Videometrie a bezdotykové měření

Vztahy:

Podmínkou zápisu na předmět B9M38VBM je, že student si nejpozději ve stejném semestru zapsal příslušný počet předmětů ze skupiny BEZBM

Garant předmětu:

Jan Fischer

Přednášející:

Jan Fischer

Cvičící:

Jan Fischer

Předmět zajišťuje:

katedra měření

Anotace:

Náplní předmětu je problematika obrazových senzorů CCD, CMOS a optoelektronických senzorů obecně i jejich použití v systémech bezkontaktního měření na principech videometrie. Dále to je záření a vlnění, jejich vlastnosti, chování a využití pro získání informace o objektu, optická projekční soustava, návrh měřicích kamer a zpracování jejich signálu. V rámci laboratoří studenti také vyřeší jeden samostatný projekt - návrh a realizace optoel. snímače polohy.

Požadavky:

Zanalost elektroniky, absolvování předmětu B3B31EPO „Elektronické prvky a obvody“, nebo ekvivalentu, např. B2B31ZEOA „Základy elektrických obvodů“, nebo B1B31EOS Elektrické obvody

Osnova přednášek:

1. Úvod do problematiky videometrie a bezdotykového měření; optické záření, jeho vlastnosti

2. Polovodičové detektory záření, fotodiody, polovodičové zdroje záření, LED, LASER

3. Fotodiodové snímače polohy, triangulační snímače, laserové skenovací snímače, laserové dálkoměry

4. Senzory pro snímání v infračervené oblasti, ultrazvukové senzory pro měření a robotiku

5. MOS kapacitor jako detektor optického záření, CCD posuvný registr, CCD řádkové snímače

6. CCD plošné snímače, uspořádání , princip funkce typů (Full Frame, Frame Transfer, Interline Transfer)

7. CCD snímače - vlastnosti a analýza chyb, CCD kamery a jejich funkce (El. závěrka, AES, AGC, Gama kor.)

8. CMOS obrazový senzor, uspořádání, vlastnosti, způsoby řízení a čtení výstupní informace

9. Mikrovlnné radarové snímače, měření polohy a vlastnosti objektů

10. Základní vlastnosti a výpočet optických soustav používaných ve videometrii, meze rozlišovací schopnosti

11. Videosignál dle televizních norem, jeho digitalizace a přenos do mikropočítače, rozhraní dig. kamer

12. Zdroje záření, osvětlovací zdroje pro měření, zdroje strukturovaného světla, způsoby osvětlení scény

13. Návrh kompaktní CMOS kamery s vnitřním zpracováním obrazu pro řízení polohy mechanismů

14. Návrh automatických videometrických výrobních inspekčních systémů

Osnova cvičení:

V laboratorních cvičeních se nejdříve řeší úlohy základních optoel. snímačů a určení jejich vlastností. Na základě poznatků a s využitím znalostí z ostatních předmětů každý student samostatně řeší projekt „Návrh a realizace optoel. snímače polohy“. V rámci domácí přípravy navrhne koncepci snímače a jeho strukturu, vypočte parametry součástek, případně vytvoří program pro mikrokontrolér. S využitím volně dostupného simulátoru odsimuluje chování obvodů snímače. V laboratoři pak postupně sestavuje snímač (včetně potřebných el. obvodů), oživí jej, stanoví jeho parametry a porovná je s požadavky zadání. K projektu vytvoří dokumentaci - vývojovou zprávu a prospekt („firemní katalogový list“). Projekt následně prezentuje (powerpoint) a obhájí vlastní řešení projektu, vývojovou zprávu i prospekt. Podle úrovně splnění obdrží bodové hodnocení započítávané ke zkoušce. V následující části semestru se cvičí laboratorní úlohy, které se věnují obrazovým senzorům, kamerám, optické projekční soustavě i dalším senzorům pro bezkontaktní měření.

Cíle studia:

Nučit: Základy optoelektronických senzorů a optické projekční soustavy

Studijní materiály:

[1] Saleh, B. E. A. / Teich, M. C.: Fundamentals of Photonics, ISBN-10: 0-471-35832-0, Wiley Series in Pure and Applied Optics, 2007

(knihovna ČVUT 2 ks + příp. zakoupit)

[2] Holst, G.: CMOS/CCD sensors and camera systems, JCD Publishing 2007 (knihovna ČVUT 1 ks + příp. zakoupit)

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B9M38VBM

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Letectví a kosmonautika - obor Avionika (povinně volitelný předmět)