Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Programowanie systemów wizyjnych 3D
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RAIR-2-312-AM-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Automatyka i metrologia
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
3
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Sioma Andrzej (andrzej.sioma@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Przedmiot obejmuje omówienie zagadnień budowy systemów wizyjnych 3D pod kątem realizacji zadań kontrolnych i pomiarowych prowadzonych w zautomatyzowanych i zrobotyzowanych systemach wytwarzania. Studenci zapoznają się z metodami tworzenia obrazu 3D, obróbki obrazu 3D, oraz metodami pomiaru wielkości geometrycznych z wykorzystaniem analizy krawędzi i obszarów. Studenci zapoznają się z budową systemu wizyjnego w zakresie optyki, typu matryc oraz oświetlenia technicznego.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna budowę systemów wizyjnych 3D i ich zakres zastosowania w zadaniach przemysłowych. AIR2A_W07, AIR2A_W02 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_W002 Zna i rozumie algorytmy przetwarzania obrazu stosowane w systemach wizyjnych 3D. AIR2A_W07, AIR2A_W02 Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach
M_W003 Zna i rozumie metodę tworzenia programu pracy systemu wizyjnego 3D. AIR2A_W07, AIR2A_W01 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi dobrać konfigurację systemu wizyjnego 3D do zadań kontrolno-pomiarowych. AIR2A_U03 Wykonanie projektu,
Aktywność na zajęciach,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi budować program pracy systemu wizyjnego 3D. AIR2A_U03 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu
M_U003 Potrafi weryfikować wyniki pracy systemu wizyjnego 3D w zadaniach kontrolno-pomiarowych. AIR2A_U03 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość zakresu zastosowania systemów wizyjnych 3D w procesach produkcyjnych. AIR2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
30 10 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna budowę systemów wizyjnych 3D i ich zakres zastosowania w zadaniach przemysłowych. + - + - - - - - - - -
M_W002 Zna i rozumie algorytmy przetwarzania obrazu stosowane w systemach wizyjnych 3D. + - + - - - - - - - -
M_W003 Zna i rozumie metodę tworzenia programu pracy systemu wizyjnego 3D. + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi dobrać konfigurację systemu wizyjnego 3D do zadań kontrolno-pomiarowych. + - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi budować program pracy systemu wizyjnego 3D. + - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi weryfikować wyniki pracy systemu wizyjnego 3D w zadaniach kontrolno-pomiarowych. + - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość zakresu zastosowania systemów wizyjnych 3D w procesach produkcyjnych. + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 60 godz
Punkty ECTS za moduł 2 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 30 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 15 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (10h):

1. Budowa i zakres zastosowania systemów wizyjnych w zadaniach przemysłowych.
2. Podstawy programowania systemów wizyjnych, definicja kroków programu, pętli, warunków i metod budowy algorytmów kontrolnych.
3. Parametry pracy systemu i dobór konfiguracji systemu. Akwizycja i wstępna obróbki obrazu w kamerach 3D.
4. Metody filtrowania obrazu zakresowego.
5. Metody wyznaczania krawędzi na obrazie trójwymiarowym.
6. Metody pomiaru na obrazie trójwymiarowym: realizacja pomiaru długości, kąta, obwodu, średnicy, objętości oraz kontroli kształtu.
7. Metody identyfikacji obiektów na obrazie 3D.
8. Metody obróbki danych pomiarowych i obsługi układu I/O.

Ćwiczenia laboratoryjne (20h):

1. Dobór parametrów pracy systemu i akwizycji obrazu 3D– kalibracja obrazu.
2. Budowa programów, definicja kroków programu, pętli, warunków i trybów pracy.
3. Wstępna obróbka obrazów zakresowych 3D.
4. Przekształcenia obrazu 3D i poprawa jego cech.
5. Metody wyznaczania krawędzi na obrazie 3D.
6. Pomiary na obrazie 3D: pomiar długości i kąta.
7. Pomiary na obrazie 3D: pomiar obwodu, średnicy, pola powierzchni.
8. Segmentacja obszarów na obrazie.
9. Identyfikacja obiektów na obrazie 3D.
10. Przetwarzanie danych pomiarowych i obsługa układu I/O.
11. Projekt zaliczeniowy.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wiedza przekazana na wykładach sprawdzana jest w formie testu zaliczeniowego na koniec zajęć. Dodatkowo student jest systematycznie sprawdzany z zakresu wiedzy przekazanej na wykładach w formie kartkówek sprawdzających przygotowanie do zajęć laboratoryjnych.
Studenci zobowiązani są do opanowania wiedzy i umiejętności realizowanych w ramach wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Zaliczenie laboratorium odbywa się na ostatnich zajęciach w semestrze i obejmuje sprawdzenie wiadomości ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych. Student realizuje praktyczny projekt zaliczeniowy na stanowisku laboratoryjnych.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Test z zakresu wiedzy omówionej na wykładach.
Samodzielny projekt wykonany na podstawie umiejętności zdobytych na laboratoriach.

Ocena końcowa wystawiana jest na podstawie średniej ocen z testu i projektu.
Wymagane jest zaliczenie testu i projektu na ocenę co najmniej 3.0.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

W przypadku nieobecności usprawiedliwionej student może odrobić laboratorium z inną grupą lub w terminie ustalonym przez prowadzącego. W przypadku nieobecności nieusprawiedliwionej student zobowiązany jest do samodzielnego uzupełnienia materiału realizowanego na zajęciach laboratoryjnych.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Wymagana jest podstawowa wiedza z zakresu:
- fizyki/optyki,
- informatyki,
- metrologii,
- podstaw automatyzacji procesów.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1.HARDING KEVIN: 3D Machine Vision as a Shop Floor Metrology Tool. General Electric Research Center.
2.YI M., SOATTO S., KOSECKA J., SASTRY S. 2004: An Invitation to 3-D Vision. From Images to Geometric Models.
3.AHLSKOG M.: 3D Visio. Master Thesis in Electronics. Mälardalen University The Department of Computer Science and Electronics.
4. SIOMA A.: Programowanie systemów wizyjnych w środowisku IVC Studio

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Systemy wizyjne 3D w analityce stanu i uszkodzeń lin nośnych
Andrzej SIOMA // Control Engineering Polska ; ISSN 1731-5301. — 2014 R. 12 nr 3, s. 72–73.

2. Application of a visual measurement technique to the assessment of electrodynamic stamping
Józef BEDNARCZYK, Andrzej SIOMA // Solid State Phenomena ; ISSN 1012-0394. — 2011 vol. 177

3. 3D vision system performs rope wear analysis
Andrzej SIOMA // Control Engineering ; ISSN 0010-8049. 2013 vol. 60 no. 5, s. 48–49.

Informacje dodatkowe:

Przedmiot omawia tematykę wykorzystania systemów wizyjnych w zadaniach kontroli jakości wykonania produktu i kontroli procesu wytwarzania.