Nazwa przedmiotu:
Optomechatronika
Koordynator przedmiotu:
Prof. dr hab. inż. Krzysztof Patorski
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Automatyka Robotyka i Informatyka Przemysłowa
Grupa przedmiotów:
Obowiązkowe
Kod przedmiotu:
OMC
Semestr nominalny:
4 / rok ak. 2020/2021
Liczba punktów ECTS:
3
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów kształcenia:
1) Liczba godzin bezpośrednich - 45 godz., w tym: • wykład - 30 godz. • laboratorium -15 godz. 2) Praca własna studenta – 30 godz., w tym: • przygotowanie do kolokwiów zaliczających wykład: 10 godz. • przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 10 godz. • opracowanie sprawozdań: 10 godz. Razem: 75 godz. (3 ECTS)
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
2 punkty ECTS – 45 godz., w tym: • wykład: 30 godz. • laboratorium: 15 godz.
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1,5 punkt ECTS – 35 godz., w tym: • laboratorium - 15 godz. • przygotowanie do zajęć laboratoryjnych - 10 godz. • opracowanie sprawozdań - 10 godz.
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
Podstawy optyki (kurs fizyki), mechaniki, elektrotechniki, informatyki
Limit liczby studentów:
brak
Cel przedmiotu:
Poznanie podstaw i zastosowań optomechatroniki – techniki integrującej systemy mechaniczne, elektroniczne, optyczne i komputerowe do tworzenia inteligentnych wyrobów i procesów przemysłowych. Kompleksowy przegląd systemów optomechatronicznych ze szczególnym uwzględnieniem metod łączenia układów optycznych i mechatronicznych w skali makro i mikro (MOEMS).
Treści kształcenia:
(W) Wprowadzenie: Optomechatronika – miejsce w nauce i technice. Historia rozwoju optomechatroniki. Definicje i cechy charakterystyczne. Przykłady urządzeń. Podstawowe role technik optycznych i mechatronicznych. Główne funkcje systemów optomechatronicznych. Efekty synergistyczne. Integracja opto-mechatroniczna. Zagadnienia integracji sygnałów optycznych, elektrycznych i mechanicznych. Podstawowe transformacje sygnałowe: przetwa-rzanie, modulacja, detekcja, transmisja i wyświetlanie sygnału. Moduły funkcjonalne. Przykłady integracji dwu i trzy sygnałowej. Interfejsy optomechatronicznej integracji z zasto-sowaniem transformacji i modulacji sygnału. Układy ze sprzężeniem zwrotnym. Podstawowe funkcjonalne zespoły opto-mechatroniczne. Aktuatory z aktywacją optyczną i aktuatory sterujące urządzeniem optycznym. Sensory optyczne. Układy automatycznego ogniskowania wiązki. Modulatory akustooptyczne. Skanery optyczne (metody skanowania, korekcja krzywizny pola, typy skanerów). Przełączniki optyczne (z aktywacją mechaniczną, termiczną, elektrostatyczną) . Układy zmiennoogniskowe. Autoogniskowanie obrazu przedmiotu rozciągłego (miary zogniskowania, architektura systemu). Sterowanie oświetleniem. Wizyjne sprzężenie zwrotne. Transmisja sygnału optycznego. Przykładowe urządzenia i systemy opto-mechatroniczne. Drukarka laserowa, dysk optyczny, mikroskop sił atomowych, mikroskop konfokalny, projektor cyfrowy (DMD plus wersja z wyświetlaczem dyfrakcyjnym). Matryca źródeł światła w technologii MEMS i MOEMS. Przykładowe procesy opto-mechatroniczne. Optyczne metody kontroli montażu powierzchniowego elementów i zaspo-łów elektronicznych. Techniki optyczne w obróbce skrawaniem. Zaliczenie przedmiotu (dwa kolokwia zaliczające). (L) Koherentne odwzorowanie optyczne i filtracja częstości przestrzennych. Odpowiedź impulsowa i funkcja przenoszenia układu optycznego. Światłowodowy tor przesyłania informacji. Wybrane zagadnienia widzenia maszynowego. Skaner 3D. Badanie parametrów użytkowych aparatu cyfrowego. Wykłady wprowadzające do cykli laboratoryjnych
Metody oceny:
W - zaliczenie na podstawie dwóch kolokwiów. L – kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń , ocena wykonywanie ćwiczeń, ocena sprawozdania.
Egzamin:
nie
Literatura:
H. Cho, Optomechatronics: Fusion of optical and mechatronic engineering, CRC Press, Boca Raton 2005 R. Jóźwicki, Podstawy Fotoniki, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2006 K. Patorski, M. Kujawińska, L. Sałbut, Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005.
Witryna www przedmiotu:
studenci otrzymują CD z wykładem
Uwagi:

Efekty przedmiotowe

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Efekt OMC_w01
Zna główne funkcje realizowane przez układy/systemy optomechtroniczne
Weryfikacja: Kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Efekt OMC_w02
Zna podstawy integracji sygnałów optycznych, elektrycznych i mechanicznych
Weryfikacja: Kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Efekt OMC_w03
Zna podstawowe funkcjonalne zespoły optomechatroniczne
Weryfikacja: Kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Efekt OMC_w04
Zna flagowe urządzenia i systemy optomechatroniczne
Weryfikacja: kolokwium
Efekt OMC_w05
Zna optyczne metody kontroli montażu powierzchniowego elementów i zespołów elektronicznych
Weryfikacja: Kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Efekt OMC_u01
Zna podstawową literaturę naukową i inżynierską z zakresu optomechatroniki
Weryfikacja: kolokwium
Efekt OMC_u02
Potrafi wyjaśnić zasadę działania wybranego zespołu/układu optomechatronicznego
Weryfikacja: Kolokwium, Ocena sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń, kartkówki
Efekt OMC_u03
Student umie przeprowadzić eksperymenty dot. zasad działania wybranego zespołu/układu optomechatronicznego, w szczególności dotyczące badania jakości układów optycznych, przeprowadzania analiz parametrów światłowodowego toru transmisji sygnałów, optycznych metod pomiaru kształtu obiektów trójwymiarowych, metod i i technik oceny wybranych parametrów użytkowych cyfrowego aparatu fotograficznego.
Weryfikacja: Ocena sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Efekt OMC_k01
Potrafi pracować w zespole podczas prowadzenia doświadczeń i wnioskowania
Weryfikacja: Ocena pracy studenta w ramach laboratorium, ocena sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń.
Efekt OMC-k02
Potrafi integrować wiedzę mechatroniczną i optyczną
Weryfikacja: kolokwium