- Nazwa przedmiotu:
- Podstawy polowych pomiarów optycznych
- Koordynator przedmiotu:
- prof. dr hab. inż. Leszek Sałbut
- Status przedmiotu:
- Fakultatywny dowolnego wyboru
- Poziom kształcenia:
- Studia II stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Wariantowe
- Kod przedmiotu:
- PPPO
- Semestr nominalny:
- 3 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 2
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym:
a) wykład - 15h;
b) ćwiczenia - 0h;
c) laboratorium - 15h;
d) projekt - 0h;
e) konsultacje - 3h;
2) Praca własna studenta 33, w tym:
a) przygotowanie do egzaminu - 8h;
b) przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych - 6h;
c) opracowanie sprawozdań z ćwiczeń - 12h;
d) studia literaturowe - 7h;
Suma: 66 h (2 ECTS)
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1 punkt ECTS - liczba godzin bezpośrednich: 33, w tym:
a) wykład - 15h;
b) ćwiczenia - 0h;
c) laboratorium - 15h;
d) projekt - 0h;
e) konsultacje - 3h;
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 33, w tym:
a) wykład - 15h;
b) ćwiczenia - 0h;
c) laboratorium - 15h;
d) projekt - 0h;
e) konsultacje - 3h;
2) Praca własna studenta 33, w tym:
a) przygotowanie do egzaminu - 8h;
b) przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych - 6h;
c) opracowanie sprawozdań z ćwiczeń - 12h;
d) studia literaturowe - 7h;
Suma: 66 h (2 ECTS)
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium15h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Kurs inżynierski matematyki i fizyki. Podstawy optyki instrumentalnej. Podstawy optyki falowej.
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Znajomość podstaw teoretycznych polowych metod pomiarów optycznych
z wykorzystaniem koherentnych i niekoherentnych źródeł promieniowania. Umiejętność zastosowania wybranych metod optycznych w praktyce laboratoryjnej i przemysłowej.
- Treści kształcenia:
- Wykład:
Wstęp: Opis teoretyczny optycznych polowych (z jednoczesnym pomiarem w całym polu widzenia) metod pomiaru: metody z oświetleniem koherentnym, częściowo koherentnym i niekoherentnym. Warunki pomiarów obiektów statycznych i zmiennych w czasie. Kodowanie informacji fazowej i amplitudowej w interferogramach, hologramach, obrazach prążkowych i plamkowych. Wektor czułości i skalowanie w pomiarach optycznych.
Podstawy automatycznych metod analizy obrazów prążkowych: Metody dyskretnej zmiany fazy i metoda transformacji Fouriera.
Dwuwiązkowa interferometria klasyczna: Interferometry z wydzieloną i współbieżną wiązką odniesienia oraz z rozdwojeniem czoła fali. Przykładowe zastosowania: pomiar odchyłek kształtu powierzchni, długości, aberracji układów optycznych oraz niejednorodności materiałów optycznych.
Interferometria siatkowa: Podstawy teoretyczne interferometrii siatkowej ze sprzężonymi wiązkami dyfrakcyjnymi. Budowa i analiza właściwości głowic interferometrycznych. Falowodowe mikrointerferometry siatkowe. Przykłady zastosowań.
Interferometria plamkowa: Zjawisko plamkowania i generowanie prążków korelacyjnych. Podstawowe układy elektronicznych/cyfrowych interferometrów plamkowych. Pomiar przemieszczeń z płaszczyzny i w płaszczyźnie. Interferometria plamkowa z przesuniętą repliką obrazu plamkowego. Przykłady zastosowań.
Interferometria holograficzna: Kodowanie i rekonstrukcja zespolonego frontu falowego. Podstawy teoretyczne holograficznej interferometrii optycznej i cyfrowej. Pomiar wektora przemieszczeń. Warstwicowanie holograficzne. Systemy monitorowania w czasie rzeczywistym. Kamery holograficzne.
Cyfrowa korelacja obrazu: Podstawy fizyczne i matematyczne metody cyfrowej korelacji obrazu. Konfiguracje systemów pomiarowych i zastosowania do pomiarów 2D i 3D.
Metody rastrowe: Podstawy teoretyczne metod rastrowych i prążków mory. Metoda mory geometrycznej, projekcyjnej, cieniowej i odbiciowej. Przykłady zastosowań.
Laboratorium:
- Podstawowe elementy urządzeń pomiarowych
- Automatyczna analiza obrazów prążkowych I
- Interferometr Fizeau do pomiaru niepłaskości powierzchni
- Interferometria siatkowa do pomiaru przemieszczeń/odkształceń w płaszczyźnie
- Cyfrowa interferometria holograficzna do pomiaru przemieszczeń pozapłaszczyznowych
- Metoda 2D cyfrowej korelacji obrazu do pomiaru przemieszczeń
- Metody oceny:
- Ocena wg algorytmu: 0.7E + 0.3L (E – ocena z egzaminu, L – ocena z laboratorium)
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- K. Patorski, M. Kujawińska, L. Sałbut, Interferometria laserowa z automatyczną analizą obrazu, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2005
- Witryna www przedmiotu:
- -
- Uwagi:
- brak
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka PPPO_2st_W01
- Posiada uporządkowaną wiedzę w zakresie metod polowych pomiarów optycznych
Weryfikacja: Egzamin z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W02, K_W07, K_W14
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
- Charakterystyka PPPO_2st_W02
- Ma rozszerzoną wiedzę na temat eksploatacji optomechatronicznych systemów pomiarowych
Weryfikacja: Egzamin z materiału omawianego na wykładzie
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W11
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_W, I.P7S_WG.o
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka PPPO_2st_U01
- Potrafi przeprowadzić badania doświadczalne oraz zinterpretować ich wyniki
Weryfikacja: Zaliczenie laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U04, K_U05, K_U08, K_U01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UK, I.P7S_UU, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
- Charakterystyka PPPO_2st_U02
- Potrafi przeprowadzić analizę wyników pozyskanych polowymi metodami optycznymi
Weryfikacja: Zaliczenie laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_U, I.P7S_UW.o, III.P7S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka PPPO2st_K01
- Rozumie potrzebę ciągłego samorozwoju w obszarze optycznych metod pomiaru oraz doszkalania się w zakresie ciągle rozwijających się narzędzi informatycznych
Weryfikacja: Zaliczenie laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P7U_K, I.P7S_KK