- Nazwa przedmiotu:
- Konstrukcja układów optycznych
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Arkadiusz Kuś
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechatronika
- Grupa przedmiotów:
- Obowiązkowe
- Kod przedmiotu:
- brak
- Semestr nominalny:
- 6 / rok ak. 2020/2021
- Liczba punktów ECTS:
- 4
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich – 47 godz., w tym:
• wykład 15 godz.,
• projekt w laboratorium komputerowym 30 godz,
• konsultacje – 2 godz.
2) Praca własna studenta: 50 godz., w tym:
• przygotowanie do zajęć projektowych 10 godz,
• przygotowywanie raportów, 10 godz,
• wykonanie projektów indywidualnych i grupowych 20 godz.
• przygotowanie do egzaminu i obecność na egzaminie 10
97 godzin – 4 punkty ECTS.
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 2 punkty ECTS - Liczba godzin bezpośrednich – 47 godz., w tym:
• wykład 15 godz.,
• projekt w laboratorium komputerowym 30 godz,
• konsultacje – 2 godz
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- 3 punkty ECTS – 72 godz., w tym:
• przygotowanie do zajęć projektowych 10 godz,
• przygotowywanie raportów, 10 godz,
• wykonanie projektów indywidualnych i grupowych 20 godz.
• projekt w laboratorium komputerowym 30 godz,
• konsultacje – 2 godz.
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia0h
- Laboratorium0h
- Projekt30h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Podstawy optyki, fotoniki, optyki instrumentalnej, optomechatroniki
- Limit liczby studentów:
- 30
- Cel przedmiotu:
- Zapoznanie się z typowym procesem projektowania układów optycznych. Praktyczne zapoznanie się z etapami: obliczeń wstępnych, analiz aberracyjnych, oceny jakości odwzorowania układu optycznego, wyznaczania tolerancji wykonawczych oraz zasad wykonania optycznej dokumentacji technicznej.
- Treści kształcenia:
- (W) Poznanie typowego procesu projektowania układów optycznych. Obliczenia wstępne. Podstawowe zależności wywodzące się z niezmienników: Abbego i Lagrangea-Helmholtza. Metoda obliczeń wstępnych. Komputerowe wspomaganie obliczeń wstępnych – program GABAR. Aberracje układów optycznych. Klasyfikacja aberracji układów optycznych. Analizy aberracyjne. Wyznaczanie aberracji. Korekcja i optymalizacja aberracji. Optymalne krzywe aberracyjne. Komputerowe wspomaganie analiz aberracyjnych – program OSLO. Ocena jakości odwzorowania układu optycznego. Kryteria oceny jakości odwzorowania układów optycznych: Rayleigha, Marechala, Hopkinsa. Liczba Strehla. Spot-diagram układu optycznego. Optyczne tolerancje wykonawcze. Tradycyjne zalecenia tolerancyjne. Statystyczna metoda wyznaczania tolerancji wykonawczych elementów optycznych. Tolerancje materiałowe i decentracji. Dokumentacja optyczna. Rysunki: schematu optycznego, elementów i zespołów. Normy europejskie. (P) Procedury biegu promienia w układzie optycznym. Wykorzystanie procedury przyosiowego biegu promienia do wyznaczania parametrów układu optycznego. Metoda obliczeń wstępnych. Obliczanie: rozkładu mocy w elementach złożonego układu optycznego, odległości między składnikami oraz gabarytów układu. Komputerowe wspomaganie obliczeń wstępnych. Zapoznanie się z programem GABAR. Dobór podzespołów złożonego układu optycznego. Zasada doboru podzespołów układu optycznego. Warunki pracy układu optycznego. Kolektyw. Przegląd podzespołów układu optycznego. Katalogi układów. Przegląd podzespołów układu optycznego: parametry, typowe rozwiązania. Analizy aberracyjne. Obliczanie i analiza aberracji układu optycznego. Optymalizacja aberracji. Analiza stanu korekcji aberracji. Wybór właściwego kryterium oceny jakości. Wyznaczanie tolerancji wykonawczych elementów optycznych. Wykonywanie dokumentacji optycznej.
- Metody oceny:
- Wykład – dwa kolokwia. Zajęcia projektowe składają się z pięciu zadań projektowych. Ocena z ćwieczeń projektowych jest średnią z ocen poszczególnych projektów. Przy wystawieniu oceny z pojedynczego projektu brane jest pod uwagę: aktywność podczas realizacji zadań projektowych, zawartość mertutoryczna sprawozdania z projektu.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- 1. M. Leśniewski – Projektowanie układów optycznych, Wyd. Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1990
2. T. Kryszczyński, M. Leśniewski – Method of the initial optical design and its realization, Proc. SPIE v.5954, 2005, pp.595411-1,595411-12
3. Instrukcja użytkowania programu OSLO
4. Instrukcja użytkowania programu GABAR
5. W. Smith – Modern Lens Design, McGraw-Hill Inc., New York 1992
- Witryna www przedmiotu:
- http://zif.mchtr.pw.edu.pl/
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka KUO_W01
- ma podstawową wiedzę z zakresu projektowania układów optycznych
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W02, K_W13, K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka KUO_W02
- ma podstawową wiedzę z zakresu oceny układów optycznych
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W02, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
- Charakterystyka KUO_W03
- ma praktyczną wiedzę z zakresu projektowania układów optycznych
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W06, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka KUO_W04
- Ma praktyczną wiedzę z zakresu dokumentowania złożonych ukławów optycznych
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W13, K_W15, K_W06, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka KUO_U01
- potrafi zaprojektować i ocenić prosty układ optyczny
Weryfikacja: projekt i kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U07, K_U08, K_U21, K_U22, K_U23
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
- Charakterystyka KUO_U02
- Potrafi dobrac komponenty układu optycznego
Weryfikacja: projekt i kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U21, K_U22, K_U23, K_U07, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe:
III.P6S_UW.o, P6U_U, I.P6S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka KUO_K02
- potrafi pracować w grupie
Weryfikacja: projekt
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_K, I.P6S_KO, I.P6S_KR