Moodle FEL ČVUT
Videometrie a bezdotykové měření
B242 - Letní 24/25
Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.
Videometrie a bezdotykové měření - B3M38VBM
Hlavní kurz
| Kredity | 6 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
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.
Cíle studia
Naučit: Základy optoelektronických senzorů a optické projekční soustavy
Osnovy 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
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
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
[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)
(knihovna ČVUT 2 ks + příp. zakoupit)
[2] Holst, G.: CMOS/CCD sensors and camera systems, JCD Publishing 2007 (knihovna ČVUT 1 ks + příp. zakoupit)
Požadavky
Znalost elektroniky, absolvování předmětu B3B31EPO "Elektronické prvky a obvody", nebo ekvivalentu, např. B2B31ZEOA "Základy elektrických obvodů", nebo B1B31EOS Elektrické obvody
Videometrie a bezdotykové měření - B9M38VBM
| Kredity | 4 |
| Semestry | zimní |
| Zakončení | Zápočet a zkouška |
| Jazyk výuky | čeština |
| Rozsah výuky | 2P+2L |
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.
Cíle studia
Nučit: Základy optoelektronických senzorů a optické projekční soustavy
Osnovy 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
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
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
[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)
(knihovna ČVUT 2 ks + příp. zakoupit)
[2] Holst, G.: CMOS/CCD sensors and camera systems, JCD Publishing 2007 (knihovna ČVUT 1 ks + příp. zakoupit)
Požadavky
Zanalost elektroniky, absolvování předmětu B3B31EPO "Elektronické prvky a obvody", nebo ekvivalentu, např. B2B31ZEOA "Základy elektrických obvodů", nebo B1B31EOS Elektrické obvody