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_U01, K_U04, K_U05, K_U08
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P7S_UW.o, I.P7S_UK, P7U_U, I.P7S_UU, 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