Home ›› Partners ›› Warsaw University of Technology ›› Wydział Mechatroniki

Wydział Mechatroniki

Kierownik zadania Prof. dr hab. inż. Małgorzata Kujawińska
Kontakt (022) 234 84 89
Link www.mchtr.pw.edu.pl
Zadania w projekcie
  • Analiza zapotrzebowania na systemy optyczne i czujniki optoelektroniczne w zakresie monitorowania i pomiarów: pojazdu i toru, wielkogabarytowych konstrukcji budowlanych (globalnie i lokalnie), maszyn i elementów maszyn
  • Sformułowanie wymagań dla systemów monitorowania i pomiarów obiektów statycznych i dynamicznych bazujących na metodach optycznych:
    • z wykorzystaniem światła niekoherentnego
    • z wykorzystaniem światła koherentnego (wysokoczułe metody interferencyjne)
  • Wykonanie prototypu systemu monitorowania i pomiarów realizującego:
    • wybrane niekoherentne metody optyczne
    • wybrane koherentne (interferencyjne) metody optyczne

Moduły w/w systemów mogą być wykorzystane do wybranych zastosowań pomiarowych.

  • Badanie prototypów systemów niekoherentnych i koherentnych metod optycznych w warunkach laboratoryjnych
  • Testowanie prototypów systemów w warunkach eksploatacyjnych (wybór zastosowań zgodnie z ustaleniami z partnerami projektu)
  • Eksploatacja nadzorowana systemów na wybranych obiektach budowlanych, transportowych i maszyn
Cel prac

System monitorowania i pomiarów realizujący wybrane niekoherentne metody optyczne -
zadaniem systemu będzie monitorowanie i pomiary przemieszczeń, deformacji i odkształceń wybranych
klas obiektów budowlanych, a także urządzeń i ich części oraz materiałów przy założeniu stosunkowo
dużych pól pomiarowych i dużego zakresu czułości pomiarowych (Xcm-XXm)

System monitorowania i pomiarów realizujący wybrane koherentne metody optyczne - system znajdzie podobne zastosowania jak system realizujący wybrane niekoherentne metody optyczne, jednak dla obiektów/obszarów pomiarowych
o mniejszym polu, ale o znacznie wyższej czułości pomiarowej (XXnm).

Aktualnie prowadzone prace Wszystkie prace związane z Projektem MONIT zostały zakończone.
Dotychczas osiągnięte rezultaty

Opracowano i przetestowano nowe rozwiązania hardware’owe i software’owe realizujące wybrane optyczne, polowe metody pomiarów i monitorowania kształtu, przemieszczeń i odkształceń konstrukcji (metody: cyfrowa korelacja obrazów 2D i 3D, termowizyjna, triangulacja laserowa, projekcja prążków, interferometria siatkowa, interferometria plamkowa, cyfrowa interferometria holograficzna, optyczna tomografia koherencyjna).

Opracowano gotowe produkty systemów monitorowania stanu konstrukcji (2D-CKO: system bezdotykowego, dwuwymiarowego pomiaru przemieszczeń metodą CKO, 3D-CKO: system bezdotykowego, trójwymiarowego pomiaru przemieszczeń i wyznaczania kształtu metodą CKO; IR-CKO: system do pomiaru rozkładu temperatury oraz przemieszczeń w konstrukcjach inżynierskich; PP: polowy system wykorzystujący oświetlenie strukturalne do monitorowania dużych obiektów; MT: system do pomiaru zużycia szyn wykorzystujący triangulację laserową; IS/DSPI: czujniki interferencyjne do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie wykorzystujące interferometrię siatkową i plamkową; OCT: system do pomiaru defektów w warstwach zabezpieczających wykorzystujący optyczną tomografię koherencyjną).

Założono spółkę KSM Vision Sp. z o.o. oferującą gotowe rozwiązania systemów cyfrowej korelacji obrazu.

Publikacje i raporty

Raporty:

Analiza zapotrzebowania na systemy optyczne i czujniki optoelektroniczne w zakresie monitorowania i pomiarów: pojazdu i toru, wielkogabarytowych konstrukcji budowlanych (globalnie i lokalnie), maszyn i elementów maszyn:

- metody światła koherentnego

- metody światła niekoherentnego

Sformułowanie wymagań dla systemów monitorowania i pomiarów obiektów statycznych i dynamicznych bazujących na metodach optycznych z wykorzystaniem światła niekoherentnego:

- metoda Cyfrowej Korelacji Obrazów 2D i 3D,

- metoda termowizyjna,

- metoda triangulacyjna,

- metoda wykorzystująca oświetlenie strukturalne

Sformułowanie wymagań dla systemów monitorowania i pomiarów obiektów statycznych i dynamicznych bazujących na metodach optycznych z wykorzystaniem światła koherentnego:

- metoda interferometrii siatkowej,

- metoda hybrydowa interferometrii siatkowej i plamkowej

- metoda interferometrii holograficznej

- metoda optycznej tomografii koherencyjnej

Wykonanie prototypów modułów systemu monitorowania i pomiarów realizujących wybrane niekoherentne metody optyczne:

- metodę Cyfrowej Korelacji Obrazów 2D i 3D (2D CKO, 3D CKO,

- metodę termowizyjna (IR-CKO),

- metodę triangulacyjna (MT),

- metodę wykorzystująca oświetlenie strukturalne (PP).

Wykonanie prototypów modułów systemu monitorowania i pomiarów realizującego wybrane koherentne (interferencyjne) metody optyczne:

- metodę interferometrii siatkowej (IS),

- metodę hybrydowa interferometrii siatkowej i plamkowej (IS/DSPI)

- metoda optycznej tomografii koherencyjnej (OCT).

Badanie prototypów modułów systemu w warunkach laboratoryjnych:2D CKO, 3D CKO, IR-CKO, MT, PP, IS, IS/DSPI, OCT.

Testowanie prototypów modułów systemu w warunkach eksploatacyjnych: 2D CKO, 3D CKO, IR-CKO, MT, PP, IS, OCT.

Eksploatacja nadzorowana systemów na wybranych obiektach budowlanych, transportowych i maszyn z wykorzystaniem układów 2D CKO, 3D CKO, IR-CKO.

 

Ekspertyzy:

Instutut Techniki Budowlanej, Zakład Konstrukcji, dr hab. inż. Piotr Witakowski, prof. AGH, „Analiza potrzeb pomiarowych i monitorowania konstrukcji budowlanych z punktu widzenia zastosowania metod optycznych”

Instytut Badawczy Dróg i Mostów, Zakład Mostów, dr inż. Piotr Olaszek,doc. dr hab. inż. Marek Łagoda, „Analiza potrzeb pomiarowych i monitorowania mostów z punktu widzenia możliwości zastosowania metod optycznych”

Politechnika Wrocławska, Wydziałowy Zakład Mikroinżynierii i Fotowoltaiki prof. dr hab. inż. Jan Dziuban „Analiza możliwości niskonakładowej techniki replikacji do wytwarzania głowic interferometrycznych”

PESA Bydgoszcz S.A. , Jacek Konop, „Analiza problemów badawczych i eksploatacyjnych oraz zapotrzebowania na pomiary i monitorowanie maszyn i elementów maszyn na przykładzie wybranych zagadnień dotyczących konstrukcji, budowy i eksploatacji pojazdów szynowych”

 

Publikacje:

Metody IS i IS/DSPI

Krężel J., Kujawińska M., Mohr J., Guttman M., Wissmann M., Tonchev S., Parriaux O., Integrated microinterferometric sensor for in-plane displacement, Applied Optics, 2010, v. 49, no. 32, s. 6243-6252

Łukaszewski D., Sałbut L. - Sensor for in-plane displacement measurement based on combined grating and speckle pattern phase shifting interferometry, J. Theor. Appl. Mech., 50, 4, pp. 1063-1072, 2012

Krężel J., Kujawińska M., Zminiaturyzowany ekstensometr siatkowy, Przegląd Elektroniczny, 2010, r. 86, nr 10/2010, s. 65-68

Łukaszewski D., Sałbut L., Kujawińska M., Dymny G., Inspection and monitoring of engineering structures by means of optical displacement sensors based on interferometry techniques, PAR (w druku)

Łukaszewski D., Krężel J., Dymny G., Sałbut L., Kujawińska M., Interferencyjne czujniki przemieszczeń w płaszczyźnie do badania konstrukcji inżynierskich, XXIV Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego im. prof. Jacka Stupnickiego, Wrocław, 22.09.2010

D. Łukaszewski, L.Sałbut „Hybrid strain-sensor based on moire and speckle pat tern interferometry”, Proc. of the internaltional advanced research workshop Modern Problems in Optics and Photonics, “Gitutiun” Publishing House of the NAS RA, pp. 69-72, Yerevan 2010

Łukaszewski D., Sałbut L., Kujawińska M., Malowany K., Optical sensor based on combined GI/DSPI technique for strain monitoring in crucial points of big engineering structures, Proc. SPIE, 2011, v. 8082, s. 80823P-1/6 (również CKO)

Tonchev S., Parriaux O., Wissmann M., Guttmann M., Moht J., Krężel J., Kujawińska M., Specific exposure and photochemistry on dissolvable 3D-PMMA microoptical masters with resists surface grating, 2nd EOS Conference on Manufacturing of Optical Components, EOSMOC 2011, ISBN 978-3-00-033713-0, Books of Abstracts

D. Łukaszewski, L.Sałbut, J.A. Dziuban “Optical coherent sensor for monitoring and measurement of engineering structures”, Proc. of SPIE, vol. 7718, pp. 77181G-1-7

Metoda OCT

Sławomir Tomczewski, Leszek Sałbut, "Mobile optical coherence tomography sensor for surface layers testing" Key Engineering Materials Vol. 518 (2012) pp 201-210

Sałbut L., Pakuła A., Tomczewski S., Styk A., Portable profilometr based on low coherence interferometry and smart pixel camera, Proc. SPIE, 2010, v. 7387, s. 738714

Tomczewski S., Sałbut L., Mobile optical coherence thomography (OCT) system with dynamic focusing and smart-pixel camera, Mechatronics 2011, Recent Technological and Scientific Advances, wyd. Springer, s. 786-791

Tomczewski S., Sałbut L., Kujawińska M., Łukaszewski D., Krężel J.,- „Czujniki interferencyjne do badań konstrukcji inżynierskich”, konferencja Transportu XXI wieku, Białowieża, 21-24 września 2010r. – dotyczy również IS i IS/DSPI

Metody 2D CKO, 3D CKO, IR-CKO

Piekarczuk A., Malesa M., Kujawinska M., Malowany K., Application of hybrid FEM-DIC method for assessment of low cost building structures, Experimental Mechanics, Vol. 52, Issue 9 (2012), p. 1297-1311

Kujawińska M., Malesa M., Malowany K., Błaszczyk P., Application of image based methods for monitoring and measurements of structures in power stations, Key Engineering Materials, Key Engineering Materials Vol. 518 (2012) pp 24-36 (również traingulacja i projekcja prążków)

M. Malesa, M. Kujawinska, Modified 2D Digital Image Correlation Method with Capability of Merging of Data Distributed in Time, Applied Optics, w druku (2012)

Piekarczuk A., Sokalski J., Kujawińska M.Ocena odkształceń konstrukcji murowanych z wykorzystaniem metod optycznych, , Materiały Budowlane, Technologie-Rynek-Wykonawstwo nr 4/2011, s. 18-19

Kujawińska M., Siwek B., Dymny G., Rzeczkowski M., Hybrydowy system równoczesnego pomiaru rozkładu temperatury oraz przemieszczeń obiektów inżynierskich, PAK, Nr 03/2012, s. 29-252, 2012

Malesa, M., Malowany K.,Wiśnioch M., Kujawińska, M., System monitoringu newralgicznych elementów bloków elektrociepłowniczych, Przegląd Energetyczny 3 (67) 2012, p. 35-38.

Kujawińska M., Bukalska M., Dymny G., Hybrid digital image correlation/thermovision system for monitoring of civil engineering structures, QUIRT10, 10th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography, 27.07-30.07.2010, Quebec, Kanada, s. 173-177

Kujawińska M., Sitnik R., Dymny G., Malesa M., Malowany K., Szczepanek D., Hierarchical, multitasks optical system for health monitoring of civil engineering structures, Proc. SPIE, 2010, v. 7387, s. 738721

Malesa M., Szczepanek D., Kujawińska M., Świercz A., Kołakowski P., Monitoring of civil engineering structures using digital image correlation technique, ICEM14, 14th International Conference on Experimental Mechanics, Poitiers, Francja, 04.07-09.07.2010, s. 31014-p.1-8 (wyd. CD)

Kujawińska M., Dymny G., Malesa M., Bridges structures monitoring using DIC, thermographic and interferometric techniques, 9th International Technical Systems Degradation Conference, TSD, Liptovský Mikuláš, Słowacja, 07.04-10.04.2010, s. 44-46

Kujawińska M., Krężel J., Krajewski R., Low-cost full-field microinterferometer heads produced by hot embossing technology, Proc. SPIE, 2010, v. 7790, s. 77900R-1

Kujawińska M., Dymny G., Siwek B., Pomiary przemieszczeń i odkształceń elewacji budynków hybrydowym układem termowizyjnym z cyfrową korelacją obrazu, XXIV Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego im. prof. Jacka Stupnickiego, Wrocław, 22.09.2010

Malesa M., Malowany K., Kujawinska M., PiekarczukAnaliza elementów konstrukcji budowlanych metodą cyfrowej korelacji obrazów, XXIV Sympozjum Mechaniki Eksperymentalnej Ciała Stałego im. prof. Jacka Stupnickiego, Wrocław, 22.09.2010, 28-29

Kujawińska M., Malesa M., Piekarczuk A., Tymińska-Widmel L., Malowany K., Targowski P., Digital image correlation method: a versatile tool for engineering and art structures investigations, Proc. SPIE, 8011, 8011R, 2011

Kujawińska M., Malesa M., Malowany K., Piekarczuk A., Hybrid FEM-DIC method for monitoring and analysis of building structures, The Eighth International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies, Cardiff 2011, 20.06-22.06.2011, wyd. na CD, nr x305, 10 stron

Malesa M., Malowany K., Tyminska-Widmer L., Kwiatkowska E.A., Kujawińska M., Rouba B.J., Targowski P., Application of digital image correlation (DIC) for tracing of canvas painting deformation, Proc. SPIE, v. 8084, s. 80840L-1/8

Radkowski S., Gontarz S., Mączak J., Kujawińska M.,Dymny G., Malowany K., Experimental comparative testing of steel structures by strain gauges, Digital Image Correlation and magnetic field methods, The Eighth International Conference on Condition Monitoring and Machinery Failure Prevention Technologies, Cardiff 2011, 20.06-22.06.2011, wyd. na CD, nr x309, 14 stron

Szczepanek D., Malesa M., Kujawińska M., 2D and 3D digital image correlation method and its application for building structural elements investigation, Mechatronics 2011, Recent Technological and Scientific Advances, wyd. Springer, s. 769-776

 

Metody triangulacji i projekcji prążków

Robert Sitnik, Małgorzata Kujawińska, Paweł M. Błaszczyk, New structured light measurement and calibration method for 3D documenting of engineering structures , Proc. SPIE, v. 8082, strony: 808218-1/11,2011

Błaszczyk P., Kujawińska M., Low cost laser triangulation system for rail and guide wear evaluation, Międzynarodowa Konferencja SHM (Monitorowanie Stanu Konstrukcji) SHM 2011, Kraków, 14.11-16.11.2011

 

Zgłoszenia patentowe:

Kujawińska M., Grzegorz D., Brudnowski M., Ratajczyk M., Rzeczkowski M., Siwek B., Sposób i układ przetwarzania termalnych i wizyjnych danych obiektów zmiennych w czasie, nr P.394015, 24.02.2011

Malesa M., Kujawińska M., Malowany K., Szczepanek D., Sposób kalibracji kamer systemu cyfrowej korelacji obrazu, nr P-395330, 17.06.2011

 

Licencje:

Umowa licencyjna pomiędzy Politechnika Warszawska i KSM Vision Sp. z o.o. dot. Aplikacji o nazwie Oprogramowanie 2D/3D CKO, listopad 2012

 

Doktoraty:

Dr inż. Jerzy Krężel: „Zintegrowany system mikrointerferometru siatkowego z aktywnym modułem sterowania wiązką”, Wyd. PW (2010)

 

Otwarte przewody doktorskie:

mgr inż. Marcin Malesa: Pomiary przemieszczeń metodą Cyfrowej Korelacji Obrazu z procedurą automatycznego łączenia danych rozłożonych w czasie, - obrona planowana w 2013 r.

mgr inż. Sławomir Tomczewski: Redukcja dyspersyjnego spadku poosiowej zdolności rozdzielczej w polowej optycznej tomografii koherencyjnej, - obrona planowana w 2013 r.

mgr inż. Dariusz Łukaszewski: Opracowanie zintegrowanej metody monitorowania przemieszczeń i odkształceń z wykorzystaniem interferometrii siatkowej i plamkowej - obrona planowana w 2013 r.

mgr inż. Paweł Błaszczyk: System wspomagania współrzędnościowych pomiarów części maszyn z wykorzystaniem metody projekcji prążków- obrona planowana w 2013 r.

 

il

pw

mchtr

agh

simr

imp

tr

ippt