2005-Xlecie KISu - Horikografia

ŁUKASZ MAZURKIEWICZ, ROBERT BANASIAK, RADOSŁAW WAJMAN,
TOMASZ DYAKOWSKI
HORIKOGRAFIA POJEMNOŚCIOWA - NOWE PODEJŚCIE DO TOMOGRAFII
CAPACITANCE HORIKOGRAPHY – NEW APPROACH TO PROCESS
TOMOGRAPHY
Streszczenie: W ostatnich latach techniki tomograficzne zyskały akceptację jako wartościowe
narzędzie na potrzeby kontroli i monitorowania procesów przemysłowych. Klasyczne podejście w
dziedzinie tomografii przewiduje rekonstrukcję dwuwymiarowego obrazu przekroju procesu.
Ponieważ większość procesów przemysłowych przebiega w przestrzeni trójwymiarowej, naturalnym
dążeniem w tomografii procesowej powinno być przejście z dwu- do trójwymiarowej wizualizacji
procesu. Generalnie obrazowanie 3D może być osiągnięte w interesującej autorów tomografii
pojemnościowej dwojako. Pierwszy sposób (nazwany potocznie 2.5D) wykorzystuje kilka
niezależnych zestawów czujników dostarczających serii dwuwymiarowych obrazów. Obrazy te są
następnie interpolowane w obraz trójwymiarowy. Identyczna metoda jest powszechnie
wykorzystywana w aplikacjach tomografii medycznej. Drugi sposób, będący tematem tego artykułu,
polega na bezpośredniej rekonstrukcji 3D, podczas której wszystkie elektrody czujnika są
wykorzystywane jednocześnie celem otrzymania w pełni trójwymiarowego obrazu. W ten sposób
tomografia ewoluuje z klasycznego definicji dwuwymiarowej do rzeczywistego i bezpośredniego
obrazowania 3D – określanego przez autorów mianem horikografii. W artykule przedyskutowano, w
oparciu o przykłady, problemy związane z konstrukcją czujnika pojemnościowego 3D, procesem
rekonstrukcji, pomiarami oraz trójwymiarową wizualizacją obrazu.
Abstract: Tomographic techniques have been widely accepted as a valuable tool for process control
and monitoring. Classic tomographic approach is to reconstruct 2D image of process cross section.
However most processes take place in a 3D space, so a natural way for process tomography is the
transition from 2D to 3D process representation. The proper imaging in 3D process space can be
achieved using 3D image reconstruction. Generally such 3D image can be obtained in two different
ways. First one (called by authors 2.5D) is to use a few independent 2D images and to interpolate
them into 3D image. This method has been widely used in medical applications of tomography for
many years. Second method and the subject of this paper is “real” three-dimensional reconstruction,
where sensors provide three-dimensional measurements and 3D image is directly obtained during
reconstruction process. This way process tomography has evolved from classic 2D cross-sectional
definition to real and direct 3D imaging – defined by authors as horikography. The paper presents
authors’ work on 3D capacitance tomography system including issues concerned about sensor layout,
reconstruction, measurement and 3D visualization.
1