Optomechatronic technologies applied in innovative industry

• Autorzy: Giesko T. , Mazurkiewicz A.

Warianty tytułu

PL

Technologie optomechatroniczne w innowacyjnym przemyśle

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A priority for enhancing innovation and competitiveness in industry is the implementation of innovative optomechatronic solutions, which, coupled with automation and robotisation of manufacturing processes, ensure increased production efficiency, and increased product quality. The qualities of optomechatronic systems are derived from the principles of photonic sensors and the use of information encoded in the image. Thanks to the rapid progress of research and development in the field of optomechatronics, realized in research and development units, it is possible to implement advanced systems for the multiparametric quality inspection of manufacturing processes in industry. The article presents an overview of achievements in the field of basic research and the research and development of optomechatronic technologies. Some selected examples of automated optical inspection systems and solutions that incorporate innovative optomechatronic technologies are discussed. The summary shows trends in the development of optomechatronic technologies for the needs of innovative industry aimed, among others, at the development of material technologies for the production of high resolution sensor structures, imaging methods in various electromagnetic spectrum ranges, and the development of intelligent image processing and image analysis algorithms.

PL

Priorytetowe znaczenie dla podwyższania innowacyjności i konkurencyjności w przemyśle ma wdrażanie innowacyjnych rozwiązań z obszaru optomechatroniki, co w połączeniu z automatyzacją i robotyzacją procesów wytwarzania zapewnia zwiększenie efektywności produkcji i podwyższenie jakości wyrobów. Walory systemów optomechatronicznych wynikają z zasad działania sensorów fotonicznych i możliwości wykorzystania informacji zakodowanej w obrazie. Dzięki szybkim postępom prac badawczo-rozwojowych w obszarze optomechatroniki, realizowanych w jednostkach naukowo-badawczych, możliwe są wdrożenia zaawansowanych systemów do wieloparametrycznej kontroli jakości procesów wytwarzania w przemyśle. W artykule przedstawiono przegląd osiągnięć w obszarze badań podstawowych oraz prac badawczo-rozwojowych dotyczących technologii optomechatronicznych. Omówiono wybrane przykłady autorskich rozwiązań systemów automatycznej optycznej inspekcji, w których zastosowano innowacyjne technologie optomechatroniczne. W podsumowaniu przedstawiono trendy rozwoju technologii optomechatronicznych na potrzeby innowacyjnego przemysłu, ukierunkowane m.in. na rozwój technologii materiałowych do wytwarzania struktur sensorów o wysokiej rozdzielczości, metody obrazowania w różnych zakresach widma elektromagnetycznego oraz rozwój inteligentnych algorytmów przetwarzania i analizy obrazów.

Słowa kluczowe

EN

innovative industry; optomechatronic technologies; knowledge transfer

PL

przemysł innowacyjny; technologie optomechatroniczne; transfer wiedzy

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 2
• Strony: 25--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., zdj.

Twórcy

autor

Giesko T.

• Institute for Sustainable Technologies - PIB, Radom, Poland, ul. Pułaskiego 6/10

autor

Mazurkiewicz A.

• Institute for Sustainable Technologies - PIB, Radom, Poland, ul. Pułaskiego 6/10

Bibliografia

• 1. Cho H.: Opto-mechatronic systems handbook. CRC Press Taylor&Francis Group, 2003.
• 2. Hosaka H., Katagiri Y., Hirota T., Itao K.: Micro- optomechatronics. Marcel Dekker, Inc., 2005.
• 3. Janabi-Sharifi F., Cho H., Fukuda T.: Guest Editorial Introduction to the Focused Section on Optomechatronics. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 15, no. 4, pp. 493-500, 2010.
• 4. Giesko T.: Metodyka projektowania i implementacji innowacyjnych systemów optomechatronicznych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2013.
• 5. Mazurkiewicz A. (Ed.): Techniczne wspomaganie zrównoważonego rozwoju. Kierunki badawcze i aplikacyjne. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2011.
• 6. Rosati G., Boschetti G., Biondi A., Rossi A.: Real- time defect detection on highly reflective curved surfaces. Optics and Lasers in Engineering, vol. 47, no. 3-4, pp. 379–384, 2009.
• 7. Pernkopf F., O'Leary P.: Visual Inspection of Machined Metallic High-Precision Surfaces. EURASIP Journal on Applied Signal Processing, no. 7, pp. 667-678, 2002.
• 8. Reiner J.: Identyfikacja i modelowanie optyczne systemów wizyjnej kontroli jakości wytwarzania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2013.
• 9. Höfer S., Burke J., Heizmann M.: Infrared deflectometry for the inspection of diffusely specular surfaces. Advanced Optical Technologies, vol. 5, pp. 377-387, 2016.
• 10. Szydłowski M., Powałka B., Matuszak M., Kochmański P.: Machine vision micro-milling tool wear inspection by image reconstruction and light reflectance. Precision Engineering, vol. 44, pp. 236-244, 2016.
• 11. Tao X., Cho H.: Increasing the Visibility for Observing Micro Objects with the Variable View Imaging System. International Journal of Optomechatronics, vol. 6, no. 1, pp. 71-91, 2012.
• 12. Gong Y., Johnston R.S., Melville C.D., Seibel E.J.: Axial-Stereo 3-D Optical Metrology for Inner Profile of Pipes Using a Scanning Laser Endoscope. International Journal of Optomechatronics, vol. 9, no. 3, pp. 238-247, 2015.
• 13. Ghidoni S., Antonello M., Nanni L., Menegatti E.: A thermographic visual inspection system for crack detection in metal parts exploiting a robotic workcell. Robotics and Autonomous Systems, vol. 74, pp. 351-359, 2015.
• 14. Rogalski A.: Recent progress in infrared detector technologies. Infrared Physics & Technology, vol. 54, pp. 136-154, 2011.
• 15. Fidali M.: Metodyka termograficznej diagnostyki obiektów technicznych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2013.
• 16. Garbacz P., Giesko T., Mazurkiewicz A.: Inspection method of aluminium extrusion process. Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 15, pp. 631-638, 2015.
• 17. Mężyk J., Giesko T.: Systemy optoelektroniczne do monitorowania procesów wytwarzania zaawansowanych technologicznie zespoleń materiałowych, [w:] Zaawansowane technologie mechatroniczne wspomagające procesy eksploatacji i wytwarzania obiektów technicznych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, 2015, Radom, pp. 63-80.
• 18. Garbacz P., Giesko T., Czajka P., Mazurkiewicz A.: Vision System for Inspection of Glass Furnace Structure, in Automation 2017. ICA 2017. Advances in Intelligent Systems and Computing. Springer, 2017, vol. 550, pp. 408-417.
• 19. Wen X., Song K., Niu M., Dong Z., Yan Y.: A three- dimensional inspection system for high temperature steel product surface sample height using stereo vision and blue encoded patterns. Optik, vol. 130, pp. 131-148, 2017.
• 20. Song H.-J., Nagatsuma T.: Handbook of Terahertz Technologies. Devices and Applications. Taylor & Francis Group, LLC, 2015.
• 21. Jepsen P.U., Cooke D.G., Koch M.: Terahertz spectroscopy and imaging - Modern techniques and applications. Laser Photonics Review, vol. 5, no. 1, pp. 124-166, 2011.
• 22. Garbacz P.: Terahertz imaging - principles, techniques, benefits, and limitations. Problemy Eksploatacji. Maintenance Problems, no. 1, pp. 81-92, 2016.
• 23. Zhu R., Jing R., Cheng Y.: Simulation and experimental studies of a double-fibre angular displacement sensor. Optics & Laser Technology, vol. 89, pp. 168-172, 2017.
• 24. Chen Y.-T., Lin W.-C., Liu C.-S.: Design and experimental verification of novel six-degree-of freedom geometric error measurement system for linear stage. Optics and Lasers in Engineering, vol. 92, pp. 94-104, 2017.
• 25. Chang Y.-T., Yen C.-T., Wu Y.-S., Cheng H.-C.: Using a Fibre Loop and Fibre Bragg Grating as a Fibre Optic Sensor to Simultaneously Measure Temperature and Displacement. Sensors, vol. 13, no. 5, pp. 6542-6551, 2013.
• 26. Levi A., Piovanelli M., Furlan S., Mazzolai B., Beccai L.: Soft, Transparent, Electronic Skin for Distributed and Multiple Pressure Sensing. Sensors, vol. 13, no. 5, pp. 6578-6604, 2013.
• 27. Zhou F., Zappa E., Chen L.-C.: Geometrical Vision Measurement in Mechanical Engineering. Hindawi Publishing Corporation, 2014.
• 28. Sioma A.: Systemy wizyjne 3D w automatyzacji kontroli jakości wytwarzania. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2016.
• 29. Garbacz P., Czajka P.: Vision techniques for the inspection of tableware glass products. Problemy Eksploatacji. Maintenance Problems, vol. 103, no. 4, pp. 17-29, 2016.
• 30. Mishra K., van den Ende D., Mugele F.: Recent Developments in Optofluidic Lens Technology. Micromachines, vol. 7, no. 102, pp. 1-24, 2016.
• 31. Sischka N., Ventura M.: Looking at liquid lenses. [Online]. http://www.vision-systems.com/articles/ print/volume-20/issue-2/features/looking-at- liquid-lenses.html, (2017).
• 32. Huang S.-H., Pan Y.-C.: Automated visual inspection in the semiconductor industry: A survey. Computers in Industry, vol. 66, pp. 1-10, 2015.
• 33. Medathati N.V.K., Neumann H., Masson G.S., Kornprobst P.: Bio-inspired computer vision: Towards a synergistic approach of artificial and biological vision. Computer Vision and Image Understanding, vol. 150, pp. 1-30, 2016.
• 34. Malamas E.N., Petrakis E.G.M., Zervakis M., Petit L., Legat J.D.: A survey on industrial vision systems, applications and tools. Image and Vision Computing, vol. 21, pp. 171-188, 2003.
• 35. Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Projekt badawczy zamawiany nr PW-004/ITE/10/2005 „Systemy wieloparametrycznej kontroli wyrobów w procesie produkcji z wykorzystaniem metod inspekcji optycznej”. Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Radom, Raport końcowy, Radom 2007.
• 36. Mazurkiewicz A., Poteralska B. (Eds.): Systemy transferu i komercjalizacji innowacyjnych rozwiązań technologicznych. Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB, Radom, 2015.
• 37. Terasense. Terahertz imaging. [Online]. http://tera-sense.com/products/thz-scanner/, (2017).

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).