ojs.emt.ro XXVIII. Nemzetközi Gépészeti Konferencia
Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT) - Gépészeti Szakosztálya
Koszinusz profilú fogaskerék és csiga kapcsolódásának szimulációja
Gear-hobs stays as most popular and widespread gear cutting tool not only for cylindrical, but also for paloid bevel and spiroid worm drives. Cosine gears represent a relative new version of cylindrical gears, which manufacturing technology faces an accelerate development. In this context, our interest focuses on the study of the reciprocate meshing of a cosine gear and a corresponding worm. This paper deals with the mathematical modeling of the possible meshing, using a method of point clouds that differs from the classical Litvinian approach. Kivonat A csigamaró nem csak az evolvens hengeres külső hajtópár leggyakrabban alkalmazott lefejtő szerszáma, hanem a paloid kúpkerekek és a spiroid csigahajtások megmunkáló szerszáma is. Nagy termelékenységének és kiforrott gyártástechnológiájának köszönheti népszerűségét. Ennélfogva a viszonylag új hajtópár-megoldás, a koszinusz fogaskerékpár gyártástechnológiájának leginkább kézenfekvő megoldása lehet. A koszinusz- fogaskereket lefejtő csigamaró származtatását egy, a fogaskerékkel kapcsoló csigából indítjuk. Ebben az összefüggésben érdeklődésünk egy koszinusz fogaskerék és egy csiga kapcsolódására irányul. Jelen közlemény a koszinusz fogaskerék és a csiga kapcsolódásának vizsgálatát mutatja be. A Litvin-féle módszertől eltérően, pontfelhő-generálással szemléltetjük a lehetséges kapcsolódást.
cosine gear, cosine worm, meshing, point cloud
Turbófeltöltő illesztése egyhengeres Formula Student motorhoz
The aim of the project is to select and fit a suitable turbocharger for a single-cylinder four-stroke motorcycle engine using one-dimensional simulation methods in the context of Formula Student. This paper describes the steps of the turbocharger fitting process, the construction of the one-dimensional model and the comparison with the natural aspirated engine. Finally, the simulation parameters of the turbocharged engine are compared with the parameters measured on the testbench. Kivonat A projekt célja a megfelelő turbófeltöltő kiválasztása és illesztése egydimenziós szimulációs módszerekkel egyhengeres négyütemű motorkerékpár motorhoz a Formula Student keretein belül. Ezen dokumentum bemutatja a turbófeltöltő illesztés folyamatának lépéseit, az egydimenziós modell felépítését és a szívómotorral való összehasonlítást. Végül a turbófeltöltött motor szimulációs paraméterei összehasonlításra kerülnek a fékpadon mért paraméterekkel.
Nemlineáris anyagi viselkedés adatalapú mechanikai modellezése neurális hálózatok segítségével
The development of constitutive models is challenging due to the complex, path- and time-dependent nonlinear behavior of materials, making purely analytical approaches difficult. Numerical solutions often require solving nonlinear equations, which can be computationally demanding, especially in finite element simulations. Data-driven methods offer a promising alternative by creating accurate models from large and diverse datasets, even for unknown nonlinear systems. Using a well-known one-dimensional elastic-plastic model, we generate sample data to validate this approach. The goal is to model the next state as a function of past states and current strain, requiring high accuracy to prevent error accumulation. We implement and optimize several neural network-based approaches and compare their efficiency. Kivonat A mechanikai konstitutív modellek fejlesztése kihívást jelent, mivel az anyagok összetett, út- és időfüggő nemlineáris viselkedést mutathatnak, ami megnehezíti az analitikus megközelítést. A megoldások gyakran nemlineáris egyenletek numerikus megoldását igénylik, ami jelentős számítási igénnyel járhat, különösen végeselemes szimulációk esetén. Az adatvezérelt megközelítés viszont lehetőséget ad arra, hogy nagyméretű és változatos mintaadat alapján pontos modelleket alkossunk, még ismeretlen, nemlineáris rendszerek esetén is. Egy ismert egydimenziós rugalmas-képlékeny anyagmodellt használunk, amely numerikusan megoldható, így tetszőleges számú mintaadat előállítható a módszer validálására. A cél a következő állapot modellezése múltbeli állapotok és az aktuális alakváltozás függvényében, amely nagy pontosságot igényel a hibák felhalmozódása miatt. A dolgozatban több neurális hálón alapuló megközelítést vizsgálunk, optimalizálunk, majd összehasonlítjuk azok hatékonyságát.
Procedurális modellezéssel készült, szabadfelületekkel határolt parametrikus talajművelő szerszámgeometria tervezése geometriaoptimalizáláshoz
The optimization of the interaction between tillage tools and soil is an intensively researched field due to both economic and environmental reasons. Even a small increase in efficiency during tillage can lead to significant energy savings due to the large areas involved. Moreover, the proper design of tillage tools is crucial for maintaining soil health. The aim of this research is to model the geometry of a sweep tool with a parametric design, defined by freeform surfaces. The Blender Geometry Nodes (GN) tool was used to create the geometry. The parametrically designed sweep tool is defined by 14 parameters. Its 3D model enables geometric optimization through numerical simulations, such as the discrete element method (DEM), and serves as a basis for manufacturing. The results of this research contribute to the development of more cost-effective and environmentally friendly tillage tools in the future. Kivonat A talajművelő szerszámok és a talaj kölcsönhatásának optimalizálása intenzíven kutatott terület. Ennek gazdasági és környezetvédelmi okai is vannak. A talajművelés során elért kis hatásfoknövekedés ugyanis nagy mennyiségű energiamegtakarítással jár a nagy területek miatt. Továbbá a talajegészség megőrzésének szempontjából is kiemelt fontosságú a megfelelő talajművelő szerszámok kialakítása. Ezen kutatás célja egy parametrikus geometriával rendelkező, szabadfelületek által határolt kultivátorszerszám geometriájának modellezése. A geometria létrehozásához a Blender Geometry Nodes (GN) eszközét alkalmaztuk. A procedurális modellezési technikával kifejlesztett parametrikus kultivátorszerszám geometriája 14 paraméterrel definiálható. A szerszám parametrikus 3D modellje lehetővé teszi a geometriai optimalizálást numerikus szimulációk, például diszkrétele- mes módszer (DEM) segítségével, és a gyártás alapjául is szolgál. A kutatás eredményei hozzájárulhatnak a jövőbeli gazdaságosabb és környezetbarátabb talajművelésre alkalmas szerszámok fejlesztéséhez.
Az impulzusfrekvencia hatása kézi lézeres hegesztés esetén
The aim of our research was to study the effect of pulse frequency on the weld geometry in modulation mode manual laser welding. Increasing the pulse frequency led to a decrease in weld width and weld area. For example, the weld width decreased from 1.6 mm to less than 1.1 mm by increasing the pulse frequency from 10 Hz to 400 Hz. The weld depth did not change with the change in pulse frequency, as a full penetration weld was obtained at the set parameters for a wall thickness of 1.4 mm. When pulse frequency values of 50 Hz and below were set, huge porosities were formed in the welds, none of these welds being acceptable at any of the quality levels. Kivonat Kutatómunkánk során az impulzusfrekvencia varratgeometriára gyakorolt hatásának vizsgálata volt a célunk modulált üzemmódú kézi lézeres hegesztés esetén. Az impulzusfrekvencia növelése a varratszélesség és a varratterület csökkenéséhez vezetett. A varratszélesség például 1,6 mm-ről 1,1 mm alá csökkent az impulzusfrekvencia 10 Hz-ről 400 Hz-re való növelésével. A varratmélység az impulzusfrekvencia változtatásával nem változott, hiszen a beállított paraméterek mellett teljes átolvadású varrat keletkezett 1,4 mm falvastagság esetén. Az 50 Hz-es és az alatti impulzusfrekvencia értékek beállítása esetén hatalmas porozitások alakultak ki a varratokban, ezen varratok egyike sem fogadható el egyik átvételi szinten sem.
Gyógyszerkiülepedés numerikus szimulációja realisztikus gyerek felsőlégúti modellekben
In the case of inhaled medicines, it is particularly important that the medicine released from the inhaler does not settle in the upper airways but reaches the lower airways. The amount of medicine that reaches the lower airways depends on factors such as the geometry of the patient’s airways. that reaches the lower airways depends on factors such as the geometry of the patient’s airways. The mouth and throat are one of the most important areas, as this is where the velocity of inhaled air is highest. In children, there are few CT scans and geometries available to study individual parameters. One possible solution would be to use scaled adult airway geometries. To determine the applicability, the flow field and particle deposition in a characteristic child and a realistic adult geometry are compared. Kivonat Az inhalációs gyógyszerek bejuttatása során különösen fontos, hogy az pipából kijutó gyógyszer ne a felső légúton ülepedjen ki, hanem lejusson a tüdőhörgőkbe. A hörgőkbe lejutó gyógyszermennyiség többek közt függ a beteg légútjának geometriájától. Az egyik legmeghatározóbb szakasz a szájüreg és a torok, hiszen itt a legnagyobb az inhalált levegő sebessége. Gyerekek esetében az egyénfüggő paraméterek vizsgálatára kevés CT (computed tomography) felvétel és geometria áll rendelkezésre. Erre egy lehetséges megoldást jelentene skálázott felnőtt légútgeometriák használata. Az alkalmazhatóság megállapítása érdekében egy karakterisztikus gyerek és egy realisztikus felnőtt geometriában kialakuló áramlási tér és részecskekiülepedési kép kerül összehasonlításra.
Irányfüggő poliszilícium anyagmodellek összehasonlítása MEMS strukturális elemek mechanikai modellezésénél
Whether we speak about smartphones, wearables, hearables, drones, or cars, they all contain MEMS (micro- electro-mechanical system) sensors for the realization of different functions. The most common consumer applications are navigation, pressure and height measurement, voice detection, fitness and health functions. In the automotive industry, they are used for detecting crashes and monitoring the engine and the power train. The main material of MEMS sensors is the polysilicon, consisting of single crystal silicon grains. These grains with their size of 1–2 µm are in general not negligible compared to the length scale of the MEMS structures (10 – 100 µm). Moreover, the grains acquire a columnar shape because of the deposition method, which lends a transversal elastic characteristic to the structures. The commonly applied isotropic assumption can lead to significant errors in this case. In the present study, a comparison of a homogeneous isotropic, a transversal and an orthotropic (single- crystal) model is made in the cases of a tensile and a bending loading of a beam. The comparisons are based on simulations with random grain structures. Kivonat Akár okostelefonról, fülhallgatóról, okosóráról, drónról vagy autóról beszélünk, mindegyikről elmondható, hogy MEMS (micro-electromechanical system, mikro-elektromechanikai rendszer) szenzorokat tartalmaz különböző funkciók megvalósításához. A leggyakoribb felhasználási területek a navigáció, a lépésszámlálás, a beszéd érzékelése, illetve az autók esetében az ütközés felismerése, valamint a motor és hajtáslánc megfigyelése. A MEMS szenzorok fő anyaga a poliszilícium, amely egykristály szemcsékből áll. Ezek az 1 – 2 µm-es méretükkel a szenzorstruktúrák kis méretskálájából (10 – 100 µm) adódóan általánosságban nem elhanyagolhatóak. Továbbá a szemcsék a növesztés hatására oszlopszerűek lesznek, amely a struktúrának transzverzális tulajdonságot kölcsönöz. A gyakran alkalmazott izotróp feltételezéssel ebben az esetben jelentős hibát követhetünk el. Jelen tanulmányban egy húzott és egy hajlított rúd példáján hasonlítjuk össze egy homogén izotróp, egy transzverzális és egy ortotróp (egykristály) szilícium anyagmodell viselkedését. Az összehasonlítás alapját mindkét esetben olyan szimulációk képezik, amelyek a szemcse-elrendezést is modellezik.
A mintavételezés hatása a mechatronikai rendszerek rezgési tulajdonságaira
Sampling has a significant effect on the stability of mechatronic systems and the characteristics of the resulting vibrations. The present paper investigates these vibrations, through the discrete-time state feedback position control task of a one-degree-of-freedom device. The aim is to map the different characteristics and the possible ranges of the parameters describing them. The results can be used, for example in haptic systems where the position or trajectory to be realised depends on the properties of the virtual environment. Kivonat A mintavételezés jelentősen befolyásolja a mechatronikai rendszerek stabilitását és a kialakuló rezgések tulajdonságait. Jelen tanulmány egy egy szabadsági fokú eszköz diszkrét idejű állapot-visszacsatoláson alapuló pozíciószabályozási feladatán keresztül vizsgálja ezeket. A cél a különböző karakterisztikák és az ezeket leíró paraméterek lehetséges tartományainak feltérképezése. Az eredmények hasznosíthatóak például haptikus rendszerekben, ahol a megvalósítandó pozíció vagy pálya a virtuális környezet tulajdonságaitól függ.
állapot-visszacsatoláson alapuló szabályozás
Nyílt forráskódú mozgás- és deformációelemző szoftver fejlesztése Python környezetben
This study presents a custom-developed software designed for motion analysis using high-resolution video recordings. The program is based on digital image correlation (DIC), through which the displacement field is generated within the region of interest. Strains are computed automatically, with the optional calculation of the stress field. The accuracy of the motion tracking algorithm can be assessed using intermediate text files and virtual test videos, allowing for thoughtful parameter refinement. Through multiple test cases, the authors demonstrate that the program can accurately and efficiently analyze planar deformations. Kivonat Jelen tanulmány egy saját készítésű szoftvert mutat be, amely nagyfelbontású videófelvételek mozgáselemzését hajtja végre. A program a digitális képkorrelációra (DIC) épül, amellyel előállítja az elmozdulásmezőt a felvétel vizsgált területén. A szoftver automatikusan számítja az alakváltozásokat, opcionálisan a feszültségmezőt is. A mozgáskövető algoritmus hibáit közbenső szövegfájlokkal és virtuális tesztvideókkal is lehet ellenőrizni, ezek alapján a paraméterei tudatosan finomíthatók. A szerzők több mintapélda bemutatásával igazolják, hogy a kifejlesztett program képes síkbeli alakváltozások pontos és hatékony elemzésére.
Elektromos roller dinamikájának kísérleti vizsgálata
In recent years, electric micromobility vehicles (e.g., electric scooters, unicycles, skateboards, one-wheels, and segways) have gained significant popularity. From both traffic and environmental perspectives, micromobility vehicles have benefits, as users can avoid traffic jams while they can also easily carry them on public transport. Furthermore, electric micromobility vehicles do not pollute the city’s air. Controlling these vehicles poses a much more significant challenge for users. On the one hand, we mainly deal with tasks related to the control of spatial dynamical problems. On the other hand, the complex motion coordination of the human body is required for control. As a result, the spread of micromobility vehicles has also led to an increased number of road accidents involving personal injuries. Therefore, exploring the dynamics of the vehicle-human system is essential for making micromobility vehicles safer. In our research, we managed to determine the physical quantities that need to be measured in order to experimentally gather information about the motion state of an electric scooter, and we also implemented this measurement in practice. Due to the small size of the vehicle, the rider’s movement significantly influences the motion of the vehicle. Therefore, it is essential to gather information on how the riders move on the vehicle and how they pose their center of mass in different situations. In this study, we examine how accurately a neural network-based algorithm can determine the position of the rider’s center of mass based on footage recorded by a camera. Kivonat Az elmúlt években az elektromos mikromobilitási járművek komoly népszerűségre tettek szert kis tömegüknek és kis méretüknek köszönhetően. Mind forgalomtechnikai, mind környezetvédelmi szempontból előnyösek, mivel esetenként elkerülhetők velük a forgalmi dugók, míg más esetben könnyen szállíthatók a tömegközlekedési eszközökön. Elektromos mivoltuk miatt pedig a város levegőjét sem szennyezik. Irányításuk komoly feladat elé állítja a felhasználókat. Egyrészt többnyire térbeli gördülési feladatok szabályozásáról beszélünk, másrészt a szabályozási feladatban az emberi test összetett mozgáskoordinációjára van szükség. Ennek köszönhetően elterjedésükkel a személyi sérülésekkel járó közúti balesetek száma is megnőtt. Ezért a jármű-ember rendszer dinamikájának feltérképezése nélkülözhetetlen a mikromobilitási járművek biztonságosabbá tételében. Kutatásunkban azzal foglalkozunk, hogy milyen fizikai mennyiségek mérése szükséges ahhoz, hogy kísérleti úton információt gyűjtsünk egy elektromos roller mozgásállapotáról, és ez hogyan valósítható meg a gyakorlatban. A jármű kis méretének köszönhetően az ember mozgása jelentősen befolyásolja a jármű mozgását. Ezért elengedhetetlen információt gyűjteni arról, hogy az ember milyen mozgást végez a járművön, hova helyezi a súlypontját különböző helyzetekben. Cikkünkben megvizsgáljuk, hogy egy kamera által rögzített felvétel alapján neurális háló alapú algoritmusokkal mennyire pontosan lehet meghatározni az ember súlypontjának helyzetét.
In-situ habosodó biopolimer filamentek fejlesztése különböző hatásmechanizmusú habképzőszerek alkalmazásával 3D nyomtatási célokra
Biopolymers, in specific Polylactic Acid (PLA), are gaining more attention due to the stricter sustainability directives, as they are derived from renewable sources and are biodegradable. In our research, we developed biopolymer-based in-situ foaming filaments by investigating the applicability of different blowing agents with different mechanisms of action. After selecting the optimal blowing agent, we analyzed the correlations between printing parameters and the cell structure formed. Understanding these interactions will allow the development of test specimens with controlled porosity and variable density along the cross-section. The aim was to ensure maximum expansion and reduce material use. Kivonat A biopolimerek, különösen a politejsav (PLA), egyre nagyobb figyelmet kapnak a fenntarthatósági direktívák szigorodása miatt, mivel megújuló forrásból származnak és biológiailag lebonthatóak. Kutatásunk során biopolimer alapú, in-situ habosodó filamenteket fejlesztettünk, különböző hatásmechanizmusú habképzőszerek alkalmazhatóságát vizsgálva. Az optimális habképzőszer kiválasztását követően elemeztük a nyomtatási paraméterek és a kialakuló cellaszerkezet közötti összefüggéseket. Az összefüggések megértése lehetővé teszi olyan próbatestek gyártását, amelyek szabályozott porozitással és a keresztmetszet mentén változó sűrűséggel rendelkeznek. A cél a maximális expanzió biztosítása és az anyagfelhasználás csökkentése.
Sportolást segítő sportmatrac látássérültek és speciális felhasználók részére
A sports mat with tactile markings that assist users in navigating the mat and maintaining balance. The markings are positioned to accommodate popular home strength and stretching exercises, as well as the general dimensions of users. The user obtains information through touch that would otherwise be acquired visually. Kivonat Olyan sport matrac, amely taktilis jelzésekkel segít tájékozódni a matracon és segít az egyensúly megtartásában. A jelzések úgy helyezkednek el a matracon, hogy a népszerű otthoni erősítő és nyújtó gyakorlatokhoz és az általános felhasználó méreteihez igazodjanak. A felhasználó tapintással szerzi meg azokat az információkat, amelyeket más esetekben látással szerezne meg.
Aszimmetrikus Poisson-tényezővel rendelkező hiperelasztikus konstitutív modell fejlesztése polimer habokhoz
This paper introduces a hyperelastic model for open-cell polymer foams, asymmetric in the Poisson’s ratio to capture the distinct transverse deformations under uniaxial tension and compression. Built upon the compressible Ogden–Hill material model (named the Hyperfoam model in Abaqus), it is validated through large-scale bending and uniaxial tests, especially at large strains. The improved accuracy enhances numerical simulations in crash analysis and seat design. Kivonat A cikk új hiperelasztikus konstitutív modellt mutat be nyílt cellás polimer habokra, amely a Poisson-tényezőjében aszimmetrikusan írja le az egytengelyű húzás és nyomás között tapasztalható eltérő keresztirányú alakváltozáso- kat. Az összenyomható Ogden–Hill-féle anyagmodell (amit az Abaqus-ban Hyperfoam modellnek neveznek) kiterjesztését nagyméretű hajlítókísérletek és egytengelyű vizsgálatok igazolták, különösen nagy alakváltozások- nál. Ezzel javult a numerikus szimulációk pontossága, ami kiemelten fontos például ütközésanalízisnél és ülések tervezésénél.
Akusztikusan gerjesztett buborékok nemlineáris dinamikája
Under acoustic irradiation, small gas bubbles inside the liquid start to pulsate periodically, known as acoustic cavitation. This process consists of expansion and collapse phases, during which the pressure and temperature can reach 1000 bar and 8000 K, respectively. These conditions favour chemical yield, enabling energy-efficient ammonia and hydrogen production, and the generated shock waves can be applied, for example, in wastewater treatment. However, industrial applications are limited by scaling difficulties and low energy efficiency. Large bubbles are more energy-efficient but may lose the spherical shape due to pressure gradients, reducing chemical yield and shock wave strength. Therefore, large, spherical or closely spherical bubbles are preferred. A validated, parallelizable numerical model is required to determine the corresponding parameters and describe the bubble dynamics. This study aims to estimate the bubble model’s validity through measurement comparisons. Kivonat Akusztikus besugárzás hatására a folyadékban lévő kis gázbuborékok periodikus pulzálásba kezdenek, amit akusztikus kavitációnak nevezünk. Ez a folyamat tágulási és összeomlási fázisokra osztható, az utóbbi során a nyomás és hőmérséklet akár 1000 bar és 8000 K is elérheti. Ezen körülmények kedveznek a kémiai kihozatalnak, lehetővé téve az energiahatékony ammónia- és hidrogéntermelést, valamint a keletkező lökéshullámok alkalmazhatóak, például szennyvíztisztításban. Azonban az ipari alkalmazás a skálázási nehézségekkel és alacsony energiahatékonyság miatt ritka. Energiahatékonyság szempontjából a nagy méretű buborékok kedvezőek, melyek a nyomásgradiens hatására elveszíthetik gömbalakjukat, ami csökkenti a kémiai kihozatalt és a lökéshullámok erejét. Ezért a nagy, gömb vagy közel gömbi alakú buborékok alkalmazása előnyösebb. A megfelelő paraméterek meghatározásához és a buborékok dinamikájának leírásához validált, párhuzamosan futtatható numerikus modell szükséges. A tanulmány célja a buborékmodell érvényességi tartományának meghatározása mérésekkel való összehasonlítással.
A Mathieu-egyenlet vizsgálata Carleman-linearizációval
The Mathieu equation is a linear differential equation with a periodic coefficient, playing an important role in the stability analysis of parametrically excited systems. Using the Cauchy transformation, the Mathieu equation can be rewritten as a nonlinear system of differential equations, to which we apply Carleman-linearization. However, due to the neglect of higher-order nonlinear terms, the solution of the Carleman-linearized system does not provide sufficiently accurate results over a broader time interval. To address this, we propose a new method that incorporates a nonlinear mapping to improve the solution of the linearized differential equation system obtained through Carleman-linearization. The results obtained using the latter approach show significant improvements. Kivonat A Mathieu-egyenlet egy periodikus együtthatójú lineáris differenciálegyenlet, mely fontos szerepet játszik a parametrikusan gerjesztett rendszerek stabilitásának vizsgálatában. A Mathieu-egyenlet Cauchy-átírással átalakítható egy nemlineáris differenciálegyenlet-rendszerré, amelyre a Carleman-linearizációt alkalmazzuk. A Carleman-linearizált rendszer megoldása a magasabb rendű nemlineáris tagok elhanyagolása miatt nem ad megfelelően pontos megoldást tágabb időintervallumon, ezért egy nemlineáris leképezést felhasználva új módszert javasolunk a Carleman-linearizációval kapott lineáris differenciálegyenlet-rendszer megoldására. Az így kapott eredmények jelentős javulást mutatnak.
Technology is developing rapidly, the presence of cyber-physical systems is becoming more and more significant, and the role of virtual reality is increasing greatly in the daily lives of both industrial and private users. Simulations, digital shadows, and digital twins help us in many areas of life, be it planning, commissioning, testing, optimization, or even video games. The topic of this project is the implementation of vehicle tracking in real time using the three-dimensional software called MaxWhere. This requires retrieving and transmitting location data with a GNSS receiver, refining them using a dynamic filtering algorithm, and displaying the vehicle in virtual space based on the received position. Such an application can be a great help in industry, especially in the case of tracking vehicles moving in factories, warehouses or sites, because with this technology even all tracked objects within a well-defined area can be displayed in a single virtual space. Roaming in the space, the operator can get anywhere in seconds and observe what he needs, he can even intervene in the various processes through the interface, thus saving time and energy. Kivonat A technológia rohamosan fejlődik, a kiberfizikai rendszerek jelenléte egyre jelentősebb, a virtuális valóság szerepe nagy mértékben növekszik mind az ipari, mind a magán felhasználók mindennapjaiban. A szimulációk, digitális árnyékok, valamint digitális ikrek az élet rengeteg területén jelentenek segítséget számunkra, legyen szó tervezésről, beüzemelésről, tesztelésről, optimalizálásról, vagy akár videójátékokról. Ezen projekt témája járműkövetés megvalósítása a MaxWhere nevű háromdimenziós szoftver segítségével valós időben. Ehhez szükséges a helyadatok lekérése és továbbítása GNSS vevővel, azok finomítása dinamikus szűrési algoritmus felhasználásával, valamint a jármű megjelenítése a virtuális térben a kapott pozíció alapján. Egy ilyen alkalmazás nagy segítség lehet az iparban, kiváltképp a gyárakban, raktárakban vagy telephelyeken közlekedő járművek követése esetén, ugyanis ezzel a technológiával egy jól behatárolt területen belül akár minden követett objektum egyetlen virtuális térben megjeleníthető. Az operátor a térben barangolva pillanatok alatt bárhová eljuthat, és figyelheti meg azt, amire éppen szüksége van, a felületen keresztül akár be is avatkozhat a különböző folyamatokba, ezzel időt és energiát megtakarítva.
Állapot-visszacsatolással szabályozott rendszerek mintavételközi dinamikája
In a sampled-data system, a discrete-time controller regulates a continuous-time plant. Traditional discretization- based design approaches result in information loss as they usually ignore the intersample dynamics of the plant. This paper introduces a novel method for reconstructing the continuous-time output of sampled-data systems by reformulating their state-space representations into boundary value problems. The proposed method is demonstrated by simulations of numerical examples. Kivonat A mintavételes rendszerekben a folytonos idejű folyamatok irányítását diszkrét idejű szabályozók végzik. A rendszer diszkretizációján alapuló hagyományos tervezési módszerek azonban gyakran információvesztéshez vezetnek, ugyanis elhanyagolják a szabályozott szakasz mintavételközi dinamikáját. Jelen tanulmány egy újszerű módszert mutat be, amellyel mintavételes rendszerek válasza rekonstruálható folytonos időben, kihasználva, hogy a rendszer állapottér-modellje átfogalmazható peremérték-problémává. A bemutatott módszer alkalmazását szimulációs eredmények igazolják.
Energiahatékony versenyjármű karosszéria végeselem modelljeinek összehasonlítása
During the development of SZEnergy Team’s race vehicle, that is made for the Shell Eco-marathon energy efficiency competition, the vehicle’s chassis is also developed, as it is imperative for the betterment of the vehicle’s efficiency, which necessitates the design of a new chassis. The first step of the design process is the analysis of the current chassis, for which a finite element model of appropriate quality and adequate detail. For the analysis of composite structures there exist multiple options, however for this application accuracy is key. Three different models were examined and compared according to certain stiffness parameters. The first model doesn’t account for layers, the second has layers, however it does not have composite joints, meanwhile the third model is closest to the real chassis, taking into account the composite joints as well. The models are compared based on torsional stiffness calculated based on the results. According to the results it can be determined which model is best suited for further analysis. Kivonat A SZEnergy Team Shell Eco-marathon-ra készült energiahatékony versenyjárművének fejlesztése során a karosszéria is jelentős figyelmet kap, ugyanis a jármű hatékonyságának növeléséhez elengedhetetlen a ka- rosszéria jelentős változtatása, mely egy új karosszéria tervezését és építését indokolja. A tervezési folyamat első lépése a jelenlegi karosszéria részletes vizsgálata. Ehhez szükséges egy megfelelő minőségű, és kellő pontossággal létrehozott végeselem modell. A kompozit szerkezetek vizsgálatára több lehetőség is létezik, azonban ezen alkalmazáshoz a lehető legpontosabb eredmények kellenek. Ennek megfelelően háromfajta modell lett vizsgálva és összehasonlítva szilárdsági tulajdonságok alapján. Az első modell a rétegrendeket nem veszi figyelembe, a másodiknál már van rétegrend, míg a harmadiknál a rétegrend mellett az illesztések, valamint a maganyag szerkezete is a lehető legpontosabban modellezi a jármű karosszériáját. A modellek az eredmények alapján számolt torziós merevséggel lettek összehasonlítva. A vizsgálatok eredményei alapján egyértelműen meghatározható, hogy melyik modell az ideális választás további vizsgálatok elvégzéséhez.
Fogyasztásmérő rendszer tervezése kiber-fizikai környezetbe
The system called PowerHub is made to monitor the power consumption of the SmartFactory, a pilot cyber- physical production environment, and also to control its power supply. The SmartFactory models and presents the production processes in a compressed, easily conceivable space. It aims to educate manufacturing management and widely applied industrial methodologies. Moreover, it provides a controlled but physical production environment for testing. The PowerHub monitoring system operating within this Industry 4.0 environment will provide necessary power measurements for research regarding environmental protection and energy efficiency. Kivonat A PowerHub névre hallgató konstrukció feladata a SmartFactory kísérleti kiber-fizikai gyártórendszer energia- használatának folyamatos monitorozása, illetve a tápellátás vezérlése. A SmartFactory a gyártási folyamatokat egy könnyen belátható térben, modellezve mutatja be, célja a gyártásirányítás és az iparban is elterjedt mód- szertanok oktatása, valamint tesztelése egy kontrollált, de valós gyártási környezetben. A PowerHub egy IPAR 4.0-s környezetben megvalósított mérőrendszer, ami később fontos környezetvédelmi és energiahatékonysági kutatásokhoz nyújthat fogyasztási adatokat.
Termékfejlesztés fröccsöntési és szerkezetintegritási szimulációkkal
The innovative polymer technology work has involved the development of a marketed product using biodegradable polymers. We have built up injection moulding and structural integrity simulations of the product, in which the manufacturing parameters have been optimised. The force required for destructive failure was determined by different material models. Kivonat Az innovatív polimertechnológiai munkafolyamataink folyamán egy piacon lévő termék fejlesztésével foglalkoztunk, amelyhez biológiailag lebomló polimereket alkalmaztunk. Felépítettük a termék fröccsöntési és szerkezetintegritási szimulációját, melyekben optimalizálásra kerültek a gyártási paraméterek. Meghatározásra került a roncsolásos tönkremenetelhez szükséges erőhatás mértéke a különböző anyagmodellek esetében.
Kollaboratív robotos szétszerelési környezet fejlesztése és tesztelése
The aim of this paper was to develop a collaborative robotic disassembly environment using a UR10 robot. This is based on writing methods that perform the frequently repeated unscrewing and object manipulation operations. These were implemented so that the robot can perform them even in non-vertical orientations. They were tested with the full disassembly of a ball valve, and the partial disassembly of an old DVD player. The developed software is capable of performing a pre-programmed disassembly. The operator’s assistance is required to fit the bit onto the screw, while unscrewing and simple movement of objects are done automatically. A custom program can be written to move parts that require more complex movement. The operator can enable or influence the robot’s movement by touching it, enabling the implementation of parallel work between a human and the robot. Kivonat A tanulmány célja kollaboratív robotos szétszerelési környezet kifejlesztése UR10 robothoz. Ennek alapja a gyakran ismételt kicsavarozás és tárgymozgatás műveleteket megvalósító metódusok írása. Biztosítottam, hogy ezek a műveletek a függőlegestől nagy mértékben eltérő orientációban is biztonságosan működjenek. A funkciókat egy gömbcsap teljes, valamint egy elhasználódott DVD lejátszó részleges szétszerelésével teszteltem. A kifejlesztett program képes egy előre megírt szétszerelés végrehajtására. A bit csavarra illesztéséhez az operátor segítsége szükséges, a kicsavarozás és a tárgyak egyszerű mozgatása automatikusan történik. A komplexebb mozgatást igénylő alkatrészek mozgatásához egyedi program írható. Az operátor érintéssel engedélyezheti vagy befolyásolhatja a robot mozgását, így ember és robot párhuzamos munkája is kivitelezhető.
Hibrid készletezési mechanizmusok alkalmazása logisztikai rendszerekben
Modern logistics systems are becoming increasingly complex, while demand fluctuations, market volatility, and globalization pose significant challenges to inventory management. Traditional inventory models often fail to adequately respond to these dynamic changes, leading to a growing emphasis on the application of hybrid inventory management mechanisms. Hybrid models combine classical deterministic and stochastic inventory management approaches while integrating data-driven decision support systems, such as artificial intelligence and machine learning. The aim of this paper is to present the theoretical background of hybrid inventory strategies and their application possibilities in logistics systems. It specifically examines the role of predictive analytics in demand forecasting and the effectiveness of adaptive algorithms in optimizing inventory decisions. In general, hybrid inventory management mechanisms can contribute to reducing inventory costs, improving service levels, and enhancing the flexibility of logistics systems. The findings of this study can provide valuable insights for companies in designing and improving their inventory management strategies more efficiently. Kivonat A modern logisztikai rendszerek egyre összetettebbé válnak, miközben a kereslet ingadozása, a piaci volatilitás és a globalizáció kihívásokat állít a készletgazdálkodás elé. A hagyományos készletezési modellek gyakran nem képesek megfelelően reagálni ezekre a dinamikus változásokra, ezért egyre nagyobb figyelem irányul a hibrid készletezési mechanizmusok alkalmazására. A hibrid modellek ötvözik a klasszikus determinisztikus és sztochasztikus készletgazdálkodási eljárásokat, valamint integrálják az adat vezérelt döntéstámogató rendszereket, például a mesterséges intelligenciát és a gépi tanulást. A dolgozat célja, hogy bemutassa a hibrid készletezési stratégiák elméleti hátterét, valamint azok alkalmazási lehetőségeit a logisztikai rendszerekben. Kiemelten vizsgálja a prediktív analitika szerepét a kereslet előrejelzésében, valamint az adaptív algoritmusok hatékonyságát a készletezési döntések optimalizálásában. Általánosságban elmondható, hogy a hibrid készletezési mechanizmusok hozzájárulhatnak a készletköltségek csökkentéséhez, a kiszolgálási szintek javításához, valamint a logisztikai rendszerek rugalmasságának növeléséhez. A tanulmány megállapításai iránymutatást nyújthatnak a vállalatok számára a készletgazdálkodási stratégiáik hatékonyabb kialakításához és fejlesztéséhez.
Síkmarás hatásai a szénszállal erősített polimer (CFRP) kompozitok felületi minőségére
The research investigated the effects of face milling on CFRP composites, with a particular focus on surface quality. Face milling can serve as a cost-effective method for preparing orthogonal cutting experiments while maintaining nominal chip thickness. The findings indicate that cutting force is primarily influenced by depth of cut and feed, while surface quality is mainly affected by fibre orientation. The results contribute to the development of face milling processes and offer opportunities for the reuse of workpieces for further research purposes. Kivonat A kutatás a CFRP kompozitok síkmarásának hatásait vizsgálta, különös tekintettel a felületi minőségre. A síkmarás költséghatékony mód lehet az ortogonális forgácsolási kísérletek előkészítésének, fenntartva a névleges forgácsvastagságot. A vizsgálatok alapján a forgácsolási erőt leginkább a fogásmélység és az előtolás, míg a felületi minőséget a szálorientációs szög befolyásolta. Az eredmények hozzájárulnak a síkmarási eljárások fejlesztéséhez, és lehetőséget teremtenek a munkadarabok újra felhasználására.
Neurális háló alapú hibakereső algoritmus tervezése agilis gyártáshoz
Modern consumer demands require a broader and more diverse range of products, leading to the growing adoption of agile manufacturing technologies. However, the production of unique items introduces significant challenges, as traditional quality control methods are often ineffective at detecting one-off defects. This research seeks to develop an economical solution by leveraging CAD models to generate reference images of defective components. These images will be used to train a neural network for detecting faults, which can then be implemented in real-time quality control using an integrated camera system within the manufacturing environment. The study focuses on simulating production errors in a virtual environment, to create an automated system capable of recognizing individual defects. This approach minimizes human intervention and remains adaptable to various components, provided their CAD models and known defect characteristics are available. Kivonat A fogyasztói igények egyre változatosabb termékskálát igényelnek, melynek következtében a modern gyártási rendszerekben egyre inkább elterjedtek az agilis gyártási technológiák. Az egyedi termékek gyártása azonban komoly kihívásokat jelent, mivel a hagyományos minőségellenőrzési módszerek gyakran nem elég hatékonyak az egyedi hibák felismerésében. A dolgozat célja egy költséghatékony megoldás kidolgozása, amely CAD-modellek felhasználásával hoz létre referencia képeket hibás alkatrészekről. Ezek a képek később egy neurális háló betanítására szolgálnak, amelyet a gyártási folyamatban valós idejű minőségellenőrzésre lehet alkalmazni integrált kamerarendszer segítségével. A kutatás a gyártási hibák virtuális környezetben történő szimulálására összpontosít. A munkánk eredményeként egy automatizált rendszert alakítunk ki a jellemzően előforduló hibák vizsgálatához. Eljárásunk minimalizálja az emberi beavatkozást, és alkalmas különböző alkatrészek minőségellenőrzésére, feltéve, hogy rendelkezésre állnak a CAD-modellek és a hozzájuk kapcsolódó jellegzetes hibák.
Helikoid hajtópárok legújabb gyártásgeometriai fejlesztései
The Scientific Worm Research Group operating at the University of Miskolc focuses on the investigation of the contact relations of conical and cylindrical helical drive pairs and the development of the manufacturing geometry of their elements. The first production of a cylindrical worm with a circular arc profile in the axis section in Hungary took place in 1972 at DIGÉP, which has since undergone numerous research developments in the field of worm gear drives with different geometries. This article aims to provide an overview of the latest developments of the Worm Gear Drive Pairs Scientific Research Group. Kivonat A Miskolci Egyetemen működő Csigajajtópárok Tudományos Kutatócsoportjának kiemelt témája a kúpos és hengeres helikoid hajtópárok érintkezési viszonyainak vizsgálata, illetve elempárjainak gyártásgeometriai fejlesztése. A tengelymetszetben körív profilú hengeres csiga gyártása Magyarországon először 1972-ben történt a DIGÉP-ben, melynek azóta számos fejlesztése történt a különböző geometriájú csigahajtások terén. Jelen írás áttekintést kíván nyújtani a Csigajajtópárok Tudományos Kutatócsoport legújabb fejlesztéseiről.
Conical and cylindrical worm gear drives
Kaszkád szabályozási stratégia tervezése visszacsatolással linearizált rendszerek számára
This paper aims to present a novel cascade control method that can be applied in feedback linearized systems. The developed method allows the control loop to be designed along the cascade control principles used for electric drives even after linearization has been performed. In addition, the proposed approach ensures that the saturation of each state can be considered separately, which is essential, for example, in the case of electric machines. The proposed control technique is illustrated in the example of an inverse pendulum driven by a permanent magnet synchronous machine (PMSM). Kivonat Jelen tanulmány célja, hogy egy olyan újszerű, kaszkád szabályozási módszert mutasson be, amely alkalmazható visszacsatolással linearizált rendszerek esetén. A kidolgozott eljárás lehetővé teszi, hogy a szabályozókör a villamos hajtások esetén bevetten alkalmazott kaszkád szabályozási elvek mentén legyen tervezhető a linearizáció elvégzése után is. Emellett a javasolt módszer biztosítja, hogy az egyes állapotok szaturációja külön-külön figyelembe vehető legyen, amely például villamos gépek alkalmazása esetén elengedhetetlen. A javasolt szabályozási megközelítés egy állandómágneses szinkrongép (PMSM) segítségével hajtott inverz inga példáján kerül bemutatásra.
3D-nyomtatott habok nyomtatásihőmérséklet-függő nemlineáris véges rugalmas-képlékeny modellezése
Recent developments in the extrusion-based additive manufacturing technologies have enabled the cost-effective production of customised and small series products with complex geometries. Contributions has demonstrated that multilayer foam structures with different densities in each layer can be used to improve the shock absorption properties of products. The use of in-situ foaming filaments in 3D printing could provide a major breakthrough in the manufacturing technology of such sandwhich structures. In-situ foaming involves the use of materials where expansion occurs during the 3D printing process by varying the printing temperature. This method allows the creation of functionally layered foams with controlled porosity and graded density. In order to predict the mechanical behaviour of such density graded structures by numerical simulations, it is necessary to accurately model the polymer foam material printed at different temperatures and to describe the printing temperature dependence of the material parameters. The characteristic loading of 3D-printed foams is compression which exhibits finite strains and nonlinearly hardening deformations. This complex mechanical behaviour can be well modelled by the Deshpande-Fleck model developed for crushable foams. In our contribution an LW-PLA foaming 3D-printed filament is investigated via compression tests, while for the printing temperature-dependent material behaviour a parameter fitting procedure is proposed. Kivonat Az extrudáláson alapuló additív gyártási technológiák fejlődése lehetővé tette a bonyolult geometriájú, egyedi és kisszériás termékek költséghatékony gyártását. Korábbi kutatások igazolták, hogy a többrétegű, rétegenként eltérő sűrűségű habszerkezetek felhasználhatók a termékek ütéselnyelő képességének javítására. Az ilyen szerkezetek gyártástechnológiájában a 3D nyomtatás során in-situ habosodó szálak alkalmazása jelentős áttörést hozhat. Ez olyan anyagok használatát jelenti, ahol a habosodás a 3D nyomtatási folyamat során történik a nyomtatási hőmérséklet változtatásával. Ez a módszer lehetővé teszi a funkcionálisan rétegelt habok létrehozását kontrollált porozitással és változó sűrűségű rétegekkel. Annak érdekében, hogy numerikus szimulációk segítségével előre tudjuk jelezni a változó sűrűségű struktúrák mechanikai viselkedését, szükséges a különböző hőmérsékleten habosított polimer hab anyag pontos konstitutív modellezése és az anyagparaméterek nyomtatásihőmérséklet- függésének leírása. A 3D-nyomtatott habok jellemző terhelése nagy alakváltozásokkal járó összenyomás, amely véges rugalmas és nemlineárisan képlékeny deformációkkal is rendelkezik. Ezen komplex mechanikai viselkedés jól modellezhető a Deshpande-Fleck-féle roppanó hab modellel. Vizsgálataink során LW-PLA habosodó 3D-nyomtatott filament esetében végeztünk nyomóvizsgálatot és dolgoztunk ki paraméterillesztő eljárást a nyomtatásihőmérséklet-függő anyagi viselkedés leírására.
A LuGre súrlódási modell bifurkációs analízise egy egyszerű mechanikai modell esetén
In the present study, we perform phase space analysis on a widely known dynamic friction model, the LuGre model. This model can describe several friction features with the help of different parameters, however, the model is also effective in numerical simulations, as well. The focus of this study is on the linear internal damping (bristle damping) parameter used by the LuGre model. We show that sufficiently large bristle damping values can lead to self-excited vibrations. In order to investigate these nonlinear vibrations, we consider a simple mechanical model: a block sliding on a horizontal surface, which is subjected to a constant external force and the LuGre friction force with a linear viscous damping term. Despite the simplicity of the mechanical model, we distinguish several different bifurcation scenarios – involving Hopf, fold and/or homoclinic bifurcations. Based on the structures of the limit cycles, we found analogies with the well-known phenomenon referred to as frictional lag. Kivonat Jelen kutatásban egy széles körben ismert dinamikus súrlódási modellt – a LuGre-modellt – elemzünk fázistérvizsgálat segítségével. E modell különböző paraméterek bevezetésével számos súrlódási jelenséget képes leírni, ugyanakkor hatékonyan használható numerikus szimulációk során is. Vizsgálataink középpontjában a LuGre-modell belső csillapítási paramétere, az ún. sörtecsillapítás áll, melynek elegendően nagy értékei mellett öngerjesztett rezgések alakulhatnak ki. A nemlineáris hatások vizsgálata érdekében egy egyszerű mechanikai modellt tekintünk: egy vízszintes felületen mozgó testet, melyre állandó külső erő, lineáris viszkózus csillapító erő és a LuGre súrlódási erő hat. A mechanikai modell egyszerűsége ellenére több különböző bifurkációs esetet azonosítottunk – köztük Hopf, fold és homoklinikus bifurkációkat. A kialakuló határciklusok a sebesség ingadozásának felelnek meg, analógiát mutatva a jól ismert súrlódási késlekedés (frictional lag) jelenségével.
Alacsony paraméterszámú nyelvi modellek hatékony finomhangolása osztályozási feladatra
Language models have opened up a new era in artificial intelligence, with initial recurrent neural networks capable of generating even longer continuous texts, but the biggest breakthrough was the transformers architectures, which outperformed previous solutions. A major use of language models is in classification tasks, where the models classify a sentence or sequence into groups according to various criteria based on its content. An advantage of language models using a transformer architecture is that it is possible to activate and deactivate the weights of each layer of the network and their respective optimizations. The aim of my research is to determine to what degree the classification ability of the selected model is reduced when the different layers of the model are activated or deactivated (hereafter referred to as frozen). The analyzed dataset is classifying the given text into 6 different groups. The training is evaluated by testing the training accuracy and error, and then the trained models are evaluated by calculating the area under the Receiver Operating Curve (ROC). Using the results, we can evaluate how freezing configurations change the classification capabilities of the model, how well they meet the requirements of the intended usecase. Such classification algorithms can be used in the engineering field, for example, to aid quality control, where composition can be used to infer the quality properties of a product, or to classify materials in a recycling environment, based only on the names of the components. Kivonat A nyelvi modellek új korszakot nyitottak a mesterséges intelligenciában, a kezdetleges rekurrens neurálishálók már akár hosszabb egybefüggő szövegeket is képesek voltak generálni, azonban a legnagyobb áttörést a transformer architektúrák jelentették, amelyek felülmúlták az előző megoldásokat. A nyelvi modellek egyik jelentős felhasználási területe az osztályozási feladatok, amelyek során a modellek különböző szempontok szerint egy-egy mondatot vagy szekvenciát sorolnak csoportba azok tartalma alapján. A transformer architektúrát alkalmazó nyelvi modellek egyik előnye, hogy lehetséges a háló egyes rétegeinek súlyait, illetve azok optimalizálását aktiválni és deaktiválni. Kutatásom célja meghatározni, milyen mértékben csökken a kiválasztott modell osztályozási képessége a modell különböző rétegeinek aktiválása vagy deaktiválása (továbbiakban fagyasztása) esetén. A vizsgált adathalmaz hat különböző csoportba osztva osztályozza az adott szöveget. A tanítás kiértékelését a tanítási pontosság és hiba vizsgálatával, majd a betanított modelleket a Receiver Operating Curve (ROC) alatti terület számításával végeztük. Az eredmények felhasználásával következtetéseket tehetünk, hogy milyen fagyasztási konfigurációk hogyan változtatják a modell osztályozási képességeit, azok mennyire felelnek meg a felhasználói elvárásoknak. Az ilyen osztályozó algoritmusok a műszaki területen például minőségellenőrzést segíthetik, ahol összetétel alapján lehet következtetni a termék minőségi tulajdonságaira, vagy az újrahasznosításra szánt termékeket elnevezésük alapján képes anyagcsoportba osztani.
AGV flotta irányításának modellezése Siemens Tecnomatix Plant Simulation szoftverben
Automated Guided Vehicles (AGVs) are driverless vehicles that play an increasingly important role in logistics and modern manufacturing processes. The aim of this study is to develop, implement, and evaluate AGV fleet control strategies in Siemens Tecnomatix Plant Simulation software. For this purpose, a test manufacturing system was created within a simulation model, providing an opportunity to work out and analyze various AGV control strategies, as well as optimize the number of vehicles. Kivonat Az AGV-k (Automated Guided Vehicle) vezető nélküli járművek, amelyek egyre fontosabb szerepet töltenek be a logisztikai és a modern gyártási folyamatokban. A dolgozat célja AGV flotta irányítási stratégiáinak kidolgozása, valamint ezek megvalósítása és értékelése Siemens Tecnomatix Plant Simulation szoftverben. A feladathoz egy tesztelő gyártórendszert hoztunk létre egy szimulációs modellben, amely lehetőséget biztosított különböző AGV irányítási stratégiák kidolgozására és elemzésére, valamint az optimális járműszám meghatározására.