- Nazwa przedmiotu:
- Opto-numeryczne metody pomiaru
- Koordynator przedmiotu:
- Prof. hab. inż. Małgorzata Kujawińska, prof. zw. PW ; dr hab. inż. Leszek Sałbut, prof. ndzw PW
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- brak
- Semestr nominalny:
- 7 / rok ak. 2014/2015
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich – 49, w tym:
• wykład: 30 godz.,
• projekt i ćwiczenia w ramach laboratorium: 15 godz.,
• konsultacje – 2 godz.
• egzamin – 2 godz.
2) Praca własna studenta – 30 godz.
• przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 6 godz.,
• przygotowanie modelu MES - 5 godz.,
• przygotowanie sprawozdań 4 godz.,
• przygotowanie do egzaminu: 15 godz.
Razem 79 godz. = 3 punkty ECTS
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2 punkty ECTS - Liczba godzin bezpośrednich – 49, w tym:
• wykład: 30 godz.,
• projekt i ćwiczenia w ramach laboratorium: 15 godz.,
• konsultacje – 2 godz.
• egzamin – 2 godz
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1,5 punktu ECTS – 32 godz., w tym:
• przygotowanie do zajęć laboratoryjnych 6 godz.
• , przygotowanie modelu MES - 5 godz.,
• przygotowanie sprawozdań 4 godz.,
• projekt i ćwiczenia w ramach laboratorium: 15 godz.,
• konsultacje – 2 godz.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład30h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Optomechatronika, Optyka instrumentalna, Technika laserowa, Widzenie maszynowe
- Limit liczby studentów:
- 12
- Cel przedmiotu:
- Poznanie polowych opto-numerycznych metod badań i ich wykorzystania w metrologii optycznej, mechanice eksperymentalnej i inżynierii materiałowej.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
Wstęp. Metody eksperymentalne, numeryczne i hybrydowe:
Metody doświadczalne i numeryczne: zalety i ograniczenia. Metody hybrydowe łączące zalety metod eksperymentalnych i numerycznych: charakterystyka i systematyka, zastosowania.
Metody numeryczne:
Modelowanie w technice: badania operacyjne, metody numeryczne MES, statystyczne
i sztucznej inteligencji. Koncepcja metody elementów skończonych MES: podstawy metody
i jej ograniczenia, geometria układu elementów skończonych, rodzaje elementów i zasady ich wyboru. Organizacja programu do obliczeń MES. Komputerowe wspomaganie badań
w technice. Połączenie metod CAD i MES.
Polowe optyczne metody badań. Automatyczna analiza obrazów prążkowych:
Systematyka polowych optycznych metod badań. Metody interferencyjne i korelacyjne. Podstawy automatycznej analizy obrazów prążkowych i korelogramów. Metody dyskretnej zmiany fazy w wersji czasowej i przestrzennej: podstawowe algorytmy i ich charakterystyka. Metoda transformaty Fouriera.
Opto-numeryczne metody hybrydowe:
Metody opto-numeryczne: podstawowa, zlokalizowana i pełna technika hybrydowa. Problem konwersji danych. Przykłady w zastosowaniach inżynierskich Zastosowanie metod opto-numerycznych do analizy naprężeń w złączach spawanych laserowo oraz w złączach ceramika-metal. Wyznaczanie naprężeń własnych.
Pomiary przemieszczeń i odkształceń w płaszczyźnie próbki:
Metody i układy prążków mory, interferometrii plamkowej i interferometrii siatkowej: podstawy fizyczne, zalety i ograniczenia, podstawowe systemy pomiarowe. Przykłady zastosowań w mechanice pękania, badaniach materiałowych i zmęczeniowych oraz identyfikacji defektów.
Pomiary kształtu i deformacji powierzchni:
Metody interferencyjne, holografii optycznej i cyfrowej. Metody prążków mory i projekcji prążków. Metody deflektometrii. Przykładowe zastosowania w badaniach i kontroli przemysłowej.
Laboratorium:
Badanie metod automatycznej analizy obrazów prążkowych: Automatyczna analiza obrazów prążkowych metodami dyskretnej zmiany fazy w wersji czasowej i przestrzennej. Porównanie uzyskanych wyników i oszacowanie błędów.
Analiza elementu mechanicznego metodą MES: Modelowanie geometrii wskazanego elementu mechanicznego. Analiza pól przemieszczeń i odkształceń metodą MES.
Badanie rozkładu odkształceń metodą interferometrii siatkowej: Wyjustowanie laboratoryjnego interferometru siatkowego LIS. Przeprowadzenie próby rozciągania. Pomiar pól przemieszczeń i wyznaczenie rozkładu odkształceń. Porównanie z wynikami symulacji numerycznych MES.
Badanie kształtu obiektów z powierzchniami odbijającymi i rozpraszającymi: Wyznaczenie kształtu i badanie jego zmian metodą projekcji prążków i deflektometrii.
Identyfikacja wad materiałowych metodami optycznej defektoskopii: Identyfikacja defektów w elementach mechanicznych metodą interferometrii plamkowej z rozdwojeniem czoła fali.
- Metody oceny:
- Wykład zakończony jest egzaminem. Laboratorium składa się z 6 ćwiczeń, każde punktowane po 10 pkt. Oceniane jest przygotowanie do laboratorium-„wejściówka”, aktywność na ćwiczeniu oraz sprawozdanie.
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- 1. K. Patorski, M. Kujawińska, L. Sałbut, Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2005
2. Z. Fortuna, B. Macukow, J. Wąsowski, Metody numeryczne, WNT, Warszawa 2005
3. T. Łodygowski, W. Kąkol, Metoda elementów skończonych w wybranych zagadnieniach
mechaniki konstrukcji inżynierskich, Skrypt Politechniki Poznańskiej, Poznań 1994
4. S. Rosłaniec, Wybrane metody numeryczne z przykładami zastosowań w zadaniach inżynierskich, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002
- Witryna www przedmiotu:
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Efekt OMP_W1
- Zna podstawowe opto-numeryczne techniki pomiarowe stosowane w mechanice, inżynierii materiałowej i kontroli przemysłowej
Weryfikacja: Egzamin
Powiązane efekty kierunkowe:
K_W02, K_W03, K_W10, K_W12
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_W01, T1A_W02, T1A_W02, T1A_W04, T1A_W02
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Efekt OMP_U1
- Potrafi dobrać i zastosować metodę pomiarowa oraz analizy wyników dla rozwiazania wybranych zagadnień
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń na laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe:
K_U10, K_U11, K_U12, K_U13
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_U07, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U02, T1A_U08, T1A_U09, T1A_U16, T1A_U08, T1A_U16
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Efekt OMP_K1
- Potrafi pracować w zespole podczas planowania zadań, przeprowadzania symulacji i eksperymentu oraz analizy wyników
Weryfikacja: Zaliczenie ćwiczeń w laboratorium
Powiązane efekty kierunkowe:
K_K04
Powiązane efekty obszarowe:
T1A_K03, T1A_K04, T1A_K05