Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Mechatroniki - Mechatronika (S2)

Sylabus przedmiotu Pomiarowe systemy wizyjne i inżynieria odwrotna:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Mechatronika
Forma studiów studia stacjonarne Poziom drugiego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta magister inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Pomiarowe systemy wizyjne i inżynieria odwrotna
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Technologii Wytwarzania
Nauczyciel odpowiedzialny Marcin Królikowski <Marcin.Krolikowski@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Marek Grudziński <marek.grudzinski@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 4,0 ECTS (formy) 4,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 3 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
laboratoriaL3 30 2,00,50zaliczenie
wykładyW3 30 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Znajomośc technologii maszyn i programowania obrabiarek sterowanych numerycznie
W-2Dobra znajomość wybranego, zintegrowanego systemu CAD/CAM w zakresie modelowania bryłowego
W-3Znajomość systemu CAD/CAM w zakresie obsługi modułu technologicznego
W-4Znajomość programowania skryptowego w pakiecie Matlab
W-5Znajomość podstawowych zagadnień z robotyki: równań i przekształceń macierzowych, transformacji przestrzennych, przekształceń jednorodnych
W-6Podstawowa znajomość technik przetwarzania obrazów dwuwymiarowych barwnych i monochromatycznych, np.: progowanie, operacje morfologiczne, skalowanie zakresu, maski, filtry krawędziowe

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Student nabywa wiedzę na temat metodologii projektowania powierzchni złożonych oraz projektowania procesów technologicznych obóbki tych powierzchni z wykorzystaniem zintegrowanego systemu CAD/CAM
C-2Student zdobywa umiejętności projektowania złożonych obiektów powerzchniowych oraz hybrydowych w zintegrowanym systemie CAD/CAM
C-3Student nabywa wiedzę na temat zasad doboru strategii obróbki do typów i rodzajów elementów z powierzchniami krzywoliniowymi oraz zdobywa umiejętności samodzielnego opracowania procesu technologicznego obróbki złożonych powierzchi z zastosowaniem różnmych startegii.
C-4Student otrzymuje zaawansowaną wiedzę o funkcjonowaniu oraz obszarach zastosowań laboratoryjnych i przemysłowych systemów wizyjnych dwu- oraz trójwymiarowych
C-5Student nabywa umiejętność modelowania i kalibracji toru optycznego kamery, poznaje w praktyce zagadnienia przekształcenia homograficznego, projekcji prostej i odwrotnej obrazu, a także poznaje techniki trójwymiarowej rekonstrukcji chmur punktów oraz ich składania na podstawie cech szczególnych

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Zajęcia prowadzone w laboratorium komputerowym, nastęujące po zajęciach z technik wizyjnych w laboratorium skanowania 3D. Wykorzystanie ręcznego skanera 3D. Obróbka zeskanowanych powierzchni zsteselizowanych. Przenoszenie powierzchni do systemu CAD/CAM. Czyszczenie, homogenizowanie i adaptacaj powierzchni wybranych obiektów do generowania modeli parametrycznych. Zamiana modeli powierzchniowych na bryłowe. W trakcie zajęć obróbce poddane zostane wybrane przedmioty z zakresu części maszyn, wzornictwa i elementy bioniczne - fragmenty ciała ludzkiego (ręka, noga, twarz).15
T-L-2Zajęcia prowadzone z wykorzystaniem kamer oraz bibliotek wizyjnych dostepnych w pakiecie Matlab. Kalibracja kamery z wykorzystaniem przygotowanych wzorców kalibracyjnych. Analiza błędów kalibracji. Budowa modelu kamery, modelowanie projekcji prostej oraz odwrotnej. Ćwiczenia z transformacjami obrazu oraz przekształcaniem układów współrzędnych. Modelowanie geometrii epipolarnej. Prezentacja stanowisk i oprogramowania do skanowania 3D firmy GOM. Ćwiczenia praktyczne z wykorzystaniem oprogramowania GOM Inspect.15
30
wykłady
T-W-1Wprowadzenie do wybranego systemu CAD/CAM. Omówienie modułów powierzchniowych w systemie CAD/CAM. Wprowadzenie do tworzenia powierzchni. Operacje na powierzchniach. Sprawdzanie poprawności i kierunku powierzchni. Zaawansowane funkcje tworzenia elementów przestrzennych oraz narzędzia do operacji na powierzchniach. Różne metody budowy powierzchni. Wprowadzenie do modułu obróbki zbiorów dyskretnych, chmur punktów oraz geometrii teseli. Omówienie zasad generowania zamkniętych obiektów na bazie siatki trójkątów. Wprowadzenie do modułu adaptacji powierzhcni parametrycznych. Generowanie oboektów powierzchniowych parametrycznych i wykorzystywanie ich w dalszej obróbce powierzchniowej. Fotorealistyczne wizualizacje.15
T-W-2Przegląd istniejących technologii pomiarowych optycznych 2D/3D, w tym laserowych, fotogrametrycznych, wielokamerowych, skanerów 3D, algorytmów SfC. Zapoznanie z podstawowymi zjawiskami optycznymi występującymi w rzeczywistych układach soczewkowych i związanymi z tym problemami konstrukcyjnymi i możliwymi błędami projekcji obrazu. Wprowadzenie modelu kamery prostej otworkowej i jego modyfikacji odzwierciedlajuących kamerę rzeczywistą. Wprowadzenie układu wpsółrzednych kamery, pojęć modelu projekcji prostej i odwrotnej, macierzy homograficznej, transformacji przestrzennych (położenia orientacji) kamer umieszczonych we współnej przestrzeni. Metody detekcja markerów róznego typu. Omówienie problematyki i modelowanie dystorsji obrazów. Wprowadzenie pojęcia kalibracji parametrów wewnętrznych i zewnetrznych kamery. Prezentacja matematycznych podstaw rekonstrukcji trójwymiarowej dla ukłądów wielokamerowych i układów wykorzystujących projekcję wzorców strukturalnych.15
30

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajeć10
A-L-3konsultacje10
50
wykłady
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2konsultacje18
A-W-3przygotowanie do zajeć2
50

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1wykład konwersatoryjny: typowe środki prowadzenia zajęć (rzutnik multimedialny,tablica)
M-2ćwiczenia laboratoryjne: (uzupełnić)

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Zaliczenie wykładów z części teoretycznej. Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest uzyskanie oceny pozytywnej z ćwiczeń laboratoryjnych.
S-2Ocena formująca: Zaliczenie ćwiczeń laboartoryjnych na podstawie sprawozdań, sprawdzianó kontrolnych i wykonanych na zajęciach zadań.

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_2A_O02-2_W06
ma szczegółową wiedzę w zakresie opracowania zaawansowanej dokumentacji konstrukcyjnej 3D; zna metody i techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu złożonych zadań w zakresie konstruowania oraz projektowania technologii; ma szczegółową wiedzę w zakresie projektowania procesów technologicznych obróbki złożonych powierzchni Posiada wiedzę na temat współczesnych metod pomiarowych optycznych, w tym szczegółową wiedzę na temat zasad funkcjonowania systemów wizyjnych; rozumie problematykę i ograniczenia systemów wizyjnych w kontekście miejsc ich stosowania; potrafi samodzielnie zamodelować, zaprojektować i uruchomić układ pomiarowy; rozumie mechanizmy złożonych zjawisk optycznych w układach rzeczywistych.
ME_2A_W07, ME_2A_W01

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_2A_O02-2_U07
potrafi samodzielnie zamodelowac złożone powierzchnie w zintegrowanym systemie CAD/CAM, doibrać strategię obróbki, narzędzia ortaz opracować proces technologiczny obróbki i przeprowadzić jego symulację
ME_2A_U09, ME_2A_U01, ME_2A_U19

Zamierzone efekty uczenia się - inne kompetencje społeczne i personalne

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
ME_2A_O02-2_K02
potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji zadania konstrukcyjnego i technologicznego; ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki swoich działań, w tym i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje
ME_2A_K03

Literatura podstawowa

  1. Andrzej Wełyczko, CATIA V5. Sztuka modelowania powierzchniowego, Helion, 2009, 9788324623938
  2. Przemysław Kiciak, Podstawy modelowania krzywych i powierzchni. Zastosowania w grafice komputerowej, WNT, Warszawa, 2000
  3. Andrzej Wełyczko, CATIA V5. Przykłady efektywnego zastosowania systemu w projektowaniu mechanicznym, Helion, 2005, 8324601759
  4. Marek Wyleżoł, CATIA. Podstawy modelowania powierzchniowego i hybrydowego, Helion, 2003
  5. DSS, CATIA v5 dokumentacja, 2005
  6. Grzesik W. i inni, Programowanie obrabiarek NC/CNC, WNT, Warszawa, 2006

Literatura dodatkowa

  1. Michael A. Sutton i inni., Image Correlation for shape, motion and deformation measurements. Basic Concepts, theory and applications., Springer, USA, 2009, DOI: 10.1007/978-0-387-78747-3
  2. Thomas Luhmann i inni., Close Range Photogrammetry: Principles, Methods and Applications, Whittles Publishing, 2006

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Zajęcia prowadzone w laboratorium komputerowym, nastęujące po zajęciach z technik wizyjnych w laboratorium skanowania 3D. Wykorzystanie ręcznego skanera 3D. Obróbka zeskanowanych powierzchni zsteselizowanych. Przenoszenie powierzchni do systemu CAD/CAM. Czyszczenie, homogenizowanie i adaptacaj powierzchni wybranych obiektów do generowania modeli parametrycznych. Zamiana modeli powierzchniowych na bryłowe. W trakcie zajęć obróbce poddane zostane wybrane przedmioty z zakresu części maszyn, wzornictwa i elementy bioniczne - fragmenty ciała ludzkiego (ręka, noga, twarz).15
T-L-2Zajęcia prowadzone z wykorzystaniem kamer oraz bibliotek wizyjnych dostepnych w pakiecie Matlab. Kalibracja kamery z wykorzystaniem przygotowanych wzorców kalibracyjnych. Analiza błędów kalibracji. Budowa modelu kamery, modelowanie projekcji prostej oraz odwrotnej. Ćwiczenia z transformacjami obrazu oraz przekształcaniem układów współrzędnych. Modelowanie geometrii epipolarnej. Prezentacja stanowisk i oprogramowania do skanowania 3D firmy GOM. Ćwiczenia praktyczne z wykorzystaniem oprogramowania GOM Inspect.15
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Wprowadzenie do wybranego systemu CAD/CAM. Omówienie modułów powierzchniowych w systemie CAD/CAM. Wprowadzenie do tworzenia powierzchni. Operacje na powierzchniach. Sprawdzanie poprawności i kierunku powierzchni. Zaawansowane funkcje tworzenia elementów przestrzennych oraz narzędzia do operacji na powierzchniach. Różne metody budowy powierzchni. Wprowadzenie do modułu obróbki zbiorów dyskretnych, chmur punktów oraz geometrii teseli. Omówienie zasad generowania zamkniętych obiektów na bazie siatki trójkątów. Wprowadzenie do modułu adaptacji powierzhcni parametrycznych. Generowanie oboektów powierzchniowych parametrycznych i wykorzystywanie ich w dalszej obróbce powierzchniowej. Fotorealistyczne wizualizacje.15
T-W-2Przegląd istniejących technologii pomiarowych optycznych 2D/3D, w tym laserowych, fotogrametrycznych, wielokamerowych, skanerów 3D, algorytmów SfC. Zapoznanie z podstawowymi zjawiskami optycznymi występującymi w rzeczywistych układach soczewkowych i związanymi z tym problemami konstrukcyjnymi i możliwymi błędami projekcji obrazu. Wprowadzenie modelu kamery prostej otworkowej i jego modyfikacji odzwierciedlajuących kamerę rzeczywistą. Wprowadzenie układu wpsółrzednych kamery, pojęć modelu projekcji prostej i odwrotnej, macierzy homograficznej, transformacji przestrzennych (położenia orientacji) kamer umieszczonych we współnej przestrzeni. Metody detekcja markerów róznego typu. Omówienie problematyki i modelowanie dystorsji obrazów. Wprowadzenie pojęcia kalibracji parametrów wewnętrznych i zewnetrznych kamery. Prezentacja matematycznych podstaw rekonstrukcji trójwymiarowej dla ukłądów wielokamerowych i układów wykorzystujących projekcję wzorców strukturalnych.15
30

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1uczestnictwo w zajęciach30
A-L-2przygotowanie do zajeć10
A-L-3konsultacje10
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1uczestnictwo w zajęciach30
A-W-2konsultacje18
A-W-3przygotowanie do zajeć2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięME_2A_O02-2_W06ma szczegółową wiedzę w zakresie opracowania zaawansowanej dokumentacji konstrukcyjnej 3D; zna metody i techniki, narzędzia i materiały stosowane przy rozwiązywaniu złożonych zadań w zakresie konstruowania oraz projektowania technologii; ma szczegółową wiedzę w zakresie projektowania procesów technologicznych obróbki złożonych powierzchni Posiada wiedzę na temat współczesnych metod pomiarowych optycznych, w tym szczegółową wiedzę na temat zasad funkcjonowania systemów wizyjnych; rozumie problematykę i ograniczenia systemów wizyjnych w kontekście miejsc ich stosowania; potrafi samodzielnie zamodelować, zaprojektować i uruchomić układ pomiarowy; rozumie mechanizmy złożonych zjawisk optycznych w układach rzeczywistych.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_2A_W07zna podstawowe praktyczne metody, techniki, narzędzia stosowane przy rozwiązywaniu złożonych zadań inżynierskich
ME_2A_W01ma poszerzoną i pogłębioną wiedzę z matematyki, fizyki i zakresu nauk technicznych, niezbędną do formułowania i rozwiązywania złożonych zadań z zakresu mechatroniki
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięME_2A_O02-2_U07potrafi samodzielnie zamodelowac złożone powierzchnie w zintegrowanym systemie CAD/CAM, doibrać strategię obróbki, narzędzia ortaz opracować proces technologiczny obróbki i przeprowadzić jego symulację
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_2A_U09potrafi wykorzystać do formułowania i rozwiązywania zadań inżynierskich i prostych problemów badawczych metody analityczne, symulacyjne i eksperymentalne
ME_2A_U01potrafi pozyskiwać informacje z literatury, baz danych oraz innych źródeł, także w języku obcym, potrafi analizować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadnić opinie
ME_2A_U19ma umiejętność organizowania pracy zespołowej, przydziału i harmonogramowania zadań
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięME_2A_O02-2_K02potrafi odpowiednio określić priorytety służące realizacji zadania konstrukcyjnego i technologicznego; ma świadomość ważności i rozumie pozatechniczne aspekty i skutki swoich działań, w tym i związanej z tym odpowiedzialności za podejmowane decyzje
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówME_2A_K03potrafi krytycznie oceniać swoją wiedzę i pojawiające się nowe treści