Propozycje tematów projektów dyplomowych inżynierskich dla studentów studiów I stopnia rok akad. 2013/2014. Monitoring wizyjny przebiegu procesu CVD

Transkrypt

1 Katedra Metrologii i Optoelektroniki Propozycje tematów projektów dyplomowych inżynierskich dla studentów studiów I stopnia rok akad. 2013/2014 OPTOELEKTRONIKA Monitoring wizyjny przebiegu procesu CVD Video monitoring of CVD process dr inż. Robert Bogdanowicz mgr inż. Łukasz Gołuński Opracowanie i implementacja wizyjnego monitoring przebiegu procesu CVD. 1. Opracowanie systemu monitoringu wizyjnego. 2. Wykonanie systemu w laboratorium. 3. Testy systemu w rzeczywistych warunkach laboratoryjnych. Praca ma charakter eksperymentalno-programistyczny. System do wykrywania zaniku chłodzenia oraz wycieku cieczy chłodzącej Cooling system monitoring and leakage detection dr inż. Robert Bogdanowicz mgr inż. Mateusz Ficek Implementacja systemu mikroprocesorowego do wykrywania zaniku chłodzenia oraz wycieku cieczy chłodzącej. 1. Opracowanie projektu systemu monitoringu chłodzenia. 2. Konstrukcja i implementacja systemu w laboratorium. 3. Testy systemu i badanie jego efektywności. Dostarczy opiekun pracy Praca ma charakter konstrukcyjno- programistyczny. Oprogramowanie do statystycznej analizy obrazów mikroskopowych Software for statistical analysis of microscopic images dr inż. Robert Bogdanowicz mgr inż. Łukasz Gołuński Opracowanie programu do wykrywania oraz zliczania wybranych elementów obrazów mikroskopowych. 1. Opracowanie algorytmów do analizy obrazów mikroskopowych. 2. Napisanie oprogramowania analitycznego. 1

2 3. Testy programu na serii obrazów mikroskopowych. Dostarczy opiekun pracy Praca ma charakter obliczeniowo- programistyczny. Detekcja wybranych składników krwi metodą laserowej spektroskopii Ramana Detection of selected blood components by means of laser Raman spectroscopy mgr inż. Maciej Wróbel Opracowanie systemu pomiarowego wykorzystującego laserową spektroskopię Ramana do detekcji poziomu wybranych substancji we krwi. 1. Skonfigurowanie stanowiska pomiarowego z sondami światłowodowymi. 2. Opracowanie uchwytów pomiarowych. 3. Pomiary wybranych próbek krwi. 4. Przetwarzanie danych pomiarowych i redukcja sygnałów zakłócających. 5. Opracowanie i implementacja algorytmów detekcji wybranych substancji we krwi. 1. Cunningham D.D.:, Stenken J. A.: In Vivo Glucose Sensing, Wiley & Sons, Zestaw artykułów dostarczonych przez opiekuna pracy. Pomiary wybranych parametrów cieczy biologicznych metodą spektroskopii absorpcyjnej Measurement of selected parameters of biological fluids by means of absorption spectroscopy mgr inż. Maciej Wróbel Realizacja układu pomiarowego umożliwiającego pomiar widm absorpcyjnych przepływających cieczy biologicznych. 1. Realizacja układu przepływowego z kapilarami pomiarowymi. 2. Skonfigurowanie optoelektronicznego systemu pomiarowego, zawierającego szerokopasmowe źródło światła, sondy światłowodowe i spektrometr z matrycą CMOS lub CCD. 3. Pomiary absorpcji w paśmie optycznych wybranych próbek podczas przepływu. 4. Przetwarzanie danych pomiarowych. 2

3 Spektrometr ramanowski z laserem o długości fali 785 nm Raman spectrometer eqiupped with 785 nm laser mgr inż. Maciej Wróbel Celem pracy jest zaprojektowanie, skonfigurowanie i uruchomienie spektrometru ramanowskiego z sondą światłowodową, wykorzystującego źródło laserowe o długości fali 785 nm. Wykorzystane zostaną dostępne w katedrze: laser diodowy 785 nm, spektrograf Kaiser Optical System i kamera CCD Andor BV Projekt spektrometru laserowego. 2. Projekt i realizacja sond światłowodowych. 3. Uruchomienie podstawowych modułów: lasera, spektroskopu i kamery CCD. 4. Integracja systemu. 5. Testy - pomiary widm ramanowskich przykładowych materiałów. 6. Analiza sprawności generacji sygnału Ramana oraz redukcji zakłóceń optycznych pomiaru. 7. Testy synchronizacji pomiaru sygnałem zewnętrznym. System laserowej spektroskopii ramanowskiej do monitorowania w czasie rzeczywistym procesów technologicznych Laser Raman spectroscopic system for monitoring of manufacturing processes in the real time mgr inż. Mateusz Ficek Celem pracy jest opracowanie i uruchomienie laserowego systemu pomiarowego do monitorowania procesów technologicznych, w szczególności osadzania cienkich warstw diamentowych w procesie CVD. 1. Opracowanie i przetestowanie dedykowanych sond światłowodowych. 2. Skonfigurowanie laserowego systemu pomiarowego. 3. Uruchomienie kamery CCD sterowanej za pomocą komputera PC. 4. Uruchomienie systemu. 5. Monitorowanie wybranych procesów. System przepływu cieczy do spektroskopii optycznej Liquid flow system for optical spectroscopy mgr inż. Maciej Wróbel Projekt i realizacja systemu do symulowania przepływu cieczy w sposób odpowiadający pulsowi człowieka. 3

4 1. Dobór materiału kapilary pod kątem aplikacji spektroskopowej. 2. Opracowanie układu sterowania pompą. 3. Skonfigurowanie i testy stanowiska. 4. Integracja z systemami spektroskopowymi. System sterowania i akwizycji danych pomiarowych do spektrometru ramanowskiego System for control and data acquisition for Raman spectrometer mgr inż. Maciej Wróbel Opracowanie i realizacja systemu sterowania spektrometrem Ramana za pomocą komputera PC. Prace będą dotyczyć rozszerzenia funkcjonalności spektroskopu Ramstas z laserem 830 nm, wykorzystywanego w katedrze. 1. Analiza przesyłania sygnałów w spektrometrze Ramana. 2. Integracja wysokoczułej kamery CCD z kartą ISA z komputerem wykorzystującym inne magistrale. 3. Integracja spektrometru z zewnętrznym komputerem PC. 4. Opracowanie interfejsu użytkownika w środowisku LabView lub podobnym. Praca ma charakter konstrukcyjno-programistyczny. Konieczna znajomość standardu ISA i środowiska LabView. Stanowisko do badania strat w materiałach magnetycznych System for measurement of energy loss in magnetic materials mgr inż. Mateusz Ficek Opracowanie stanowiska do laboratorium dydaktycznego. 1. Skonfigurowanie stanowiska pomiarowego z generatorem, wzmacniaczem i oscyloskopem cyfrowym. 2. Skonfigurowanie połączenia pomiędzy oscyloskopem, komputerem i generatorem, 3. Opracowanie aplikacji pomiarowej z interfejsem użytkownika. 4. Przygotowanie zestawu rdzeni wzorcowych. 5. Uruchomienie i testy stanowiska. 1. Celiński Z.: Materiałoznawstwo elektrotechniczne, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 1998 (2005). 2. Radecki K. i wsp.: Materiały i elementy elektroniczne bierne, Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa, Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 4

5 -2 Warszawa, Rawa H.: Podstawy elektromagnetyzmu, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, Kasap S. O.: Principles of Electronic Materials and Devices, McGraw-Hill International Edition, Praca konstrukcyjno-programistyczna, wskazana znajomość środowiska LabWindows lub podobnego. Przetwarzanie danych w spektroskopii ramanowskiej Raman spectroscopic data processing mgr inż. Mateusz Ficek Opracowanie i implementacja procedur przetwarzania danych i ekstrakcji informacji w spektroskopii Ramana. 1. Utworzenie bazy widm ramanowskich. 2. Przetwarzanie widm za pomocą programów, jak Grams AI, Fityk i Origin, ewentualnie własnej aplikacji dyplomanta. 3. Wyznaczenie parametrów badanych materiałów, m.in. stopnia domieszkowania borem diamentu lub stosunku fazy diamentowej do amorficznej. Praca ma charakter obliczeniowo- programistyczny. Liczba wykonawców Aplikacja wspomagająca analizę widma optycznego An application supporting analysis of the optical spectrum dr inż. Małgorzata Jędrzejewska-Szczerska mgr inż. Katarzyna Karpienko Opracowanie oprogramowania wspomagającego analizę widma optycznego. Oprogramowanie powinno umożliwiać import plików *.csv, tworzenie wykresów, wyświetlenie wybranych parametrów uzyskanego widma sygnału pomiarowego, obliczenie współczynnika załamania na podstawie zmierzonej odległości między prążkami oraz wprowadzonych danych. 1. Przegląd metod analizy widma optycznego. 2. Zapoznanie się ze środowiskiem programistycznym Matlab. 3. Opracowanie oraz realizacja aplikacji wspomagającej analizę widma optycznego. 4. Przeprowadzenie serii testów weryfikujących poprawność działania oprogramowania. 1. Born M., Wolf E.: Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light, Cambridge University Press, Praca ma charakter programistyczno-eksperymentalny. 5

6 Charaktaryzacja displejów projekcyjnych na przykładzie pikoprojektora Characterization of projection displays for example of picoprojector dr inż. Adam Mazikowski Celem pracy jest dokonanie oceny pikoprojektora w oparciu o pomiar jego wybranych parametrów. 1. Zapoznanie się z zasadą działania displejów projekcyjnych, w szczególności pikoprojektora. 2. Zapoznane się z zespołem parametrów opisujących pikoprojektor. 3. Wykonanie pomiarów wybranych parametrów displeja. 4. Dokonanie oceny displeja. 1. Materiały do wykładu: Systemy Wizualizacji Informacji. Wymagana znajomość języka angielskiego, umożliwiająca korzystanie z literatury. System detekcji synchronicznej do współpracy z monochromatorem Phase-sensitive detection setup cooperating with monochromator dr inż. Adam Mazikowski Celem pracy jest zaprojektowanie i wykonanie czułego układu detekcji promieniowania. Układ ten wykorzystany będzie w ćwiczeniu laboratoryjnym Badanie charakterystyk widmowych źródeł światła i będzie współpracował z ręcznie przestrajanym monochromatorem. 1. Zapoznanie się z zasadą pomiaru charakterystyk widmowych w ćwiczeniu laboratoryjnym. 2. Zaprojektowanie, wykonanie i przetestowanie układu detekcji synchronicznej (fazoczułej). 3. Wykonanie pomiarów testowych wybranych parametrów displeja. 4. Modyfikacja instrukcji laboratoryjnej. 1. Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Warszawa, Stanowisko do lokalizacji defektów objętościowych w obiektach technicznych wykorzystujące zdalny pomiar rozkładu temperatur A system for the location of volume defects of technical objects by remote measurement of temperature distribution dr hab. inż. Jerzy Pluciński 6

7 Celem pracy jest opracowanie stanowiska do lokalizacji defektów objętościowych w obiektach technicznych metodą zdalnego pomiaru temperatur po termicznym pobudzeniu badanego obiektu z wykorzystaniem termokamery i skanera 3D zbudowanego w oparciu o prowadnice i sterownik firmy ISEL. 1. Zapoznanie się z możliwościami przesyłania obrazów termograficznych z termokamery firmy FLIR do komputera PC. 2. Zapoznanie się z systemem sterowania prowadnic firmy ISEL. 3. Wykonanie oprogramowania umożliwiającego wykonanie zdalnych pomiarów temperatury na podstawie kilku obrazów termograficznych wykonanych z kilku położeń termokamery względem badanego obiektu zawierającego defekty obiętościowe, po jego termicznym pobudzeniu. 4. Przetestowanie oprogramowania. 5. Wykonanie pomiarów testowych z wykorzystaniem opracowanego stanowiska pomiarowego. 1. Dokumentacja techniczna termokamery FLIR. 2. Dokumentacja techniczna firmy ISEL. 3. Dokumentacja środowiska LabView. Stanowisko do badania właściwości termicznych displejów A system for study the thermal properties of displays dr hab. inż. Jerzy Pluciński Celem pracy jest opracowanie stanowiska do badania właściwości termicznych displejów z wykorzystaniem termokamery i skanera 3D zbudowanego w oparciu o prowadnice i sterownik firmy ISEL. 1. Zapoznanie się z możliwościami przesyłania obrazów termograficznych z termokamery firmy FLIR do komputera PC. 2. Zapoznanie się z systemem sterowania prowadnic firmy ISEL. 3. Wykonanie oprogramowania umożliwiającego wykonanie zdalne pomiary temperatury na podstawie kilku obrazów termograficznych wykonanych z kilku położeń termokamery względem badanego displeja. 4. Przetestowanie oprogramowania. 5. Wykonanie pomiarów testowych z wykorzystaniem opracowanego stanowiska pomiarowego. 1. Dokumentacja techniczna termokamery FLIR. 2. Dokumentacja techniczna firmy ISEL. 3. Dokumentacja środowiska LabView. Opracowanie oraz implementacja spektralnych metod analizy sygnału interferencyjnego z optycznego tomografu koherentnego Development and implementation of spectral signal processing from the optical coherence tomography system dr inż. Marcin Strąkowski mgr inż. Maciej Kraszewski, mgr inż. Michał Trojanowski Modyfikacja układu optycznego tomografu koherentnego do systemu pracującego 7

8 z widma sygnału interferencyjnego. Praca obejmuje rozbudowę części optycznej systemu o moduł rejestrujący widmo optyczne sygnału interferencyjnego z tomografu optycznego. W ramach pracy należy także przygotować pakiet oprogramowania do akwizycji i analizy danych pomiarowych. 1. Przegląd metod detekcji i analizy sygnału z systemów optycznej tomografii koherentnej. 2. Zapoznanie się z budową systemu pomiarowego zrealizowanego w Katedrze Metrologii i Optoelektroniki. 3. Zapoznanie się ze środowiskiem programistycznym LabView oraz LabWindows/CVI. 4. Modyfikacja istniejącego systemu oraz przygotowanie pakietu oprogramowania do akwizycji i analizy danych pomiarowych. 5. Przeprowadzenie testów weryfikujących poprawność działania przyjętych rozwiązań. 1. Bouma B. E.: Handbook of Optical Coherence Tomography. Marcel Dekker, New York, Masters B. R.: Optical Low-Coherence Reflectometry & Tomography. SPIE Milestone Series MS 165, SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, Machisetti V. K., Williams B. B.: Digital Signal Processing Handbook. CRC Press, New York, Frosz M. H., Juhl M. and Lang M. H.: Optical Coherence Tomography: System design and noise analysis. Risø report Risø-R-1278, htm, Praca ma charakter programistyczno-układowy. Zadania będą realizowane w ramach i na potrzeby projektu badawczego. inżynierskiej Literatura Liczba wykonawców Projekt i realizacja układu detekcji zrównoważonej do interferometru pracującego w zakresie NIR Design and development of balanced optical detection system for NIR radiation dr inż. Marcin Strąkowski mgr inż. Maciej Kraszewski, mgr. inż. Michał Trojanowski Opracowanie oraz realizacja zrównoważonego układu detekcji promieniowania optycznego do systemu optycznej tomografii pracującego w zakresie NIR. W ramach pracy dyplomant zapozna się z budową zrealizowanego stanowiska pomiarowego, a następnie zdefiniuje parametry detektora. Praca obejmuje wykonanie projektu układu detektora wraz z pełną dokumentacją oraz realizację układową urządzenia i przeprowadzenie testów poprawności jego działania. 1. Analiza działania układu tomografu optycznego (OCT), zbudowanego w Katedrze Metrologii i Optoelektroniki. 2. Analiza metod detekcji promieniowania optycznego. 3. Opracowanie projektu układu detekcji do systemu (OCT). 4. Realizacja układowa urządzenia. 5. Testy i weryfikacja poprawności działania systemu. 1. Bouma B. E.: Handbook of Optical Coherence Tomography. Marcel Dekker, New York, Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Frosz M. H., Juhl M. and Lang M. H.: Optical Coherence Tomography: System design and noise analysis. Risø report Risø-R-1278, htm, Praca ma charakter projektowo-konstrukcyjny oraz jest realizowana w ramach i na potrzeby projektu badawczego. 8

9 Liczba wykonawców Mobilny system archiwizacji wyników pomiarów wraz z bazą danych materiałów badanych Mobile research data archiving system with measured samples database dr inż. Marcin Strąkowski mgr inż. Michał Trojanowski, mgr inż. Maciej Kraszewski Zaprojektowanie oraz wykonanie systemu archiwizacyjnego danych pomiarowych wraz z opisem badanych materiałów. Projekt ma uwzględniać archiwizację danych na bezpiecznym serwerze z możliwością zdalnego dostępu do niego. W celu zdalnego dostępu należy wykonać aplikację na urządzenia mobilne z systemem operacyjnym Android. Aplikacja ma wspierać dodawanie nowych próbek materiałów do bazy danych. 1. Przegląd metod archiwizacji danych. 2. Przegląd systemów pamięci zewnętrznej. 3. Opracowanie oraz realizacja zintegrowanego oprogramowania (pakietu) dedykowanego dla archiwizacji danych na serwerze plików. 4. Opracowanie oraz realizacja oprogramowania (pakietu) na urządzenia mobilne z systemem operacyjnym Android dedykowanym do zarządzania zawartością danych na serwerze plików. 1. Wei J.: Android Database Programming, Packt Publishing, Meier R.: Professional Android 4 Application Developement, Wiley, Praca ma charakter programistyczny. Jednokanałowy układ detekcji promieniowania optycznego z eliminacją wpływu fluktuacji poziomu mocy źródła na wynik pomiaru Single-channel detection setup eliminating the influence of fluctuations in the power of the light source dr inż. Paweł Wierzba Zaprojektowanie, wykonanie i przebadanie jednokanałowego układu detekcji promieniowania optycznego z zakresu widzialnego i bliskiej podczerwieni. Układ ten powinien umożliwiać eliminację wpływu fluktuacji poziomu mocy źródła na wynik pomiaru. 1. Zapoznanie się z budową i charakterystykami fotodiod. 2. Zapoznanie się z układami detekcji wykorzystującymi fotodiody. 3. Analiza układu detekcji ze sterowanym podziałem prądu. 4. Wybór topologii układu. 5. Określenie wymagań projektowych. 6. Dobór elementów. 7. Modelowanie pracy układu. 8. Zaprojektowanie obwodu drukowanego. 9. Wykonanie i uruchomienie układu. 10. Przeprowadzenie testów i przygotowanie dokumentacji. 1. Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Warszawa, Kasap S. O.: Optoelectronics & Photonics: Principles & Practices Pearson, New York, Hobbs P. C. D.: Building Electro-Optical Systems: Making It all Work, Wiley, New York, Artykuły z baz IEEE, SPIE. 9

10 5. Karty katalogowe i noty aplikacyjne producentów elementów elektronicznych. Umiejętność posługiwania się językiem angielskim w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury technicznej. Czterokanałowy układ detekcji promieniowania optycznego Four-channel setup for detecting optical radiation dr inż. Paweł Wierzba Zaprojektowanie, wykonanie i przebadanie czterokanałowego układu detekcji promieniowania optycznego z zakresu widzialnego i bliskiej podczerwieni. Układ ten powinien współpracować z modułem akwizycji danych, oscyloskopem lub analizatorem widma. 1. Zapoznanie się z budową i charakterystykami fotodiod. 2. Zapoznanie się z układami detekcji wykorzystującymi fotodiody. 3. Wybór topologii układu. 4. Określenie wymagań projektowych. 5. Dobór elementów. 6. Modelowanie pracy układu. 7. Zaprojektowanie obwodu drukowanego. 8. Wykonanie i uruchomienie układu. 9. Przeprowadzenie testów i przygotowanie dokumentacji. 1. Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Warszawa, Kasap S. O.: Optoelectronics & Photonics: Principles & Practices Pearson, New York, Hobbs P. C. D.: Building Electro-Optical Systems: Making It all Work, Wiley, New York, Artykuły z baz IEEE, SPIE. 5. Karty katalogowe i noty aplikacyjne producentów elementów elektronicznych. Umiejętność posługiwania się językiem angielskim w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury technicznej. Różnicowy wzmacniacz pomiarowy z optoizolacją współpracujący z oscyloskopem Opto-isolated instrumentation amplifier for oscilloscope dr inż. Paweł Wierzba Zaprojektowanie, wykonanie i przebadanie różnicowego wzmacniacza pomiarowego z optoizolacją. Układ ten powinien współpracować z oscyloskopem lub analizatorem widma. 1. Zapoznanie się z budową i charakterystykami transoptorów. 2. Zapoznanie się z układami wykorzystującymi wzmacniacze pomiarowe. 3. Wybór topologii układu. 4. Określenie wymagań projektowych. 5. Dobór elementów. 6. Modelowanie pracy układu. 7. Zaprojektowanie obwodu drukowanego. 8. Wykonanie i uruchomienie układu. 9. Przeprowadzenie testów i przygotowanie dokumentacji. 10

11 1. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa, Kasap S. O.: Optoelectronics & Photonics: Principles & Practices Pearson, New York, Hobbs P. C. D.: Building Electro-Optical Systems: Making It all Work, Wiley, New York, Artykuły z baz IEEE, SPIE. 5. Karty katalogowe i noty aplikacyjne producentów elementów elektronicznych. Umiejętność posługiwania się językiem angielskim w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury technicznej. Układ detekcji promieniowania optycznego wykorzystujący fotodiodę lawinową Detection setup using avalanche photodiode dr inż. Paweł Wierzba Zaprojektowanie i przebadanie układu detekcji promieniowania optycznego z zakresu widzialnego i bliskiej podczerwieni wykorzystującego fotodiodę lawinową. 1. Zapoznanie się z budową, charakterystykami i układami pracy fotodiod lawinowych. 2. Wybór topologii układu. 3. Określenie wymagań projektowych. 4. Dobór elementów. 5. Zaprojektowanie obwodu drukowanego. 6. Modelowanie pracy układu. 7. Opracowanie wyników i przygotowanie dokumentacji. 1. Bielecki Z., Rogalski A.: Detekcja sygnałów optycznych, WNT, Warszawa, Kasap S. O.: Optoelectronics & Photonics: Principles & Practices Pearson, New York, Hobbs P. C. D.: Building Electro-Optical Systems: Making It all Work, Wiley, New York, Artykuły z baz IEEE, SPIE. 5. Karty katalogowe i noty aplikacyjne producentów elementów elektronicznych. Umiejętność posługiwania się językiem angielskim w stopniu umożliwiającym korzystanie z literatury technicznej. 11