Systemy Diagnostyki Technicznej Maszyn

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: SYSTEMY DIAGNOSTYKI
2. Kod przedmiotu:
TECHNICZNEJ MASZYN
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEiI
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: Systemy pomiarowe
9. Semestr: 2
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. Sebastian Budzan
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty specjalnościowe
13. Status przedmiotu: wybieralny
14. Język prowadzenia zajęć: polski, angielski (dotyczy 15h wykładu)
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że student przed rozpoczęciem
nauki niniejszego przedmiotu posiada przygotowanie w zakresie: podstaw miernictwa, miernictwa przemysłowego,
niezawodności i iskrobezpieczeństwa, procedur pomiarowych, przetwarzania obrazów, wizji komputerowej.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z metodami określania szeroko rozumianego
stanu technicznego maszyn ze szczególnym naciskiem na rozwiązania sprzętowe. W tym celu wykorzystuje się
obiektywne procedury oparte na pomiarze różnych wielkości fizycznych oraz zaawansowane algorytmy analizy i
przetwarzania wyników pomiaru implementowane na platformy typu PC oraz systemy wbudowane. Diagnostyka
służy do podwyższenia trwałości, niezawodności i sprawności działania maszyn.
17. Efekty kształcenia:
Opis efektu kształcenia
Nr
W1
W2
W3
U1
U2
K1
Ma wiedzę w zakresie symptomów oraz źródeł procesów
charakteryzujących uszkodzenia maszyn technicznych
Posiada wiedzę z zakresu metod diagnostyki pozwalającą
na zaplanowanie i przeprowadzenie eksperymentu
diagnostycznego
Zna zaawansowane systemy pomiarowe wykorzystywane
w diagnostyce maszyn
Potrafi określić symptomy uszkodzenia maszyny oraz
najlepszą metodę diagnostyki
Potrafi przeprowadzić zadanie diagnostyki technicznej
z wykorzystaniem nowoczesnych systemów pomiarowych
oraz specjalistycznego oprogramowania
Potrafi samodzielnie zaplanować, opracować oraz
zaprezentować zadanie diagnostyki określonej maszyny
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. : 30 L.: 30
19. Treści kształcenia:
Wykład
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
SP
WT, WM
K_W22/3
SP
WT, WM
K_W10/1;
W15/1
SP, CL
WT, WM
K_W4/2
CL
L
CL, PS
L
K_U25/1;
U26/1
K_U11/1;
U12/1; U25/1
OS
L
K_K1/1;
K2/1; K4/2;
K6/1
Potrzeba diagnostyki maszyn, możliwości badania stanu maszyny, rola diagnostyki w cyklu życiu maszyny,
złożoność systemów produkcyjnych, zbiór metod i środków diagnostyki, procesy resztkowe, aspekty ekonomiczne i
niezawodnościowe diagnostyki.
Diagnostyka wibroakustyczna: źródła procesów wibroakustycznych (niewyważenie, nieosiowość wałów, sprzęgła,
luzy, przekładnie zębate, łożyska toczne, kawitacja), miary sygnałów wibroakustycznych, dobór metody pomiaru
i czujników pomiarowych, przetwarzanie sygnałów wibroakustycznych w dziedzinie czasu i częstotliwości,
wnioskowanie diagnostyczne, przykłady zastosowania diagnostyki wibroakustycznej w przemyśle.
Defektoskopia ultradźwiękowa: ultradźwięki, podstawy teoretyczne badań ultradźwiękowych, wytwarzanie i pomiar
fal ultradźwiękowych, głowice i defektoskopy ultradźwiękowe, metody badań ultradźwiękowych, identyfikacja i
ocena rozmiaru wad.
Omówienie narzędzia programistycznego LabVIEW Sound&Vibration. Wybór algorytmu przetwarzania sygnału
diagnostycznego w zależności od jego charakteru (okresowy, nieokresowy, stały lub zmienny w czasie itp.). Analiza
czasowo-częstotliwościowa STFT (Short-Time Fourier Transform), wykorzystanie analizy falkowej. Przykłady
wykorzystania LabVIEW Sound&Vibration w analizie rzędów. Wykorzystanie nowoczesnych systemów
pomiarowych oraz narzędzi programistycznych w diagnostyce technicznej maszyn. Programowanie platform
sprzętowych z systemem czasu rzeczywistego i układami FPGA (CompactRIO, sbRIO).
Termowizja i termometria w podczerwieni: podstawy teoretyczne pomiarów termowizyjnych (promieniowanie
cieplne, emisyjność), techniczne ciała czarne, detektory promieniowania cieplnego, pomiary pirometryczne, budowa
i zasada działania kamer termowizyjnych, typy i zastosowania kamer termowizyjnych, błędy pomiarów
termowizyjnych, ocena parametrów metrologicznych i kalibracja kamer termowizyjnych. Standaryzacja pomiarów
w diagnostyce technicznej.
Diagnostyka termowizyjna: zjawiska cieplne w maszynach, procedury badań diagnostycznych, dobór elementów
toru pomiarowego, termowizja bierna, termowizja aktywna, termowizja impulsowa, termowizja impulsowo-fazowa,
termowizja synchroniczna, wibrotermografia. Metody i algorytmy przetwarzania obrazów termowizyjnych.
Przetwarzanie w dziedzinie częstotliwości, analiza falkowa.
Diagnostyka wizyjna: budowa systemu wizyjnego, dobór parametrów systemu wizyjnego (sensor, optyka,
oświetlenie), kalibracja systemu wizyjnego, akwizycja obrazu cyfrowego, metody analizy obrazów, metody i
algorytmy przetwarzania obrazów dla wykrywania i oceny stanu uszkodzeń maszyn. Wykorzystanie metod
segmentacji, operacji morfologicznych, transformaty Fouriera, ekstrakcji cech oraz metod statystycznych.
Wykorzystanie oprogramowania LabVIEW IMAQ.
Zajęcia laboratoryjne
1. Defektoskopia ultradźwiękowa.
2. Systemy online diagnostyki wibracyjnej maszyn.
3. Pomiary drgań maszyn i przetwarzanie sygnałów wibracyjnych (LV Sound&Vibration). Budowa systemu
diagnostycznego dla wybranego modelu obiektu rzeczywistego. Wykorzystanie pomiaru prędkości obrotowej i
drgań, projekt w LabVIEW do analizy rzędów, bazujący na rzeczywistych sygnałach pomiarowych z wyżej
wymienionego obiektu.
4. Badania nieniszczące z wykorzystaniem termografii aktywnej. Budowa systemu diagnostycznego dla
rzeczywistego obiektu. Opracowanie procedury diagnostycznej.
5. Analiza i przetwarzanie obrazów termowizyjnych. Wykorzystanie oprogramowania LabVIEW IMAQ.
6. Diagnostyka wizyjna - wizja maszynowa (LV IMAQ). Opracowanie i przeprowadzenie szeregu eksperymentów
wykorzystujących metody przetwarzania obrazów w diagnostyce technicznej.
7. Platforma sbRIO i cRIO w systemach diagnostyki, część 1. Instalowanie wymaganego oprogramowania i
sterowników. Konfiguracja platformy cRIO oraz sbRIO w programie MAX – Measurement and Automation
Explorer. Tworzenie projektu LabVIEW z wykorzystaniem Scan Mode Interface, przesył danych pomiędzy
platformą cRIO/sbRIO a komputerem PC.
8. Platforma sbRIO i cRIO w systemach diagnostyki, część 2. Programowanie z wykorzystaniem FPGA Interface.
Budowa systemu diagnostycznego dla wybranego modelu obiektu rzeczywistego.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1. Cempel C.: Diagnostyka wibroakustyczna maszyn, PWN, Warszawa 1989r.
2. Cholewa W., Kaźmierczak J.: Diagnostyka techniczna maszyn. Przetwarzanie cech sygnałów, Skrypty
uczelniane Politechniki Śląskiej nr 1693, Gliwice, 1992
3. Cholewa W., Moczulski W.: Diagnostyka technicza maszyn. Pomiary i analiza sygnałów, Skrypty uczelniane
Politechniki Śląskiej nr 1758, Gliwice, 1993.
4. Minkina W.: Pomiary termowizyjne – przyrządy i metody. Wyd. Pol. Cz., Częstochowa, 2004.
5. Madura H.: Pomiary termowizyjne w praktyce, PAK, 2004.
6. Więcek B., De Mey G.: Termowizja w podczerwieni. Podstawy i zastosowania. PAK, 2011.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Lewińska - Romicka A.: Badania nieniszczące, podstawy defektoskopii WNT, Warszawa 2001
2. D. Świsulski: Komputerowa technika pomiarowa. Oprogramowanie wirtualnych przyrządów pomiarowych w
LabVIEW, PAK, 2006.
3. Materiały z wykładów.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/0
0/0
30/30
60/30
24. Suma wszystkich godzin: 90
25. Liczba punktów ECTS: 3
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 2
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)