Popis předmětu - B3M38VBM1

Přehled studia | Přehled oborů | Všechny skupiny předmětů | Všechny předměty | Seznam rolí | Vysvětlivky               Návod
B3M38VBM1 Videometrie a bezkontaktní měření
Role:PV Rozsah výuky:2P+2L
Katedra:13138 Jazyk výuky:CS
Garanti:Šmíd R. Zakončení:Z,ZK
Přednášející:Šmíd R. Kreditů:6
Cvičící:Šmíd R. Semestr:Z

Webová stránka:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B3M38VBM

Anotace:

Náplní předmětu je problematika optoelektronických senzorů a jejich použití v systémech bezkontaktního měření na principech videometrie; problematika záření a vlnění, jejich vlastnosti, chování; optická projekční soustava. V rámci předmětu se řeší lab. úlohy, dále se řeší, prakticky realizuje a prezentuje hodnocený projekt optoelektrického snímače.

Cíle studia:

Naučit: Základy optoelektronických senzorů a optické projekční soustavy

Obsah:

Náplní předmětu je problematika optoelektronických senzorů a jejich použití v systémech bezkontaktního měření na principech videometrie; problematika záření a vlnění, jejich vlastnosti, chování; optická projekční soustava. V rámci předmětu se řeší lab. úlohy, dále se řeší, prakticky realizuje a prezentuje hodnocený projekt optoelektrického snímače.

Osnovy přednášek:

1. Úvod do problematiky videometrie a bezdotykového měření; optické záření, jeho vlastnosti
2. Polovodičové detektory záření, fotodiody, fototranzistory, základní obvody
3. Polovodičové zdroje záření, LED, LASER
4. Fotodiodové snímače polohy, triangulační snímače, snímače s PSD
5. MOS kapacitor a PN přechod jako detektor optického záření, posuvný registr CCD, řádkové snímače
6. Plošné snímače CCD, uspořádání, princip funkce jednotlivých typů
7. Snímače CCD - vlastnosti a analýza chyb, kamery a jejich funkce (el. závěrka, AES, AGC, Gama kor.)
8. Obrazový senzor CMOS, uspořádání, vlastnosti, typy, způsoby řízení a čtení výstupní informace
9. Optická projekční soustava, vlastnosti a chování, použití
10. Výpočty pro volbu optických soustav používaných ve videometrii, meze rozlišovací schopnosti
11. Videosignál dle televizních norem, jeho digitalizace a přenos do mikropočítače, rozhraní dig. kamer
12. Obrazové senzory - reálné vlastnosti, chyby, fotonový šum, šumy senzoru, limity rozlišení
13. Základní metody zpracování informace z obrazových senzorů pro měření polohy a rozměrů objektů
14. Osvětlovače a zdroje strukturovaného osvětlení pro systémy počítačového vidění

Osnovy 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.

Literatura:

Durini, Daniel, ed. 2019. High Performance Silicon Imaging: Fundamentals and Applications of CMOS and CCD Sensors. 2. vyd. Woodhead Publishing. Předchozí vydání z roku 2014 dostupné jako e-kniha přes knihovnu. Sinha, P. K. 2012. Image Acquisition and Preprocessing for Machine Vision Systems. Bellingham, Wash: SPIE Press. Dostupná jako e-kniha přes knihovnu.

Požadavky:

Znalost elektroniky, absolvování předmětu B3B31EPO "Elektronické prvky a obvody", nebo ekvivalentu, např. B2B31ZEOA "Základy elektrických obvodů", nebo B1B31EOS Elektrické obvody

Klíčová slova:

Fotometrické a radiometrické jednotky. optoelektrický sensor, CCD sensor, obrazový senzor CMOS

Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:

Plán Obor Role Dop. semestr
MPKYR_2021 Před zařazením do oboru PV 1

Stránka vytvořena 19.3.2025 17:50:54, semestry: Z/2025-6, L/2024-5, L/2025-6, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336)
Za obsah odpovídá: doc. RNDr. Veronika Sobotíková, CSc.