- Nazwa przedmiotu:
- Optomechatronika
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Adam Styk
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Mechatronika
- 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 uczenia się:
- 1) Liczba godzin bezpośrednich 45h, w tym:
• wykład: 30 godz.
• laboratorium: 15 godz.
2) Praca własna
• przygotowanie do kolokwiów zaliczających wykład: 15 godz.
• przygotowanie do zajęć laboratoryjnych: 10 godz.
• opracowanie sprawozdań: 10 godz.
RAZEM: 80 godz. = 3 ECTS
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1,5 punktu ECTS - Liczba godzin bezpośrednich 45, 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 punktu ECTS – 35 godz., w tym:
obecność w 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.
(L) Koherentne odwzorowanie optyczne i filtracja częstości przestrzennych. Światłowodowy tor przesyłania informacji. Wybrane zagadnienia widzenia maszynowego. Skaner 3D. Badanie parametrów użytkowych aparatu cyfrowego.
- Metody oceny:
- (W) Zaliczenie na podstawie dwóch kolokwiów o ustalonej liczbie punktów;
(L) Suma punktów za wejściówki, wykonanie ćwiczeń i sprawozdania;
Ocena końcowa wystawiona na podstawie sumy punktów z zalizcenia wykładu i laboratorium. Ocena pozytywna wystawiana po uzyskaniu co najmniej 50% maksymalnej liczby punktów do zdobycia.
- Egzamin:
- nie
- Literatura:
- H. Cho: Optomechatronics: Fusion of optical and mechatronic engineering, CRC Press, Boca Raton 2005;
H. Cho: Opto-Mechatronic Systems Handbook: Techniques and Applications, CRC Press, Boca Raton 2002;
G. Knopf, K. Uchino: Light Driven Micromachines, CRC Press, 2018
R. Jóźwicki: Podstawy Inżynierii Fotonicznej, 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:
- brak
- Uwagi:
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka OMC_w01
- Zna główne funkcje realizowane przez układy/systemy optomechtroniczne
Weryfikacja: Ocena z kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W18, K_W19
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o, III.P6S_WG
- Charakterystyka OMC_w02
- Zna podstawy integracji sygnałów optycznych, elektrycznych i mechanicznych
Weryfikacja: Ocena z kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
- Charakterystyka OMC_w03
- Zna podstawowe funkcjonalne zespoły optomechatroniczne.
Weryfikacja: Ocena z kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W01, K_W17, K_W18
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
- Charakterystyka OMC_w04
- Zna flagowe urządzenia i systemy optomechatroniczne
Weryfikacja: Kolokwium, kartkówki przed rozpoczęciem ćwiczeń
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_W18, K_W17
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_WG.o, P6U_W
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka OMC_u01
- Potrafi wyjaśnić zasadę działania wybranego zespołu/układu optomechatronicznego
Weryfikacja: Ocena z kolokwium; ocena sprawozdań z przeprowadzonych
ćwiczeń i kartkówek wejściowych
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U07, K_U12, K_U15
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
- Charakterystyka OMC_u02
- Student umie przeprowadzić eksperymenty dot. zasad działania wybranego zespołu/układu optomechatronicznego, w szczególności przeprowadzania prostej filtacji w układach przetwarzania informacji optyznej, analizy 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
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_U12, K_U13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, III.P6S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka OMC_k01
- Potrafi pracować w zespole podczas prowadzenia doświadczeń i wnioskowania
Weryfikacja: Ocena pracy zespołowej podczas wykonywania zajęć laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_K, I.P6S_KO, I.P6S_KR
- Charakterystyka OMC_k02
- Rozumie wpływ rozwiązań wykorzystywanych w technice optomechatronicznej na środowisko naturalne.
Weryfikacja: Ocena z kolokwium; Ocena sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń laboratoryjnych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_K, I.P6S_KR