quale opera, mediante modelli CAD e documentazione tecnica di prodotto, nello sviluppo di sistemi industriali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve conoscere i metodi e gli strumenti atti a produrre un disegno tecnicamente valido, nell'ambito dell'ingegneria industriale. In particolare, deve conoscere i contenuti normativi che consentono la corretta interpretazione dei disegni tecnici di parti ed assiemi utilizzati per la progettazione di sistemi meccatronici. Lo studente deve conoscere le caratteristiche di un ambiente CAD parametrico-variazionale e i metodi di costruzione di modelli CAD3D che sostengono le fasi di sviluppo prodotto. Infine, deve conoscere le modalità di funzionamento nonché i criteri di scelta di componenti unificati che compongono i collegamenti filettati e non filettati.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve essere in grado di interpretare il disegno di un sistema meccatronico, valutando forme, finitura superficiale e tolleranze. Inoltre, deve essere in grado di eseguire al calcolatore la modellazione CAD3D feature-based e la messa in tavola associativa di componenti del sistema meccatronico e la composizione di semplici assiemi. Lo studente deve saper eseguire al calcolatore i disegni costruttivi 2D nel rispetto degli standard ISO, a partire dal modello CAD, utilizzando sistemi di proiezione ortogonali, metodi di sezionamento e criteri di quotatura. Lo studente deve saper interpretare ed applicare le tolleranze di fabbricazione. Lo studente deve saper riconoscere e rappresentare i principali collegamenti meccanici smontabili.

[2 CFU] Finalità del disegno tecnico. Metodo delle proiezioni ortogonali. Sezioni e tagli. Quotatura funzionale, tecnologica e di collaudo. Quotatura in grandezza e posizione. Tolleranze dimensionali. Gradi di tolleranza normalizzati. Scostamenti fondamentali. Accoppiamenti raccomandati. Rugosità superficiale. Filettature e collegamenti filettati. Collegamenti smontabili non filettati.
[2CFU] Modellazione CAD3D feature-based in ambiente parametrico variazionale. Albero del modello e ridefinizione delle feature. Composizione di assiemi bottom-up. Vista esplosa. Tabella delle iscrizioni. Generazione di disegni e documentazione tecnica di prodotto a partire da modelli CAD. Associatività bidirezionale.

n.a.
discussione esercitazioni svolte durante il corso

Chirone E., Tornincasa S., “Disegno Tecnico Industriale”, Volumi 1 e 2, Ed. Il Capitello, 2018.
Dispense didattiche.

L'insegnamento si propone di definire il modello circuitale, analizzarne le proprietà fondamentali, introdurre i principali teoremi e metodologie generali di analisi e soluzione dei circuiti elettrici. Inoltre, esso fornisce agli studenti le conoscenze operative per la soluzione dei circuiti lineari in regime stazionario, sinusoidale e periodico, nonché di semplici circuiti dinamici lineari. L’insegnamento fornisce, inoltre, alcuni elementi sui sistemi di distribuzione dell’energia elettrica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo fornisce agli studenti le conoscenze generali e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare i circuiti elettrici e le conoscenze operative per la soluzione dei circuiti lineari. Lo studente deve dimostrare di conoscere le problematiche relative al modello circuitale, all’analisi dei circuiti lineari in regime permanente e in evoluzione dinamica, ai concetti di base sui circuiti per la distribuzione dell’energia elettrica. Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare gli strumenti metodologici appresi individuando il metodo più appropriato per risolvere circuiti lineari in condizioni di funzionamento stazionario, sinusoidale, periodico e semplici circuiti dinamici lineari. Lo studente dovrà essere in grado di esporre oralmente o per iscritto gli argomenti del corso utilizzando correttamente il linguaggio tecnico della disciplina.

IL MODELLO CIRCUITALE
Richiami sulle leggi dell’Elettromagnetismo. Grandezze elettriche fondamentali, tensione e intensità di corrente elettrica, unità di misura. Il modello circuitale, bipoli, convenzioni, Leggi di Kirchhoff. Potenza ed energia elettrica. Bipoli fondamentali e classificazione.
ANALISI DI CIRCUITI SEMPLICI
Circuito resistivo lineare, scrittura delle equazioni circuitali e soluzione. Circuito resistivo non lineare. Circuiti dinamici lineari RC ed RL del primo ordine, transitorio e regime permanente con generatore stazionario e sinusoidale.
CIRCUITI A-DINAMICI LINEARI
Equivalenza tra bipoli, equivalenze serie e parallelo. Circuiti resistivi lineari con un solo generatore, proprietà generali, resistenza equivalente. Circuiti resistivi lineari con più generatori: principio di sovrapposizione degli effetti, teoremi di Thévenin-Norton. Equivalenza e trasformazioni triangolo-stella.
PROPRIETÀ DEI CIRCUITI
Grafi e topologia circuitale, matrice di incidenza, matrice di maglia, equazioni di Kirchhoff in forma matriciale, equazioni di Kirchhoff indipendenti. Potenziali di nodo e correnti di maglia. Conservazione delle potenze elettriche, teorema di Tellegen (conservazione delle potenze virtuali). Proprietà di non amplificazione delle tensioni e delle intensità di corrente.
CIRCUITI DINAMICI LINEARI IN REGIME PERMANENTE
Circuiti dinamici lineari tempo-invarianti (LTI) in regime stazionario. Circuiti dinamici LTI in regime sinusoidale, fasori, metodo simbolico e proprietà. Circuiti di impedenze. Potenza media, complessa, attiva, reattiva e proprietà di conservazione. Bipoli di impedenze, comportamento in frequenza, risonanza e fattore di qualità. Reti in regime periodico e quasi-periodico. ù
ELEMENTI CIRCUITALI CON PIÙ TERMINALI
N-poli, doppi bipoli: variabili descrittive e tipi di rappresentazioni, interconnessione e grafi, aspetti energetici e potenza assorbita. Trasformatore ideale, proprietà energetiche e di trasporto. Doppi bipoli di resistori, caratterizzazioni e proprietà delle matrici di rappresentazione. Circuiti mutuamente accoppiati, trasformatore ‘reale’: potenza ed energia, fisica realizzabilità, circuiti 2 equivalenti, perdite nel rame e nel ferro (cenni).
DINAMICI LINEARI
Circuiti dinamici: equazioni di stato, circuito resistivo associato, continuità delle grandezze di stato, circuiti dissipativi. Soluzione di circuiti del primo ordine, costante di tempo, transitorio, regime permanente, evoluzione libera e forzata, circuiti tempo-varianti. Soluzione di semplici circuiti del secondo ordine, circuito RLC serie e parallelo, frequenze naturali e costanti di tempo, modi aperiodici e oscillanti.
CIRCUITI PER LA DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA Strumenti ideali di misura: voltmetro, amperometro e wattmetro. Cenni sui sistemi di produzione, trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica. Efficienza nel trasporto dell’energia nei sistemi elettrici: trasmissione in alta tensione e rifasamento. Sistemi trifase simmetrici, tensioni stellate e concatenate. Carichi trifase equilibrati e squilibrati, spostamento del centro stella e formula di Millman. Misura di potenza in sistemi trifase, inserzione Aron.

La verifica dell'apprendimento prevede una prova scritta e una prova orale. La prova scritta consiste nella risoluzione di esercizi numerici, finalizzati a valutare la capacità di applicare i metodi di analisi dei circuiti. La prova orale verifica la comprensione dei concetti teorici, dei principali teoremi e del linguaggio tecnico della disciplina. Il superamento dell'esame richiede una preparazione sufficiente sia sugli aspetti teorici sia su quelli applicativi dell'insegnamento.

Testi di riferimento (in italiano)
M. de Magistris, G. Miano, Circuiti: fondamenti di circuiti per l’Ingegneria, Springer, II ed. 2015. (in inglese)
J. W. Nilsson, S. A. Riedel, Electric circuits 11th edition, Pearson (2019).
Testi Di Consultazione
[1] L.O. Chua, C.A. Desoer, E.S. Kuh, Circuiti Lineari E Non Lineari, Jackson, 1991.
[2] G. Miano, Lezioni Di Elettrotecnica, Ed. Cuen, 1998;
[3] L. De Menna, Elettrotecnica, Ed. Pironti, Napoli, 1998.
[4] I.D. Mayergoyz, W. Lawson, Elementi Di Teoria Dei Circuiti, Utet, 2000.
Eserciziari
[1] S. Bobbio, L. De Menna, G. Miano, L. Verolino, Quaderno N °1: Circuiti In Regime Stazionario, Ed. Cuen, Napoli, 1998.
[2] “”Quaderno N °2: Circuiti In Regime Sinusoidale, Ed. Cuen, Napoli, 1998.
[3] ““Quaderno N °3: Circuiti In Evoluzione Dinamica: Analisi Nel Dominio Del Tempo Ed. Cuen, Napoli, 1998.
[4] S. Bobbio, Esercizi Di Elettrotecnica, Ed. Cuen, Napoli, 1995. Altre risorse · Materiale didattico ed esercizi saranno forniti online dal docente mediante piattaforma web. · Corso online aperto e di massa disponibile su https://www.federica.eu/

Il corso fornisce le conoscenze fondamentali relative alla progettazione dei sistemi digitali e all’architettura dei sistemi di elaborazione. Gli studenti acquisiranno competenze nella progettazione di reti logiche combinatorie e sequenziali, nell’organizzazione funzionale di processori, memorie e periferiche e nell’utilizzo di strumenti software per lo sviluppo di sistemi embedded. Particolare attenzione è dedicata agli aspetti applicativi, mediante l’utilizzo di ambienti di sviluppo di comune impiego, strumenti di compilazione e piattaforme basate su microcontrollori, fino alla progettazione di semplici sistemi Internet of Everything (IoE).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del corso, lo studente sarà in grado di:

• comprendere i principi di funzionamento delle reti logiche combinatorie e sequenziali;
• analizzare e progettare semplici automi e macchine a stati finiti;
• comprendere il funzionamento di registri, contatori, memorie e processori;
• conoscere i principali componenti di un sistema embedded e le modalità di interazione con le periferiche;
• utilizzare strumenti software per lo sviluppo di applicazioni destinate a sistemi basati su microcontrollori.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di:
• progettare semplici reti logiche combinatorie e sequenziali;
• utilizzare ambienti per lo sviluppo di software embedded;
• compilare ed eseguire programmi mediante toolchain per sistemi basati su microcontrollori;
• sviluppare semplici applicazioni che utilizzino periferiche e dispositivi di ingresso/uscita;
• realizzare un semplice sistema IoE nell’ambito di un progetto applicativo.

Introduzione ai sistemi digitali: Presentazione del corso. Richiami di algebra booleana. Specificazione e sintesi di macchine combinatorie.
Macchine sequenziali: Automi a stati finiti. Macchine sequenziali. Bistabili (latch e flip-flop). Tecniche di progettazione delle macchine sequenziali.
Registri, contatori e modello di esecutore: Registri e contatori sincroni e asincroni. Modello di esecutore. Organizzazione dei sistemi sequenziali.
Memorie e processore: Architettura e classificazione delle memorie. Organizzazione del processore. Relazione tra processore, memoria e dispositivi di ingresso/uscita.
Ambiente di sviluppo: Installazione e configurazione di Windows Subsystem for Linux (WSL). Compilazione di programmi. Utilizzo dei file Makefile e organizzazione dei progetti software.
Periferiche: Interfacciamento con le periferiche. Comunicazione seriale. Compilazione e sviluppo per piattaforme didattiche basate su microcontrollori. Procedure di distribuzione (deploy).
Sistemi IoE: Progettazione e realizzazione di un semplice sistema Internet of Everything. Analisi dell’integrazione tra sensori, attuatori e microcontrollori.
Attività progettuale:
Definizione dei progetti individuali o di gruppo. Supporto allo sviluppo, al debugging e alla verifica delle soluzioni progettuali.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

Il materiale didattico comprende:

• dispense e slide fornite dal docente;
• documentazione ufficiale relativa agli ambienti e agli strumenti utilizzati durante il corso;
• datasheet dei principali componenti hardware utilizzati in ambito IoE.

Fornire le nozioni di base per le discipline informatiche, introducendo lo studente allo studio dei fondamenti teorici dell’informatica, dell’architettura dei calcolatori e dei linguaggi di programmazione ad alto livello.
Fornire le conoscenze necessarie per lo sviluppo di programmi per la risoluzione di problemi di limitata complessità.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e comprendere le problematiche relative alle architetture di elaborazione, alla codifica ed alla rappresentazione dell’informazione, ed alla progettazione degli algoritmi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di sapere applicare le conoscenze di base relative alla codifica dell’informazione.
Lo studente deve dimostrare di saper applicare i concetti fondamentali della programmazione al fine di risolvere problemi di limitata complessità, realizzando un programma in linguaggio C/C++.

L’INFORMAZIONE E LE SUE RAPPRESENTAZIONI : l’informatica e il mondo moderno; il concetto di “informazione”; rappresentazione e codifica dell'informazione; la rappresentazione digitale; numeri in binario; rappresentazione dei numeri relativi (segno e modulo, complemento a uno, complemento a due, eccesso-k); rappresentazione dei numeri reali (IEEE 754); convergenza digitale (campionamento e quantizzazione); codifica delle informazioni testuali, di immagini e video.
INTRODUZIONE ALL'ALGEBRA DI BOOLE: logica proposizionale; operatori booleani; algebra di Boole; funzioni booleane e tabelle di verità; teorema di De Morgan.
IL MODELLO DI ESECUTORE: processi e processori; cenni alla macchina di Turing; il modello di Von Neumann; le memorie; la CPU; il bus; il clock; firmware, software e middleware; il modello astratto di esecutore.
ALGORITMI E PROGRAMMI: Informatica come studio di algoritmi; la soluzione dei problemi: calcolabilità degli algoritmi; la trattabilità degli algoritmi: complessità computazionale; la descrizione degli algoritmi; sequenza statica e dinamica di algoritmi; i linguaggi di programmazione.
LA TRADUZIONE DEI PROGRAMMI: il processo di traduzione; la compilazione; il collegamento; il caricamento; gli interpreti; la verifica della correttezza dei programmi; gli ambienti integrati; l’ambiente di sviluppo; progettazione ed implementazione di librerie di programmi.
LA STRUTTURA DEI PROGRAMMI - DATI e CONTROLLO: le frasi di un linguaggio di programmazione; informazione e dato; la classificazione dei tipi; i tipi atomici: tipo booleano, tipo carattere, tipo intero, tipo reale; tipi strutturati: array monodimensionali, matrici, stringa di caratteri, il record, array di record; puntatori; file di testo; strutture di controllo; modularità e parametrizzazione del codice; sottoprogrammi: procedure e funzioni; scambio dei parametri.
IL LINGUAGGIO C/C++: introduzione: le caratteristiche generali del linguaggio C; programmi e gestione tipi; funzioni; scope e visibilità; variabili globali e locali; meccanismi di sostituzione per valore, per riferimento e per indirizzo; array; record; librerie per la gestione delle stringhe di caratteri; puntatori; specifica dell'algoritmo in C: strutture di controllo; la gestione dell'I/O in C++; file di testo in C++.
ALGORITMI DI BASE IN C/C++: inserimento in un vettore; eliminazione da un vettore; eliminazione di una colonna da una matrice; eliminazione di una riga da una matrice; ricerca lineare (o sequenziale); ricerca binaria; ricerca del valore minimo/massimo in un vettore; ricerca della posizione del valore minimo/massimo in un vettore.
Esempi di programmi completi in C/C++.

La valutazione finale sarà articolata come segue: a) prova scritta: 40%; b) prova pratica di programmazione: 50%; c) prova orale: 10%.
L’esito della prova scritta è vincolante ai fini dell’accesso alla prova orale.
Prova pratica di programmazione

Chianese A., Moscato V., Picariello A. (2017) “Le radici dell’Informatica. Dal bit alla programmazione strutturata”, Maggioli Ed.
Burattini E., Chianese A., Moscato V., Picariello A., Sansone C. (2016) “Che C serve? Per iniziare a programmare”, Maggioli Ed.
MOOC “Fondamenti di Informatica” disponibile sulla piattaforma Federica.EU (www.federica.eu).
Slide e dispense integrative sul sito del docente.

Acquisire le nozioni di base della fisica classica e comprendere il metodo della fisica sperimentale.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e comprendere il metodo scientifico, basato sul principio dell'induzione sperimentale. Deve saper riconoscere e contestualizzare i passaggi logici del metodo scientifico in tutte le applicazioni proposte nel corso. Fondamentale è poi la comprensione del concetto di "modello fisico" in quanto insieme di relazioni matematiche che connettono le grandezze fisiche per la descrizione dei fenomeni naturali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve essere in grado di applicare il metodo scientifico mediante i modelli analizzati insieme per la risoluzione di problemi numerici che possono concernere uno o più parti del corso. Fondamentali saranno la capacità di estrarre informazioni utili dal testo del problema, la capacità di disegnare graficamente la dinamica dello stesso e la capacità di analizzare le richieste del problema identificando i modelli fisici adeguati per la sua risoluzione.

Concetti di Base:

• Strumenti Matematici
• Metodo Scientifico
• Grandezze fisiche
  Cinematica:
• Vettori
• Moti 1D e 2D
• Leggi del moto
  Dinamica:
• Principi della dinamica
• Lavoro e Energia
• Teorema dell'impulso e urti centrali
  Fluidi
• Fluidi ideali
• Forza di Archimede

La valutazione consiste in una prova scritta composta da 8-9 esercizi che spaziano su tutti gli argomenti trattati durante il corso (vettori,cinematica, dinamica, energia). La votazione complessiva sarà valutata in 30-esimi, considerando le diverse difficoltà dei singoli esercizi. Particolare valore sarà dato alla scrittura di un testo esplicativo che giustifichi le operazioni matematiche.
Al superamento della prova scritta, con voto minino di 18/30, lo studente dovrà sostenere una prova orale che consiste in 2-3 domande sul tutto il programma del corso.
L'esame sarà considerato superato se lo studente avrà dimostrato di aver compreso i concetti di base della fisica classica e di saperli applicare correttamente per la risoluzione di esercizi semplici.

• Libro di testo: Serway-Jewett “Principi di Fisica”
• Slide e appunti delle lezioni

Il corso intende fornire allo studente gli strumenti atti a sviluppare la capacità di comprensione della struttura matematica dei problemi legati alla meccanica e alla robotica e la capacità di analisi degli stessi attraverso un apprendimento dei metodi matematici. In particolare fornire:
1) concetti fondamentali del calcolo di limiti di successioni e di funzioni;
2) concetti fondamentali del calcolo differenziale ed integrale per funzioni reali di una sola variabile reale;
3) nozioni di base per matrici e sistemi lineari;
4) cenni della teoria delle equazioni differenziali ordinarie
Conoscenza e capacita' di comprensione: realizzazione obiettivi formativi
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: realizzazione degli obiettivi formativi

Nozioni di teoria degli insiemi e connetivi logici
Gli insiemi numeri reali
il campo dei numeri complessi: rappresentazione di un numero complesso e operazioni tra numeri complessi
piano cartresiano e distanza tra due punti. Rette: condizioni di parallelismo e perpendicolarità
Matrici e sistemi lineari
Funzioni elementari. Equazioni e disequazioni relative alle funzioni elementari.
Successioni e funzioni elementari: limiti
Calcolo differenziale: Definizione di derivata e suo significato geometrico. Regole di derivazione; derivate delle funzioni elementari. Estremi relativi: condizione necessaria del primo ordine. Teoremi di Rolle e Lagrange; Convessità e concavità in un intervallo; caratterizzazione delle funzioni convesse in intervalli; flessi; asintoti; grafici di funzioni.
Calcolo integrale: Cenni sulla misura secondo Peano-Jordan. Integrale di Riemann di una funzione limitata in un intervallo compatto. Area del rettangoloide. Integrabilità delle funzioni monotone in intervalli compatti. Integrabilità delle funzioni continue in intervalli compatti. Proprietà dell’integrale definito. Teorema della media integrale. Teorema fondamentale del calcolo integrale. Primitive ed integrazione indefinita. Regole di integrazione indefinita: decomposizione in somma, integrazione per parti, integrazione per sostituzione, integrazione di funzioni razionali.
Cenni sulla teoria delle equazioni differenziali ordinarie.

valutazione su scritto ed orale

matematica per le scienze per la vita, C. Sbordone

Il corso è concepito con una forte impostazione laboratoriale ed esercitativa , finalizzata allo sviluppo progressivo delle capacità di calcolo, ragionamento e problem solving matematico. Attraverso la risoluzione guidata di esercizi, discussioni collettive, attività individuali e di gruppo, gli studenti saranno accompagnati nell'acquisizione degli strumenti fondamentali dell'Analisi Matematica.
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di:

• utilizzare correttamente il linguaggio matematico e i principali strumenti di calcolo algebrico;
• affrontare e risolvere autonomamente equazioni, disequazioni e sistemi, scegliendo le strategie più adeguate al contesto;
• determinare domini, limiti, continuità e derivabilità di funzioni, interpretandone il significato sia analitico sia geometrico;
• applicare il calcolo differenziale allo studio qualitativo delle funzioni, individuando monotonia, punti critici ed estremi;
• utilizzare il calcolo integrale per risolvere problemi e interpretare quantità geometriche e analitiche;
• leggere, interpretare e costruire rappresentazioni grafiche di funzioni e insiemi del piano;
• sviluppare capacità di argomentazione, verifica e controllo dei risultati ottenuti;
• acquisire autonomia nell'affrontare esercizi e problemi di difficoltà crescente, anche in situazioni nuove.
  L'attività didattica privilegia l' apprendimento attraverso l'esercizio e la sperimentazione , con particolare attenzione all'analisi degli errori, al confronto tra diverse strategie risolutive e alla costruzione di un metodo di lavoro rigoroso e consapevole. L'obiettivo non è soltanto l'acquisizione di tecniche di calcolo, ma soprattutto lo sviluppo delle competenze necessarie per modellizzare problemi, formulare ipotesi, giustificare le proprie scelte e utilizzare gli strumenti matematici in modo autonomo e critico nei successivi insegnamenti universitari.
  Conoscenza e capacita' di comprensione: Al termine del corso lo studente avrà acquisito la conoscenza dei concetti fondamentali dell'Analisi Matematica di base, comprendendone il significato teorico, le proprietà e le connessioni reciproche. In particolare, conoscerà gli strumenti essenziali relativi a equazioni e disequazioni, funzioni reali di variabile reale, dominio, limiti, continuità, derivabilità e integrazione, comprendendone il ruolo nell'analisi e nella modellizzazione di problemi matematici. Lo studente sarà inoltre in grado di interpretare correttamente rappresentazioni algebriche, geometriche e grafiche, utilizzando con proprietà il linguaggio e la notazione matematica.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Attraverso le attività laboratoriali e le esercitazioni, lo studente sarà in grado di applicare in modo autonomo le conoscenze acquisite alla risoluzione di esercizi e problemi di difficoltà crescente. Saprà utilizzare tecniche di calcolo algebrico, differenziale e integrale, determinare domini, limiti, continuità e proprietà delle funzioni, eseguire studi qualitativi di funzioni e interpretare i risultati ottenuti in termini analitici e geometrici. Sarà inoltre in grado di selezionare strategie risolutive appropriate, sviluppare argomentazioni rigorose, verificare la correttezza dei procedimenti seguiti e affrontare con autonomia le richieste matematiche degli insegnamenti successivi del percorso universitario.

Programma/Syllabus del corso
Il corso introduce i principali strumenti dell'Analisi Matematica di base attraverso un approccio centrato sulla risoluzione di esercizi e problemi.
Modulo 1 – Richiami di algebra ed equazioni

• Equazioni e disequazioni di primo e secondo grado.
• Disequazioni razionali, irrazionali e con valore assoluto.
• Sistemi di disequazioni.
• Equazioni e disequazioni esponenziali e logaritmiche.
  Modulo 2 – Funzioni e domini
• Insiemi numerici e proprietà dei numeri reali.
• Funzioni reali di variabile reale.
• Dominio di funzioni algebriche e trascendenti.
• Rappresentazione di sottoinsiemi del piano cartesiano.
  Modulo 3 – Successioni e limiti
• Successioni numeriche.
• Limiti di successioni.
• Limiti di funzioni e forme indeterminate.
• Principali tecniche di calcolo dei limiti.
  Modulo 4 – Continuità e derivabilità
• Continuità delle funzioni e classificazione delle discontinuità.
• Derivata e significato geometrico.
• Regole di derivazione.
• Retta tangente e punti di non derivabilità.
  Modulo 5 – Studio di funzione
• Crescenza e decrescenza.
• Punti critici.
• Massimi e minimi locali e assoluti.
• Studio qualitativo del grafico di una funzione.
  Modulo 6 – Calcolo integrale
• Primitive e integrale indefinito.
• Tecniche fondamentali di integrazione.
• Integrale definito e sue proprietà.
• Applicazioni geometriche dell'integrale.
  L'intero percorso è accompagnato da attività laboratoriali ed esercitazioni finalizzate allo sviluppo delle capacità di calcolo, all'analisi critica dei procedimenti risolutivi e all'acquisizione di un metodo rigoroso per la risoluzione di problemi matematici.

“Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione”

Fogli di esercitazioni elaborati dal docente

Analisi dati, rappresentazione grafica di dati, stima di errori sperimentali e statistici, esecuzione di brevi esperimenti di fisica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Analisi dati, rappresentazione grafica di dati, stima di errori sperimentali e statistic
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Analisi dati, rappresentazione grafica di dati, stima di errori sperimentali e statistic

Elements of measurement theory: systems of units of measurement; definition, probabilistic meaning and use of elements of statistics. Errors and uncertainties. Systematic and random errors. Sensitivity and precision of measurements and instruments. Type A and B uncertainties. Absolute and relative uncertainties. Propagation of uncertainties of indirect measurements. Maximum estimated errors and their propagation. Comparison between measurements. Graphical representation of measurements. Laboratory: execution of simple experiments. Statistical processing of experimental data.

Verifica delle firme di presenza
Firme di presenza

Cannelli: Metodologie sperimentali in Fisica Ed. EdiSES

Il corso si propone di fornire agli studenti strumenti e metodologie per la progettazione concettuale e la modellazione di sistemi meccatronici in ambiente CAD. Particolare attenzione è rivolta al miglioramento delle tecniche di modellazione tridimensionale, alla parametrizzazione dei modelli e all’adozione di strategie progettuali efficaci.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere:

• i principi di modellazione tridimensionale feature-based;
• gli approcci di progettazione bottom-up, top-down e ibridi;
• i metodi per la parametrizzazione dei modelli e la creazione di librerie di componenti;
• i metodi di preparazione e ottimizzazione dei modelli CAD finalizzati alla realizzazione tramite tecniche di manifattura additiva;
• i principi di analisi cinematica in ambiente CAD.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di:
• sviluppare modelli tridimensionali di componenti e assiemi meccanici/meccatronici;
• progettare componenti meccanici funzionali (es. ingranaggi) con vincoli geometrici e parametrici;
• valutare proprietà geometriche, funzionali ed estetiche dei modelli virtuali;
• preparare i modelli CAD per processi di additive manufacturing;
• eseguire analisi cinematiche e verifiche preliminari di progetto;
• integrare strumenti CAD/CAE/CAM in un processo di progettazione assistita.

• Introduzione alla progettazione CAD e ai sistemi meccatronici
• Modellazione feature-based avanzata
• Strumenti e ambienti CAD per la modellazione 3D
• Progettazione di assiemi meccanici e meccatronici complessi (approcci bottom-up, top-down, ibridi)
• Modellazione di componenti meccanici funzionali
• Parametrizzazione dei modelli e sviluppo di librerie di componenti parametrici
• Preparazione dei modelli CAD per la manifattura additiva
• Analisi cinematica di meccanismi in ambiente CAD

Non previsto
trattandosi di un insegnamento di tipo laboratoriale, non è prevista una prova finale tradizionale. La valutazione avviene in itinere, attraverso il monitoraggio delle attività di laboratorio e delle esercitazioni svolte.

• Dispense e materiali forniti dal docente
• Kunwoo Lee. 1999. Principles of CAD/CAM/CAE Systems. Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., USA.
• Disegno Tecnico Industriale - Chirone, Tornincasa –Vol. 2, Ed. Il Capitello

Conoscere i principali aspetti cinematici e dinamici delle trasmissioni meccaniche. Imparare a riconoscere gli aspetti funzionali delle catene cinematiche aperte e chiuse, dei manovellismi e delle trasmissioni a camme, dei treni di ingranaggi, degli innesti.
Eseguire l’analisi di meccanismi piani, al calcolatore, mediante modellazione multi-corpo.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso si propone di fornire i concetti di base per l'individuazione, la formulazione matematica, la simulazione e la sperimentazione dei fenomeni dinamici più significativi nel campo delle macchine e dei sistemi meccanici.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di analizzare e risolvere problemi concernenti la cinematica dei sistemi meccanici e delle macchine; applicare gli strumenti metodologici appresi ai seguenti ambiti: analisi cinematica e dinamica dei meccanismi.

Elementi di meccanica e di azionamenti meccanici
Cinematica e di dinamica dei corpi rigidi nel caso di moti piani. Coppie cinematiche, Catene cinematiche, analisi dei gradi di libertà, analisi in posizione, velocità e accelerazione, studio delle forze. Ingranaggi: ruote di frizione e ruote dentate, la nomenclatura. Rotismi Ordinari e rotismi epicicloidali riduttori, compensatori e differenziali. Giunti e innesti.
Laboratorio di informatica
La modellazione multi-corpo al computer: l’analisi dei meccanismi piani, il progetto funzionale dei principali meccanismi piani: manovellismi di spinta, quadrilateri articolati, le catene aperte.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Appunti distribuiti dal docente.

Il corso intende fornire agli allievi gli elementi necessari alla comprensione del funzionamento dei motori, convertitori e azionamenti elettrici di maggiore diffusione industriale, le conoscenze sull’installazione e interfacciamento dei principali componenti di azionamenti elettrici e attuatori elettromeccanici e le competenze per l’implementazione di software di controllo real-time.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative al funzionamento dei dispositivi elettronici di potenza, e dei convertitori, con particolare riguardo ai limiti di utilizzo e alle non idealità presenti. Sulla base della modellistica ideale, deve inoltre comprendere i contesti di utilizzo e le finalità applicative delle varianti topologiche circuitali. Lo studente deve ricordare e saper descrivere in maniera chiara le tecniche di controllo dei convertitori, interpretandone lo scopo anche a mezzo di confronti tra algoritmi di diversa natura.
Lo studente deve dimostrare di aver appreso le principali caratteristiche relative alla struttura interna costituente le macchine elettriche, e le proprietà dei materiali utilizzati. Deve saperne illustrare il principio di funzionamento ed elaborare argomentazioni concernenti le relazioni tra le alimentazioni elettriche di ingresso e le grandezze meccaniche di uscita. Deve saper distinguere le tecniche di regolazione dei motori elettrici dalle architetture di controllo in catena chiusa, riconoscendone le differenze nelle finalità applicative e nell’implementazione pratica di attuatori industriali.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per risolvere problemi relativi funzionamento dei dispositivi elettronici di potenza, e dei convertitori, individuandone i limiti di utilizzo e le conseguenze delle non idealità presenti. Deve, inoltre, saper scegliere i componenti in base ai contesti di utilizzo e le finalità applicative di attuatori industriali. Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente deve saper interpretare le finalità di schemi a blocchi riguardanti algoritmi di controllo dei convertitori.
Lo studente deve saper applicare gli strumenti metodologici appresi per ideare e condurre le procedure di rilievo sperimentale dei parametri elettrici descriventi i circuiti equivalenti delle macchine elettriche. Deve inoltre saper riconoscere le possibili cause di variazione di tali parametri ed interpretare eventuali malfunzionamenti dei motori elettrici, ricostruendo il legame tra la variazione del parametro ed il suo significato fisico. Lo studente deve saper riconoscere eventuali criticità degli algoritmi di controllo dei motori elettrici, suggerendo la modifica degli stessi al fine di assicurare il corretto funzionamento dell’attuatore o di migliorarne le performance.

0,2 CFU: Introduzione e richiami degli strumenti matematici fondamentali per lo studio di azionamenti elettrici. I dispositivi elettronici di potenza.
0,8 CFU: Convertitori statici di potenza: classificazione. Conversione ac/dc, conversione dc/dc, conversione dc/ac, tecniche di modulazione.
0,6 CFU: Materiali costituenti le macchine elettriche e circuiti magnetici: conduttori, isolanti, materiali magnetici. Il trasformatore.
1,2 CFU: Motori elettrici: asincroni, sincroni a magneti permanenti, in corrente continua, DC brushless, passo-passo. Modelli matematici, principi di funzionamento, caratteristiche operative a regime permanente, circuiti equivalenti, valori nominali e criteri di scelta in relazione all’applicazione, avviamento, regolazione di velocità e frenatura.
1 CFU: Azionamenti controllati in catena chiusa con motori asincroni, sincroni a magneti permanenti, in corrente continua e DC brushless. Dominio di funzionamento dell’azionamento. Funzionamenti transitori. Frenatura a recupero di energia. Indebolimento di campo per le alte velocità. Laboratorio simulativo: impiego di software per il controllo real-time di azionamenti.
0,2 CFU: Scelta e impiego di trasduttori di corrente e velocità. Attuazione elettromeccanica: Esempi applicativi.

Orale

Andrea Del Pizzo, Azionamenti Elettrici (appunti dalle lezioni) Volume 1, Praise Worthy Prize
Andrea Del Pizzo, Azionamenti Elettrici (appunti dalle lezioni) Volume 2, Praise Worthy Prize
Andrea Del Pizzo, Luigi Pio Di Noia, Andrea Cervone, Il Trasformatore, Praise Worthy Prize
G. Brando, A. Dannier, A. Del Pizzo, Azionamenti con Motori D.C. e A.C. Brushless a Magneti Permanenti, Praise Worthy Prize
Slide, video e videolezioni fornite dal docente

Fornire le conoscenze di base del comportamento meccanico dei materiali. Introdurre i fondamenti e i metodi di calcolo basilari per la progettazione strutturale meccanica. Introdurre al dimensionamento e alla verifica di elementi costruttivi delle macchine. Comprendere le principali criticità progettuali degli organi meccanici. Essere in grado di eseguire considerazioni globali su un progetto e sulla progettazione per un fine specifico (resistenza, durata, sicurezza, economicità, ecologia).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche relative alla progettazione strutturale. Il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare semplici componenti meccanici. Tali strumenti consentiranno agli studenti di comprendere le connessioni causali tra il problema fisico, il modello numerico che lo schematizza e la sua soluzione, le principali relazioni che sussistono nella meccanica strutturale e di coglierne le relative implicazioni nei diversi campi applicativi.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di risolvere analiticamente una semplice struttura isostatica e di saper impostare un calcolo agli elementi finiti di un semplice componente meccanico, di saper utilizzare un codice commerciale agli elementi finiti (ANSYS) in ambito statico lineare. Deve saper definire il modello ad elementi finiti adatto (tipi di elemento, vincoli, schematizzazione dei carichi), per componenti in materiali avanzati. Deve saper individuare correttamente i limiti del modello in rapporto al problema reale.

[1 CFU] Richiami di meccanica: concetto di grandezza, scalare, vettore, tensore, centro di massa, forza, momento di una forza - Sistema e sottosistema - Leggi di Newton - Equilibrio meccanico - Corpo rigido, corpo deformabile - Risultante di un sistema di forze - Sistemi di forze equivalenti - Coppia di forze - Vincoli e reazioni vincolari - Gradi di libertà di un corpo rigido - Labilità di una struttura - Iperstaticità di una struttura - Isostaticità di una struttura.
[0,5 CFU] Caratteristiche di sollecitazione - Principio di sezionamento - Caratteristiche di sollecitazione e convenzione sui segni - Legame differenziale tra taglio e momento flettente - Geometria delle Aree - Baricentro - Centro di massa - Centro di volume - Centro di Area - Momento statico di una superficie piana - Teorema di trasposizione dei momenti statici - Momenti di inerzia di una superficie piana rispetto ad un asse e ad un polo - Momento d’inerzia centrifugo - Raggio di girazione - Teorema di trasposizione dei momenti di inerzia - Assi principali di inerzia - Assi centrali di inerzia
[1 CFU] Sollecitazioni semplici - Tensione - Deformazione - Legge di Hooke - Lavoro di deformazione - Comportamento meccanico di materiali - Deformazioni termiche - Tensione ammissibile e coefficiente di sicurezza - Torsione: sezione circolare, sezione rettangolare, sezione sottile aperta, sezione sottile chiusa - Flessione - Taglio - Criteri di cedimento strutturale
[1,5 CFU] Calcolo matriciale delle strutture - Il metodo degli elementi finiti (FEM) nella progettazione strutturale - Esempi di calcolo FEM con software commerciale

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

Libro di testo: Fondamenti di meccanica strutturale, autore Aurelio Somà, editore Levrotto&Bella, finito di stampare nel 2019, ISBN 978-88-31284-01-1.

• Materiale integrativo fornito dal docente.

Al termine del corso lo studente conoscerà i principi di base di funzionamento dei dispositivi elettronici, nonché dei circuiti elettronici fondamentali. Sarà in grado di dimensionare circuiti standard e di integrare sottosistemi commerciali mediante l’analisi critica delle specifiche tecniche. Avrà, inoltre, acquisito dimestichezza con l’impiego elementare dell'ambiente SPICE per l’analisi dei circuiti elettronici, nonché con gli ambienti CAD per la progettazione di circuiti stampati.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i principi di base di funzionamento dei circuiti elementari a transistor e MOSFET e del funzionamento di circuiti elementari realizzati con amplificatori operazionali. In particolare, deve dimostrare di aver compreso l’uso degli strumenti analitici e numerici forniti durante il corso per l’analisi del comportamento statico dinamico ed in frequenza delle configurazioni elementari di amplificatore a transistor.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di analizzare il funzionamento di un circuito a partire dal suo schema elettrico. Deve essere in grado di calcolare i principali parametri di un amplificatore (guadagno, resistenza di ingresso, resistenza di uscita e comportamento in frequenza).

Il diodo a giunzione. Caratteristica tensione-corrente. Circuiti raddrizzatori. Il transistore MOS e il transistore bipolare a giunzione (BJT): struttura, caratteristiche tensione-corrente e modelli nelle varie regioni di funzionamento. Introduzione all’elettronica analogica. L’amplificatore operazionale ideale. Circuiti di base con amplificatori operazionali. Applicazioni non lineari degli operazionali. L’amplificatore operazionale reale. Slew-rate, offset, correnti di polarizzazione. Guida alla scelta di un amplificatore operazionale. Il MOS ed il BJT come amplificatori. Stadi di uscita. Introduzione all'analisi dei circuiti tramite SPICE e modelli dei dispositivi attivi. Introduzione alla progettazione dei circuiti stampati.

La valutazione si basa sulla verifica delle competenze e conoscenze acquisite, valutando anche la padronanza nell'utilizzo dei modelli e la conoscenza dei loro limiti applicativi, nonché sul corretto utilizzo del linguaggio tecnico specifico

Libri consigliati: S. Daliento and A.Irace, "Elettronica Generale," McGrow-Hill, 2011.
Gli appunti delle lezioni resi disponibili sulla piattaforma TEAMS

Scopo del corso è fornire le prime nozioni teoriche e le necessarie competenze operative sulle reti di calcolatori ed in generale sulle reti di comunicazione a commutazione di pacchetto.
Il corso si sviluppa seguendo un approccio top-down, favorendo quindi una visione in primo luogo applicativa delle moderne tecnologie telematiche, per arrivare poi alla presentazione delle tecnologie software e hardware alla base della realizzazione degli impianti telematici.
Gli obiettivi formativi principali sono: la conoscenza delle esigenze di comunicazione nelle moderne applicazioni informatiche e telematiche; le caratteristiche delle tecnologie di comunicazione a commutazione di pacchetto; i modelli di base per la progettazione di una rete di calcolatori; le caratteristiche base dell’architettura TCP/IP e di Internet; le principali tecnologie ad oggi in uso nelle reti locali sia cablate che wireless; i problemi base legati alla gestione in sicurezza delle reti e dei sistemi telematici; le competenze base per la programmazione distribuita basata sul modello client/server; una adeguata operatività nella configurazione base di semplici sistemi di rete basati sulla architettura TCP/IP; la capacità di utilizzare semplici strumenti per il monitoraggio, la gestione e la configurazione di reti di calcolatori.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere i concetti fondamentali che ispirano il progetto dei vari livelli di un sistema di rete.
In particolare, lo studente deve dimostrare comprensione e capacità di descrizione dei protocolli di comunicazione descritti nel corso e capacità di comprendere vantaggi, limiti e tradeoff delle tecnologie e dei protocolli studiati.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper applicare le tecniche e le conoscenze apprese per la soluzione di semplici problemi di configurazione di rete, analisi di protocolli e di tracce di traffico di rete.
Lo studente, inoltre, deve dimostrare di aver acquisito la capacità di utilizzare semplici strumenti software per la analisi delle reti e per la simulazione di sistemi di rete.

Reti di calcolatori e servizi di rete. Le reti a commutazione di pacchetto. Protocolli di comunicazione e modelli a strati. La rete Internet e la suite TCP/IP. Protocolli applicativi. Il protocollo HTTP. Il servizio DNS. Servizi di livello trasporto: connection-oriented e connectionless . Protocolli di livello trasporto: TCP, UDP. Tecniche per il controllo di errore. Controllo di flusso e di congestione. Lo strato rete: il protocollo IP. IPv4 ed IPv6. Algoritmi e protocolli di routing intra-dominio ed inter-dominio; routing distance-vector e routing link-state. Tecnologie per reti LAN. Reti LAN Ethernet. Interconnessione di LAN: bridging e switching. Gestione di reti LAN: indirizzamento, servizi NAT e DHCP, Reti wireless LAN IEEE 802.11.

L’esito della prova scritta è vincolante ai fini dell’accesso alla prova orale.

• J. Kurose, K. Ross - Reti di calcolatori e Internet. Un approccio top-down. (8a ed.) - Pearson 2022
• Lucidi delle lezioni

Fornire agli studenti i fondamenti pratici per poter effettuare correttamente operazioni di misura utilizzando gli strumenti di misura più comuni (generatori di segnale, multimetri, oscilloscopi). Esercitazioni saranno altresì svolte mediante l'impiego di sensori e trasduttori di misura rilevanti (sensori di temperatura, estensimetri, sensori di spostamento, sensori MEMS).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente avrà appreso le procedure per poter condurre autonomamente operazioni di misura.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente applicherà le conoscenze apprese ai fini della conduzione autonoma di operazioni di misura.

Impiego di generatori di segnali ed oscilloscopi numerici (4 h);
Impiego di multimetri per misure di resistenza, tensione AC/DC, corrente AC/DC; (8 h)
Impiego di sensori di temperatura; sensori di forza; sensori di umidità; sensori MEMS; sensori ad ultrasuoni; sensori di luce ambientale (12 h)

La valutazione sarà basata sulla verifica della corretta conduzione di operazioni di misura.
Prova pratica di laboratorio

Slides fornite dal docente.

Il laboratorio sarà dedicato all’analisi e alla progettazione, mediante simulatore circuitale SPICE, di circuiti elettronici analogici fondamentali basati su diodi, transistori e amplificatori operazionali. Saranno analizzate le principali caratteristiche dei circuiti studiati, con particolare riferimento al punto di lavoro, al guadagno, alla risposta in frequenza, alla banda passante e alle impedenze di ingresso e di uscita. Le attività di laboratorio comprenderanno la realizzazione degli schemi circuitali, l’impostazione delle principali tipologie di analisi SPICE e l’interpretazione critica dei risultati delle simulazioni, anche attraverso il confronto con i modelli e le relazioni teoriche studiate nei corsi precedenti.

Fornire agli studenti i fondamenti teorici per poter effettuare correttamente operazioni di misura; Mostrare altresì il funzionamento degli strumenti di misura più comunemente usati (generatori di segnale, multimetri, oscilloscopi), unitamente ai i concetti generali sui sensori e trasduttori di misura con esempi rilevanti (sensori di temperatura, estensimetri, sensori di spostamento, sensori MEMS).
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche di base relative alla definizione di una procedura di misura, a partire dalla definizione del misurando fino all’espressione finale del risultato della misurazione in accordo con le raccomandazioni vigenti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Alla luce delle conoscenze acquisite, lo studente deve dimostrare la capacità di implementare procedure di misura che siano adatte allo specifico misurando ed alla strumentazione di misura disponibile. Particolare attenzione viene data alla competenza e manualità che lo studente acquisisce con la selezione ed utilizzo di sensori.

1. Fondamenti Teorici
Cenni di probabilità e statistica: variabili aleatorie, distribuzioni di probabilità, valore atteso, varianza, stimatori .
Cenni di teoria dei segnali, definizione di segnale, classificazione dei segnali, campionamento, quantizzazione.
2. Metrologia Generale
Misura e misurazione; misurando, riferimento e loro confronto; unità di misura; riferibilità metrologica; taratura e verifica di taratura; errore di misura; incertezza di misura; legge di propagazione dell’incertezza; espressione e rappresentazione di un risultato di misura.
3. Strumentazioni di Misura
Principali caratteristiche metrologiche degli strumenti di misura; misure nel dominio del tempo; misure nel dominio delle ampiezze; misure nel dominio della frequenza (cenni). Principali strumenti di misura: generatore di segnali, multimetro, oscilloscopio.
4. Sensori e Trasduttori di Misura
Generalità sui sensori e trasduttori; sensori di temperatura; sensori MEMS; estensimetri; sensori di spostamento.

L'esame consiste in due domande di teoria a risposta libera, unitamente a tre domande a risposta multipla.

Materiale fornito dal docente

Il corso ha lo scopo di educare lo studente alle problematiche di progettazione hardware e software di sistemi di controllo ed automazione industriale, con particolare enfasi alla programmazione dei controllori a logica programmabile (PLC) e PID. È prevista la sperimentazione diretta delle fasi salienti della progettazione e della realizzazione di sistemi di automazione e di sistemi di controllo attraverso l’utilizzo di simulatori di impianti industriali.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Il percorso formativo intende fornire agli studenti gli strumenti metodologici per la progettazione di software di automazione basato su Controllori a Logica Programmabile (PLC). Verranno introdotti i requisiti principali per i dispositivi di controllo industriale, per focalizzare successivamente l’attenzione sul principio di funzionamento ed i linguaggi di programmazione per PLC. Lo studente sarà, quindi, capace di comprendere i requisiti peculiari dei sistemi hardware e software dedicati al controllo di processi industriali. Inoltre, lo studente conoscerà le fasi principali di progettazione di un sistema di automazione e il ruolo della validazione delle logiche di controllo mediante strumenti di simulazione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di formalizzare mediante linguaggi formali (come ad esempio, il Sequential Functional Chart, SFC) le specifiche di funzionamento a ciclo chiuso espresse in linguaggio naturale per semplici processi da automatizzare. A partire dalle specifiche formali, poi, lo studente sarà in grado di sviluppare semplici algoritmi di automazione ed implementarli su un PLC utilizzando i linguaggi previsti dallo standard IEC 61131-3. Infine, lo studente sarà in grado di progettare i test di validazione della logica di controllo, avvalendosi anche dell’utilizzo di semplici simulatori di impianto.

Introduzione all’automazione industriale: l'automazione industriale; modello di un sistema di controllo industriale; modello di un dispositivo di controllo; requisiti di un dispositivo di controllo.
Sensori e Attuatori: caratteristiche di un sensore; sensori di moto; sensori di temperatura; sensori di pressione; attuatori idraulici; motori elettrici.
Condizionamento e conversione dei segnali: richiami sugli amplificatori operazionali; amplificatore da strumentazione; convertitori F/V, A/D e D/A.
Programmazione dei dispositivi di controllo: il controllore a logica programmabile (PLC); variabili e tipi di variabili; linguaggi di programmazione (Structured Text, Ladder Diagram, Functional Block Diagram, Instruction List); unità di organizzazione della programmazione (Program organization units - POUs); diagramma funzionale sequenziale (Sequential functional chart - SFC); macroazioni; traduzione degli SFC.
Strategie di validazione dei sistemi di controllo progettati mediante uso di simulatori di impianti industriali.
Controllori PID e loro validazione

La valutazione complessiva è ottenuta valutando le competenze di progettazione di sistemi di controllo industriali mediante i software di simulazione tipici dell'automazione e dell'automazione industriale

P. Chiacchio e F. Basile, Tecnologie Informatiche per l'Automazione, seconda ed., McGraw-Hill, 2004.
Paolo Bolzern, Fondamenti di controlli automatici, McGraw hill, 2015
Note e registrazioni video delle lezioni.

L’obiettivo dell'insegnamento è fornire gli strumenti di base per l’analisi dei segnali deterministici e per la loro elaborazione mediante sistemi (in particolare sistemi lineari) sia nel dominio del tempo sia in quello della frequenza, con particolare enfasi a situazioni di interesse pratico per la meccatronica.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper classificare e descrivere i segnali d’interesse per l’ingegneria meccatronica, sia nel dominio del tempo sia in quello della frequenza. Deve mostrare di saper analizzare e progettare semplici schemi di elaborazione dei segnali, in particolare mediante sistemi lineari.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di saper riconoscere problemi che prevedono l’analisi e l’elaborazione dei segnali, scegliendo modelli adeguati alla loro descrizione e soluzione. Deve mostrare di saper dimensionare semplici schemi di elaborazione dei segnali, in particolare mediante sistemi lineari.

Segnali deterministici: segnali a tempo continuo e a tempo discreto, caratterizzazione energetica dei segnali.
Classificazione dei sistemi: causalità, stabilità, linearità, tempo-invarianza e dispersione temporale.
Sistemi lineari tempo-invarianti. Analisi dei segnali e sistemi nel dominio della frequenza: trasformata di Fourier, banda di un segnale, filtraggio nel dominio del tempo e della frequenza, banda di un sistema.
Conversione analogico/digitale e digitale/analogica.

La valutazione finale è determinata prevalentemente dall'esito della prova scritta, mentre la prova orale è finalizzata a verificare la preparazione teorica dello studente e a integrare la valutazione complessiva.

Libri di testo:
E. Conte: "Lezioni di Teoria dei Segnali", Liguori.
G. Gelli, F. Verde: “Segnali e sistemi” , Liguori.
Dispense: L. Verdoliva: “ Appunti di Teoria dei Segnali ”, www.docenti.unina.it.

Consentire allo studente di comprendere come si esegue un azionamento pneumatico o idraulico
Conoscenza e capacita' di comprensione: Comprendere le problematiche connesse alla necessità di realizzare una azionamento
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Saper ipotizzare come deve essere progettato un sistema di azionamento e sceglierne i componenti

Fundamental Principles Introduction to Hydraulic Control Technology Historical Perspective Fluid Power Symbology and Its Evolution Common ISO Symbols Hydraulic Fluids Ideal vs. ActualHydraulic Fluids Classification ofHydraulic Fluids Mineral Oils (H) Fire-Resistant Fluids (HF) Synthetic Fluids (HS) Environmentally Friendly Fluids WaterHydraulics Comparisons BetweenHydraulic Fluids Physical Properties ofHydraulic Fluids Fluid Compressibility: BulkModulus Fluid Density Fluid Viscosity Viscosity as a Function of Temperature Viscosity as a Function of Pressure Entrained Air, Gas Solubility, and Cavitation Entrained Air Gas Solubility Equivalent Properties of Liquid–AirMixtures Contamination inHydraulic Fluids Considerations onHydraulic Filters Filter Placement Considerations onHydraulic Reservoirs Tank Volume Basic Design of a Tank Fundamental Equations Pascal’s Law Basic Law of Fluid Statics Volumetric Flowrate Conservation of Mass Application to a Hydraulic Cylinder Bernoulli’s Equation Generalized Bernoulli’s Equation Major Losses Minor Losses Hydraulic Resistance Stationary Modeling of Flow Networks Momentum Equation Flow Forces . OrificeBasics Orifice Equation Fixed and Variable Orifices Power Loss in Orifices Parallel and Series Connections of Orifices Functions of Orifices in Hydraulic Systems Orifices in Pressure and Return Lines Orifices in Pilot Lines Dynamic Analysis of Hydraulic Systems Pressure Build-up Equation: Hydraulic Capacitance Fluid Inertia Equation: Hydraulic Inductance Modeling Flow Network: Dynamic Considerations Validity of the Lumped Parameter Approach Further Considerations on the Line Impedance Model Damping Effect of Hydraulic Accumulators Hydraulic Components Hydrostatic Pumps and Motors Introduction The Ideal Case General Operating Principle ISO Symbols Ideal Equations The Real Case Losses in Pumps and Motors Fluid Compressibility Internal and External Leakage Friction Other Types of Losses Volumetric and Hydromechanical Efficiency Trends for Volumetric and Hydromechanical Efficiencies Design Types Swashplate-type Axial Piston Machines Bent Axis-type Axial Piston Machines Radial Piston Machines Gear Machines Vane-type Machines Hydraulic Cylinders Classification Cylinder Analysis Ideal vs. Real Cylinder Telescopic Cylinders Single Acting Telescopic Cylinder Double Acting Telescopic Cylinder Hydraulic Control Valves Spring Basics Check and Shuttle Valves Check Valve Pilot Operated Check Valve Shuttle Valve Pressure Control Valves Pressure Relief Valve Pressure-reducing Valve FlowControl Valves Two-way Flow Control Valve Fixed Displacement Pump Circuit with a Two-way Flow Control Valve Three-way Flow Control Valve Fixed Displacement Pump Circuit with a Three-way Flow Control Valve Directional Control Valves Meter-in and Meter-out Configurations Neutral Position Servovalves Characteristic of Servovalves Servovalves vs. Proportional Valves Hydraulic Accumulators Accumulator Types Weight-loaded Accumulators Spring-loaded Accumulators Gas-charged Accumulators Piston-type Accumulators Diaphragm-type Accumulators Bladder-type Accumulators Operation of Gas-charged Accumulators Typical Applications Energy Accumulation Emergency Supply Energy Recuperation Hydraulic Suspensions Pulsation Dampening: Shock Attenuation Equation and Sizing Accumulator as Energy Storage Device Accumulator as a Dampening Device

Il corretto svolgimento dell'esercizio e la corretta risposata alle domande scritte determinano il superamento dell'esame

Vacca Franzoni Hydraulic Fluid Power – Fundamentals, applications and Circuit Design Wiley

Il corso di Elettronica per Industrial IoT si pone come obiettivo l'apprendimento dei concetti fondamentali relativi ai sistemi elettronici utilizzati nell’ambito dell’Internet of Things. Gli studenti sono posti in condizione di analizzare la struttura di semplici nodi sensoriali basati su microcontrollori, partendo da una schematizzazione a blocchi del nodo fino a giungere alla rete internet che collega questi ultimi a sistemi connessi per la raccolta/elaborazione dei dati (cloud). Sono, quindi, forniti gli strumenti per la sintesi di firmware. Vengono, altresì, introdotti i concetti base per l’implementazione di elaborazioni real-time tramite RTOS. Il corso prevede, infine, una parte di sintesi circuitale dove verificare il corretto funzionamento hardware/firmware di semplici applicazioni di nodi sensoriali IoT.
Conoscenza e capacita' di comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente possiede concetti essenziali sulla struttura di semplici sistemi a microcontrollori e sull’architettura di un nodo sensoriale per applicazioni IoT: dalla rilevazione di grandezze fisiche tramite sensori fino all’immissione di questi ultimi sulla rete internet. Conosce le tecniche di programmazione fondamentali per l’utilizzo delle più comuni periferiche integrate nei moderni microcontrollori con architettura ARM a 32 bit. Conosce le tecniche di interrogazione delle periferiche (i) cicliche (polling); (ii) temporizzate basate su timer (iii) o guidate da eventi (event-driven). In ultimo, lo studente possiede una conoscenza di base dei protocolli propri dell’IoT con cui può avvenire lo scambio di dati tra un sistema elettronico a microcontrollore e la rete internet.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: A seguito del superamento dell’esame, lo studente possiede concetti essenziali sulla realizzazione di semplici sistemi a microcontrollori utili alla implementazione circuitale e firmware di nodi sensoriali per la rete IoT. Ai fini del superamento dell’esame, quindi, lo studente deve essere in grado di illustrare le specifiche teoriche e tecniche che sono alla base dei sistemi a microcontrollore per applicazioni IoT. Deve in particolare dimostrare di essere in grado di sviluppare semplici routine firmware per l’interfacciamento con sensori esterni e di inviare i dati raccolti alla rete internet tramite uno dei protocolli IoT studiati durante il corso.

[0.5 CFU] Introduzione alle applicazioni IoT: Definizione di IoT, applicazioni IoT, infrastruttura IoT e concetto di nodo IoT. Cenni di Smart City, Smart Building, Smart Home, Smart Agricolture, Smart Mobility, Manufacturing 4.0.
[1 CFU] Microcontrollori ARM 32 bit: Famiglia di microcontrollori STM32. Ambienti di sviluppo (IDE) per microcontrollori STM32.
[1 CFU] Sviluppo firmware per un sensore IoT: configurazione e utilizzo per STM32 di GPIO, ADC, periferiche di comunicazione seriale che utilizzano shift register (SPI, I2C, UART); Interrupt, Timers e Tasks; Programmazione event-driven e time-driven.
[1.5 CFU] Protocolli e standards per l'IoT: architetture di una rete IoT, protocolli dati e protocolli di rete; Cenni al modello OSI ed TCP/IP; Introduzione al protocollo TCP/IP; Overview degli IoT data protocols; Specifiche ed implementazione del protocollo MQTT; Overview dei protocolli di rete per IoT: reti a raggio corto; a medio raggio; a lungo raggio; Introduzione ai servizi Cloud per applicazione IoT: Overview. Casi studio basati su sistemi cloud per IoT.

· Tim Wilmshurst, Rob Toulson, Tom Spink , “Fast and Effective Embedded Systems Design: From Bits and Bytes to Iot, With the Arm Mbed”.
· Slide e materiale didattico fornite dal docente.

Mettere l’allievo in condizione di allestire e programmare stazioni automatiche di misura. Approfondire le tematiche relative alla conversione analogico-numerica e fornire i principi teorici per l’elaborazione numerica dei segnali. Esercitare le capacità dell’allievo di definire ed implementare algoritmi di misura. Permettere agli allievi di orientarsi tra le diverse soluzioni per l’Internet of Things al fine di realizzare reti di sensori wireless.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche di base relative alla definizione di una procedura di misura, a partire dalla definizione del misurando fino all’espressione finale del risultato della misurazione in accordo con le correnti raccomandazioni. A tale scopo, deve dimostrare di sapere elaborare argomentazioni concernenti le relazioni al fine di individuare i nessi tra le diverse sorgenti di incertezza a partire dalle nozioni apprese che vengono presentati durante le lezioni teoriche.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Alla luce delle conoscenze acquisite, lo studente deve dimostrare la capacità di implementare procedure di misura che siano adatte allo specifico misurando ed alla strumentazione di misura disponibile. Particolare attenzione viene data alla competenza e manualità che lo studente acquisisce nell’interazione con la strumentazione tipica da laboratorio, controllata sia mediante pannello frontale, sia da remoto mediante un opportuno programma realizzato in ambiente di sviluppo LabVIEW.

Stazioni automatiche di misura. Interfacciamento tra strumenti di misura e unità di controllo ed elaborazione. Introduzione all'ambiente di programmazione LabVIEW di National Instruments. Pannello frontale e block diagram. Controlli e indicatori. Tipi di variabili: numerico integer e double. Funzioni e parametri ingresso/uscita in LabVIEW. Collegamento dati e funzioni nel Block Diagram. Definizione del flusso di esecuzione in un programma LabVIEW. Sequenza flat e stacked. Salvataggio di dati. Cicli iterativi in LabVIEW. Implementazione di ciclo for. Definizione i variabili di tipo array. Indicizzazione di un array. Tunnel del ciclo. Visualizzazione di dati in grafici in LabVIEW. Graph, Chart e GraphXY. Definizione di condizioni in ambiente LabVIEW. Variabili di tipo Boolean: switch, interruttori e led. Implementazione ciclo while, loop iteration. Istruzione condizionali in LabView: case structure flat e stacked. Funzioni per il controllo remoto degli strumenti. MQTT Write e MQTT Read. Protocollo di comunicazione GPIB con strumenti. Indirizzo di uno strumento. Stringa di comando. Stringa di risposta. Conversione da stringa a numero. Esecuzione di funzioni con LabVIEW. Standard di comunicazione SCPI. Command e query. Comunicazione con multimetro Agilent 34401A. Comandi per la comunicazione e configurazione di un generatore di forma d’onda arbitraria Agilent 33220A. Strumento virtuale per misurazioni ripetute di ampiezza e periodo di segnale sinusoidale mediante generatore e multimetro. VI e subVI per la valutazione dell’incertezza di tipo A e di tipo B. Teoria dell’acquisizione e conversione AD nell’oscilloscopio TDS210. Comandi per la configurazione dei canali verticali ed orizzontali dell’oscilloscopio TDS210. Acquisizione e visualizzazione di forme d’onda mediante generatore ed oscilloscopio.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione

• Reference manual dei microcontrollori adottati a lezione
• Manuali di programmazione degli strumenti di misura
• Appunti e dispense forniti dal docente.

Introdurre l'allievo alle relazioni che sussistono tra la struttura dei materiali e le loro principali proprietà strutturali e funzionali. Acquisizione degli aspetti di base relative all'effetto della microstruttura e delle relative trasformazioni sulla struttura dei materiali. Acquisizione della capacità di individuare i materiali più adatti per un determinato tipo di applicazione e delle connesse tecnologie necessarie per trasformare un materiale in prodotto. Conoscere le principali tecniche di verifica del comportamento di un materiale in esercizio. Valutare l’impatto ambientale dei materiali e dei relativi processi di trasformazione.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Conoscenza e capacità di comprensione: il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze di base relative alle proprietà dei materiali in relazione ai requisiti funzionali e strutturali di un prodotto. Inoltre, il corso ha lo scopo di fornire le conoscenze per l’impiego dei materiali utilizzati nei campi dell'ingegneria, con particolare riferimento alla acquisizione di competenze tecniche in relazione alla corretta scelta e gestione dei materiali utilizzati nelle applicazioni ingegneristiche. Comprensione della terminologia utilizzata nell’ambito dei materiali convenzionali e delle tecnologie di produzione e lavorazione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di applicare conoscenza e comprensione: essere in grado di scegliere i materiali e le soluzioni tecniche più appropriate alla specifica applicazione. Capacità di comprendere le innovazioni nel campo dei materiali, i meccanismi di utilizzo e la loro corretta messa in opera. Capacità di individuare la proprietà che condiziona il progetto.

Classificazione dei materiali: mappe delle proprietà con specifico riferimento ai materiali non tradizionali (materiali polimerici, schiume polimeriche e metalliche, etc.). Proprietà che condizionano il progetto: a) selezione condizionata dalla rigidezza in campo elastico; b) selezione condizionata dalla resistenza; c) selezione condizionata dalla frattura; d) selezione condizionata dalla capacità di assorbire energia. Proprietà funzionali di materiali tra cui termiche, ottiche, magnetiche ed elettriche. Cenni sulla sostenibilità ambientale di materiali e processi. Analisi casi studio e definizione di progetto finale.

La prova orale verterà su argomenti teorici e discussione dell’elaborato progettuale. Quest’ultimo inciderà per il 30% circa della valutazione.

Libro di testo: Materials: Engineering, Science, Processing and Design, di Michael F. Ashby, Hugh Shercliff, David Cebon, Butterworth-Heinemann, Elsevier, Oxford, UK.

Il corso si propone di introdurre gli studenti alle principali metodologie per l'analisi delle strutture cinematiche e la pianificazione dei robot manipolatori a base fissa. Durante il corso verranno trattati i seguenti argomenti fondamentali:

• cinematica dei corpi rigidi;
• risoluzione della cinematica diretta ed inversa;
• percezione e attuazione del movimento nei manipolatori a base fissa;
• pianificazione delle traiettorie;
  Tali tematiche saranno affrontate a partire dai principi teorici di base e successivamente approfondite attraverso applicazioni e casi di studio avanzati sviluppati in ambiente simulato mediante l’utilizzo del software MATLAB. Al termine del modulo, gli studenti avranno acquisito una comprensione integrata dei principali componenti che contribuiscono all'esecuzione del moto di robot a base fissa e saranno in grado di applicare tali metodologie in contesti simulati complessi.
  Conoscenza e capacita' di comprensione: Il corso fornisce agli studenti i fondamenti teorici e metodologici per la progettazione e lo sviluppo di algoritmi di risoluzione della cinematica (diretta e inversa) e per la pianificazione delle traiettorie per robot manipolatori a base fissa. In particolare, gli studenti acquisiranno conoscenze relative a:
• la modellazione cinematica dei robot manipolatori a base fissa;
• le tecniche di risoluzione della cinematica diretta e inversa;
• gli algoritmi di pianificazione delle traiettorie in ambienti noti;
• l'analisi dei dispositivi sensoriali e dei sistemi di attuazione necessari alla realizzazione del moto.
  Gli studenti saranno in grado di comprendere e descrivere formalmente i modelli matematici e gli algoritmi alla base dell'esecuzione del moto di un manipolatore robotico.
  Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare la capacità di analizzare criticamente l’architettura e le prestazioni di un sistema di esecuzione del moto per robot manipolatori a base fissa, valutandone i modelli, gli algoritmi e le strategie di integrazione sensoriale. In particolare, lo studente dovrà:
• interpretare e discutere le scelte progettuali relative alla modellazione cinematica, alla scelta degli organi sensoriali, di attuazione e di pianificazione delle traiettorie;
• proporre miglioramenti o alternative motivate sulla base di criteri tecnici;
• generalizzare e trasferire le conoscenze acquisite a piattaforme robotiche differenti, caratterizzate da diversi modelli cinematici e differenti configurazioni sensoriali.
  Lo studente dovrà inoltre dimostrare autonomia di giudizio e capacità di applicare i principi teorici a contesti applicativi nuovi o non esplicitamente trattati durante il corso.

• Introduzione
• Cinematica dei corpi rigidi
• Cinematica differenziale
• Attuatori e sensori
• Pianificazione delle traiettorie

La sezione sarà completata in conformità con le imminenti Linee guida PQA.

• B. Siciliano, L. Villani, G. Oriolo, A. De Luca, “Foundations of Robotics,” Springer, London, 2025, ISBN: 978-3-031-85523-8
• K. M. Lynch, F. C. Park “Modern Robotics: Mechanics, Planning, and Control,” Cambridge University Press, 2017, ISBN: 9781107156302

L’obiettivo del Corso è quello di fornire allo studente le conoscenze di base inerenti i sistemi di produzione manifatturiera nel loro complesso con particolare riferimento all’impiantistica di servizio. Gli studenti acquisiranno quindi competenze e capacità di analisi basilari che gli permetteranno di comprendere il funzionamento degli impianti sia dal punto di vista tecnico che da quello economico-finanziario, apprendendo metodi di analisi e tecniche a supporto della progettazione ottima degli stessi
Conoscenza e capacita' di comprensione: Gli studenti devono dimostrare di conoscere e saper identificare le diverse problematiche progettuali che caratterizzano gli impianti di servizio. Devono dimostrare di sapere elaborare argomentazioni concernenti le relazioni tra impianti di servizio e vari contesti operativi. Il percorso formativo intende fornire agli studenti le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per analizzare gli impianti di servizio, che permetteranno loro di comprendere le relazioni di dipendenza tra questi e gli impianti tecnologici a cui essi sono asserviti.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti devono dimostrare di essere in grado di identificare la configurazione più idonea dell’impianto di servizio dato un certo contesto operativo. Devono saper risolvere problemi progettuali inerenti gli impianti di servizio applicando gli strumenti metodologici appresi. Il percorso formativo è orientato a trasmettere le capacità di analisi di un dato contesto operativo e gli strumenti metodologici e operativi necessari ad adottare le scelte di progetto più idonee.

[1 CFU] La prima parte del corso introduce alcuni aspetti basilari per l’analisi tecnico-economica dei sistemi di produzione. Classificazione e analisi dei costi industriali. Analisi degli investimenti industriali.
[3 CFU] La seconda parte del corso riguarda la progettazione dei servizi generali di stabilimento. Criteri generali per il dimensionamento dei servizi generali di impianto. Elementi delle reti di distribuzione dei fluidi e loro dimensionamento. Servizio acqua ad uso industriale. Servizio acqua calda. Servizio aria compressa.

Ad integrazione della prova orale, l’allieva/o può decidere di sviluppare uno degli elaborati progettuali somministrati dal docente durante il corso.
I requisiti minimi di preparazione richiesti per il superamento dell’esame fanno riferimento: alla conoscenza delle principali problematiche di progettazione e dimensionamento degli impianti di servizio; e alla capacità di impostare e risolvere tipici problemi di dimensionamento di elementi di impianto.
Gli allievi devono essere in grado di utilizzare gli strumenti operativi (in forma grafica e/o tabellare) presentati durante il corso.

Il materiale relativo alle presentazioni usate in aula e alle esercitazioni sono rese disponibili tramite la pagina web istituzionale del docente.
Bibliografia di riferimento:
‐ Gentilini, M. (2000). Impianti meccanici. Pitagora, Bologna, Italia. ISBN: 8837111398.
‐ Monte A., “Elementi di Impianti Industriali” vol. 1, Edizioni Cortina, Torino, 2009.
‐ Monte A., “Elementi di Impianti Industriali” vol. 2, Edizioni Cortina, Torino, 2009.
‐ Pareschi, A. (2013). Impianti Industriali. Società Editrice Esculapio, Bologna, Italia. ISBN: 978-88-7488-234-2
‐ Pareschi, A. (2015). Esercizi e Progetti di Impianti Meccanici. Società Editrice Esculapio, Bologna, Italia. ISBN: 978-8874889020
‐ Pareschi, Arrigo. Impianti meccanici per l’industria. Società Editrice Esculapio, 2019.

L'insegnamento fornisce le conoscenze di base relative ai sistemi di conversione dell'energia con particolare riferimento alle macchine operatrici. Si affrontano con approccio termo-fluidodinamico le problematiche tecnologiche e le caratteristiche operative delle macchine a fluido. Inoltre, vengono individuati i criteri di massima per la selezione e regolazione delle macchine operatrici tenendo in debito conto i vincoli di efficienza, ingombro, costo e impatto ambientale.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e saper comprendere le problematiche di tipo termodinamico e fluidodinamico riguardanti i principi di funzionamento dei diversi sistemi di conversione dell’energia trattati nel corso. Il percorso formativo intende fornire le conoscenze e gli strumenti metodologici di base necessari per comprendere le caratteristiche costruttive e operative delle macchine operatrici. Tali strumenti consentiranno agli studenti di individuare le connessioni causali tra le peculiarità dei sistemi di conversione dell’energia e le relative tecniche di regolazione, selezione ed installazione.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare gli strumenti metodologici appresi alla selezione e all’analisi delle prestazioni delle principali macchine operatrici, tenendo in debito conto i vincoli di natura tecnologica.

• Fondamenti di termodinamica per le macchine a fluido.
• Equazione di bilancio della massa, dell'energia, dell'energia meccanica e applicazioni al moto nei condotti e alle macchine a fluido.
• Classificazione, trasmissione del lavoro e curve caratteristiche di una macchina a fluido.
• Le pompe dinamiche e il circuito idraulico: curve caratteristiche, rendimento, selezione, cavitazione e regolazione.
• Le pompe volumetriche alternative e rotative: generalità, tipologie e principi di funzionamento, curve caratteristiche, regolazione.
• Compressori volumetrici alternativi e rotativi: generalità, tipologie e principi di funzionamento, curve caratteristiche, regolazione.
• Cenni sui compressori dinamici.

Il campo sarà definito secondo l'aggiornamento delle Linee guida del PQA in corso di predisposizione.

• Materiale didattico scaricabile dal sito docente e da Microfost Teams.
• R. della Volpe: “Macchine”, ed. Liguori

Illustrare le principali applicazioni dell’elettronica digitale nell’industria. Dare una panoramica sulle principali tecnologie digitali disponibili sul mercato e presentarne la loro evoluzione. Fornire la capacità di analizzare/simulare circuiti digitali con i simulatori numerici di maggior utilizzo.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente deve dimostrare di conoscere e comprendere le basi dell’elettronica digitale. Lo studente deve ricordare e saper descrivere in maniera rigorosa i principali parametri caratteristici 1 dei circuiti digitali (livelli logici, margini di rumore e ritardi di propagazione). Lo studente deve dimostrare di aver appreso l’architettura e il principio di funzionamento dei più comuni circuiti digitali (circuiti combinatori, circuiti sequenziali, memorie, circuiti programmabili) . Deve conoscere l’architettura e le principali funzionalità dei microntrollori. Deve essere dimostrare di aver acquisito competenze relative ai principali bus di comunicazione in ambito industriale e di conoscerne le peculiarità e gli ambiti applicativi specifici.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente deve dimostrare di essere in grado di applicare le conoscenze acquisite per il dimensionamento di semplici porte logiche. Deve dimostrare di aver appreso i rudimenti della programmazione dei microcontrollori. Definito l’ambito applicativo, deve essere in grado di progettare un sistemi digitali basato su microcontrollore ed identificare il miglior bus di comunicazione da utilizzare per la specifica applicazione.

[2 CFU] Proprietà di un invertitore ideale/reale – Caratteristica di trasferimento: valori logici nominali e margini di rumore – Proprietà dinamiche: tempo di propagazione. Dissipazione di Potenza. Famiglie logiche NMOS. Famiglie logiche CMOS. Porte logiche complesse in tecnologia CMOS. Dimensionamento di una porta logic. Scaling dei circuiti integrati. Circuiti combinatori, circuiti sequenziali. Circuiti di Memoria. Circuiti programmabili: PAL, PLA, CPLD, FPGA.
[1 CFU] Micro-controllori: architettura e programmazione.
[1 CFU] Studio di bus di comunicazione in ambito industriale.

La valutazione si basa sulla verifica delle competenze e conoscenze acquisite, valutando anche la padronanza nell'utilizzo dei modelli e la conoscenza dei loro limiti applicativi, nonché sul corretto utilizzo del linguaggio tecnico specifico.

Slide e materiale didattico fornite dal docente.

Il corso di TPI ha come obiettivo quello di trasmettere le conoscenze necessarie al fine di comprendere le mutue interazioni che hanno luogo tra i tre aspetti fondamentali della produzione industriale: 1) la natura e le caratteristiche dei materiali; 2) le tecnologie con le quali questi vengono processati; 3) le prestazioni di materiali e prodotti.
Conoscenza e capacita' di comprensione: A valle del corso, lo studente possiederà gli strumenti necessari a: 1) conoscere gli effetti delle lavorazioni sulle proprietà dei materiali; 2) quantificare le prestazioni conseguibili per un dato materiale e/o manufatto, dato un processo produttivo.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Sulla base delle conoscenze acquisite, lo studente sarà in grado di scegliere criticamente materiali e processi in relazione alle esigenze tecnico-economiche della realtà industriale.

Parte I: Basi di scienza dei materiali:

• Introduzione ai materiali d’interesse ingegneristico (metallici, polimerici, ceramici, compositi)
• Legami atomici: ionico, covalente, metallico
• Forze intermolecolari
• Elementi di cristallografia: proprietà e difetti dei reticoli cristallini, diagrammi di stato binari, analisi della solidificazione.
• Elementi di metallurgia: dal diagramma Fe-Fe3C alle leghe non ferrose. Meccanismi di controllo delle proprietà meccaniche delle leghe metalliche.
  Parte II: Caratterizzazione sperimentale di materiali e prodotti:
• Sollecitazioni meccaniche fondamentali, analisi delle tensioni e deformazioni nei materiali.
• Prove meccaniche fondamentali (trazione, compressione, flessione, taglio, torsione)
• Prove di durezza
• Prova di resilienza
• Prove di fatica
• Prova di creep
• Cenni di microscopia e di caratterizzazione delle superfici
  Parte III: Tecnologie di fabbricazione industriale:
• Processi di fonderia
• Metallurgia delle polveri
• Processi produttivi per deformazione plastica (estrusione, trafilatura, lavorazione lamiere)
• Processi produttivi per asportazione di truciolo (tornitura, fresatura, foratura)
• Cenni alle tecniche di saldatura di metalli
• Processi di manifattura additiva: panoramica generale e processi di produzione di manufatti polimerici e metallici
• Controlli non distruttivi: metodo agli ultrasuoni, ai raggi X, ai liquidi penetranti, termografico, magnetico.

La valutazione si basa sulle domande di teoria, tutte delle stesso peso.

• W.F. Smith, J. Hashemi, “Scienza e tecnologia dei materiali”, 5a edizione, 2021, Ed. McGraw-Hill
• F. Gabrielli, R. Ippolito, F. Micari, “Analisi e tecnologia delle lavorazioni meccaniche”, 2a edizione, 2012, Ed. McGraw-Hill
• Materiale fornito dal docente

L’insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni di base per utilizzare ed applicare le principali tecnologie wireless ai casi di interesse in ambito industriale. L’insegnamento si propone, inoltre, di fornire agli studenti le nozioni di base per integrare le principali tecnologie wireless nel progetto di un sistema meccatronico complesso
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente dovrà acquisire familiarità con i concetti fondamentali relativi alle esigenze e ai requisiti di connettività in ambito industriale. Lo studente dovrà, inoltre, acquisire familiarità con le principali tecnologie wireless per reti di sensori e attuatori con riferimento ai requisiti imposti da un contesto industriale.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente dovrà dimostrare capacità di applicare gli strumenti metodologici appresi a problemi di rilevante interesse applicativo in ambito industriale con particolare riferimento agli aspetti relativi a Industria 4.0 e alle tecnologie abilitanti del 5G in ambito meccatronico.

Esigenze e requisiti di connettività in ambito industriale, Industria 4.0: definizione e tecnologie abilitanti. Tecnologie wireless: definizione e problematiche. Tipi di rete di comunicazione. Parametri e misure di prestazioni di rete in generale (banda, efficienza energetica, latenza, data-rate, affidabilità), e loro particolarizzazione in relazione alle specifiche esigenze del contesto industriale. omunicazioni wireless in contesto industriale. Modellistica del canale e dei suoi effetti sulle comunicazioni wireless. Tecniche spread spectrum: Frequency Hopping, Direct Sequence, OFDM. Protocolli di accesso multiplo. Tecnologie wireless per reti di sensori ed attuatori. Comunicazioni machine-to-machine ed Internet of Things, con particolare riferimento ai requisiti specificamente imposti da un contesto industriale quali il requisito di affidabilità e di controllo di potenza in trasmissione. Principali standard wireless e loro applicazione in ambito industriale con presentazione e discussione di esempi tipici, con particolare riferimento agli aspetti relativi a Industria 4.0 e alle tecnologie abilitanti del 5G (and beyond) in ambito meccatronico. Laboratorio di tecnologie wireless.

La valutazione consiste nella discussione di un elaborato finale (ovvero una presentazione) concernente l’approfondimento di tecnologie wireless innovative (con applicazioni in ambito meccatronica) unitamente ad orale riguardante le tematiche di base trattate nell’insegnamento

Il materiale didattico è costituito dalle slide, dalle dispense (inclusi technical report, documenti normativi, standard e white paper) e dagli articoli forniti dal docente.
Libri di testo di approfondimento:
William Stallings, «Wireless Communications and Networks», 2nd edition, Pearson, 2009
Petar Popovski, «Wireless Connectivity: An Intuitive and Fundamental Guide”, Wiley, 2020

L'insegnamento si propone di fornire agli studenti le nozioni di base di termodinamica e di trasmissione del calore. Il percorso formativo è orientato a fornire agli studenti gli strumenti teorici ed operativi necessari ad identificare, formulare e risolvere concretamente problemi propri dell'ingegneria meccanica e meccatronica, all'analisi termica dei sistemi.
Conoscenza e capacita' di comprensione: Lo studente conoscerà approfonditamente i fondamenti teorici propri della termodinamica applicata e della trasmissione del calore. Egli acquisirà le conoscenze e gli strumenti metodologici di base relativi a: i) interazioni energetiche sia di semplici sistemi, chiusi e aperti, che di cicli termodinamici; ii) interazioni termiche per conduzione, convezione e irraggiamento.
Capacita' di applicare conoscenza e comprensione: Lo studente sarà in grado di risolvere i problemi che regolano le interazioni termodinamiche sia di semplici sistemi, chiusi e aperti. Lo studente conoscerà i cenni basilari circa i cicli termodinamici. Egli sarà anche in grado di risolvere problemi di trasmissione del calore riguardanti i meccanismi di conduzione, convezione ed irraggiamento.

Definizioni e concetti di base. I e Il principio della termodinamica. Equazioni di conservazione della massa, dell'energia e dell'entropia per sistemi aperti e chiusi. Equazioni di Gibbs. Piani termodinamici. Cenni ai principali componenti di sistemi termodinamici.
Termodinamica degli stati: superficie caratteristica e diagrammi termodinamici, calcolo proprietà per una sostanza pura. Gas. Liquidi. Vapore surriscaldato. Vapore Saturo.
Trasmissione del calore: Conduzione: legge di Fourier; regime stazionario monodimensionale per geometria lastra piana, cilindrica e sferica. Irraggiamento: leggi del corpo nero, corpo grigio, fattore di vista, scambio termico tra superfici grigie, cavità. Convezione: flusso laminare e turbolento, convezione forzata e naturale, numeri di Nusselt, Reynolds, Prandtl, Grashof. Correlazioni tra parametri adimensionali.

Lo studente deve essere in grado di identificare, formulare e risolvere problemi di termodinamica e di trasmissione del calore, esponendo con chiarezza i concetti associati ai processi energetici ed ai meccanismi di scambio termico e dimostrando adeguata comprensione degli strumenti metodologici ed operativi impiegati. L'esame finale prevede una prova scritta ed una prova orale aventi lo stesso peso. Nella parte numerica (prova scritta) si verifica che lo studente sia in grado di approcciare il calcolo e la scrittura dei bilanci. In particolare, nella prova scritta lo studente deve dare prova di saper applicare le metodologie, di conoscere gli ordini di grandezza delle grandezze, di calcolare adeguatamente le grandezze incognite. Nella parte orale, invece, si verifica la comprensione dei concetti di termodinamica e trasmissione del calore. Il voto finale risulta come media matematica del voto della prova scritta e di quella orale. E' prevista una prova intercorso sulla parte di termodinamica, che si terrà circa a metà del corso, il cui superamento esonera da una parte della prova scritta, ovvero quella parte concernente gli argomenti del corso trattati fino allo svolgimento della prova intercorso.

Il materiale didattico è fornito dal docente mediante canale Teams o web docenti. Appunti delle lezioni.