Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An intelligent sensor platform with an open architecture for monitoring and controlling cyber-physical

Rymarczyk Tomasz, Król Krzysztof, Zawadzki Andrzej, Oleszek Michał, Kłosowski Grzegorz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 3

141--145

EN

The work includes the process of developing intelligent sensors, intelligent mechanisms for monitoring and controlling industrial processes using modern measurement techniques, process tomography, vision systems, motion and temperature sensors, as well as advanced data processing methods.

PL

Praca obejmuje proces opracowania inteligentnych czujników, inteligentnych mechanizmów monitorowania i sterowania procesami przemysłowymi z wykorzystaniem nowoczesnych technik pomiarowych, tomografii procesowej, systemów wizyjnych, czujników ruchu i temperatury, a także zaawansowanych metod przetwarzania danych.

2

Maintenance of industrial reactors supported by deep learning driven ultrasound tomography

Kłosowski Grzegorz, Rymarczyk Tomasz, Kania Konrad, Świć Antoni, Cieplak Tomasz

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 1

138--147

EN

Monitoring of industrial processes is an important element ensuring the proper maintenance of equipment and high level of processes reliability. The presented research concerns the application of the deep learning method in the field of ultrasound tomography (UST). A novel algorithm that uses simultaneously multiple classification convolutional neural networks (CNNs) to generate monochrome 2D images was developed. In order to meet a compromise between the number of the networks and the number of all possible outcomes of a single network, it was proposed to divide the output image into 4-pixel clusters. Therefore, the number of required CNNs has been reduced fourfold and there are 16 distinct outcomes from single network. The new algorithm was first verified using simulation data and then tested on real data. The accuracy of image reconstruction exceeded 95%. The results obtained by using the new CNN clustered algorithm were compared with five popular machine learning algorithms: shallow Artificial Neural Network, Linear Support Vector Machine, Classification Tree, Medium k-Nearest Neighbor classification and Naive Bayes. Based on this comparison, it was found that the newly developed method of multiple convolutional neural networks (MCNN) generates the highest quality images.

PL

Monitorowanie procesów przemysłowych jest ważnym elementem zapewniającym właściwą eksploatację urządzeń i wysoki poziom niezawodności procesów. Prezentowane badania dotyczą zastosowania metod głębokiego uczenia w obszarze eksploatacji zbiornikowych reaktorów przemysłowych. W procesach przemysłowych opartych na reakcjach chemicznych zachodzących wewnątrz procesowej tomografii ultradźwiękowej (UST). Opracowano nowatorski algorytm wykorzystujący jednocześnie wiele klasyfikacyjnych splotowych sieci neuronowych (CNN) do generowania monochromatycznych obrazów 2D. Aby osiągnąć kompromis między liczbą sieci a liczbą wszystkich możliwych wyników pojedynczej sieci, zaproponowano podział obrazu wyjściowego na klastry 4-pikselowe. W związku z tym liczba wymaganych CNN została czterokrotnie zmniejszona i istnieje 16 różnych wyników z jednej sieci. Nowy algorytm został najpierw zweryfikowany przy użyciu danych symulacyjnych, a następnie przetestowany na danych rzeczywistych. Dokładność rekonstrukcji obrazu przekroczyła 95%. Wyniki uzyskane przy użyciu nowego algorytmu klastrowego CNN zostały porównane z pięcioma popularnymi algorytmami uczenia maszynowego: płytką sztuczną siecią neuronową, maszyną liniowego wektora wsparcia, drzewem klasyfikacji, klasyfikacją średniego k-najbliższego sąsiada i naiwnym Bayesem. Na podstawie tego porównania stwierdzono, że nowo opracowana metoda wielu splotowych sieci neuronowych (MCNN) generuje obrazy o najwyższej jakości.

3

Manufacturing planning and control system using tomographic sensors

Niderla K., Rymarczyk T., Sikora J.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2018

|

T. 8, nr 3

29--34

EN

The article presents an idea of a production process control system. Advanced automation and control of production processes play a key role in maintaining competitiveness. The proposed solution consists of sensor networks for measurement process parameters, production resources and equipment state. The system uses wired and wireless communication, which gives possibility to acquisition data from existing in enterprise sensors and systems as well as acquisition data from new systems and sensors used to measure all processes, starting from production preparation to the final product. The solution contains process tomography sensors based on electrical capacitance tomography, electrical impedance tomography and ultrasound tomography. The use of tomographic methods enables to manage the intelligent structure of the companies in terms of processes and products. Industrial tomography enables observation of physical and chemical phenomena without the need to penetrate inside. It will enable the optimization and autooptimization of design processes and production. Such solutions can operate autonomously, monitor and control measurements. All sensors return to the system continuous data about state of processes in some technologically closed objects like fermenters. Process tomography can also be used to acquisition data about a flow of liquids and loose ingredients in pipeline based on transport systems. Data acquired from sensors are collected in data warehouses in order to future processing and building the knowledge base. The results of the data analysis are showed in user control panels and are used directly in the control of the production process to increase the efficiency and quality of the products. Control methods cover issues related to the processing of data obtained from various sensors located at nodes. Monitoring takes place within the scope of acquired and processed data and parameter automation.

PL

W artykule przedstawiono ideę systemu kontroli procesu produkcyjnego. Zaawansowana automatyzacja i kontrola procesów produkcyjnych odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu konkurencyjności. Proponowane rozwiązanie składa się z sieci czujników do pomiaru parametrów procesu, zasobów produkcyjnych i stanu wyposażenia. System wykorzystuje komunikację przewodową i bezprzewodową, która umożliwia pozyskiwanie danych z istniejących w przedsiębiorstwach czujników i systemów, a także pozyskiwanie danych z nowych systemów i czujników używanych do pomiaru wszystkich procesów, począwszy od przygotowania produkcji do produktu końcowego. Rozwiązanie zawiera czujniki tomografii procesowej oparte na elektrycznej tomografii pojemnościowej, elektrycznej tomografii impedancyjnej i tomografii ultradźwiękowej. Zastosowanie metod tomograficznych umożliwia zarządzanie inteligentną strukturą firm pod względem procesów i produktów. Tomografia przemysłowa umożliwia obserwację zjawisk fizycznych i chemicznych bez potrzeby penetracji wewnątrz. Umożliwi to optymalizację i automatyczną procesów projektowych i produkcji. Takie rozwiązania mogą działać autonomicznie, monitorować i kontrolować pomiary. Wszystkie czujniki przekazują do systemu ciągłe dane o stanie procesów w niektórych technologicznie zamkniętych obiektach, takich jak fermentory. Tomografia procesowa może być również wykorzystywana do pozyskiwania danych o przepływie płynów i luźnych składników w rurociągu w oparciu o systemy transportowe. Dane uzyskane z czujników gromadzone są w hurtowniach danych w celu ich dalszego przetwarzania i budowania bazy wiedzy. Wyniki analizy danych są wyświetlane w panelach sterowania użytkownika i są wykorzystywane bezpośrednio w kontroli procesu produkcyjnego w celu zwiększenia wydajności i jakości produktów. Metody kontroli obejmują zagadnienia związane z przetwarzaniem danych uzyskanych z różnych czujników zlokalizowanych w węzłach. Monitorowanie odbywa się w ramach pozyskanej i przetwarzanej automatyzacji danych i parametrów.

4

Idea of parametric and semantic open platform smart devices sensor

Rymarczyk T., Kłosowski G., Adamkiewicz P., Duda K., Szumowski J., Tchórzewski P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2017

|

T. 7, nr 1

96--100

EN

The parametric and semantic model of open platform of intelligent devices and sensor technologies based on tomography in cyber-physical selfmonitoring system contains: new techniques of conducting measurements and construction of novel intelligent measurement devices, system's structure along with communication interface, unique algorithms for data optimization and analysis, algorithms for image reconstruction and technological processes monitoring, cyber-physical system's prototype.

PL

Parametryczno-semantyczny model otwartej platformy inteligentnych urządzeń sensorowych został oparty na technologiach tomograficznych. W samo-monitorującym się systemie cyber-fizycznym zastosowano nowe techniki pomiarowe i konstrukcje inteligentnych urządzeń pomiarowych. Proponowane rozwiązanie prototypu systemu cyber-fizycznego składa się z interfejsu komunikacyjnego, unikalnych algorytmów do optymalizacji i analizy danych oraz systemu monitoringu procesów logistyczno-technologicznych.

5

Parameter Measurements of Moving Gas Bubbles Using Image Tomography Title

Rząsa M. R.

Image Processing & Communications

|

2016

|

Vol. 21, no. 3

5--14

EN

The paper presents an idea of a new measuring method based on image tomography. This method focuses on registration of images of bubbles moving in two perpendicular directions. Two images are used for determination of the center of mass, movement trajectory and local velocities. Volume and area of bubbles are defined by using approximation of the bubble shape with the known geometric figures. The paper also presents the algorithm of reconstruction of the bubble shapes and movement trajectories, as well as exemplary test results. The obtained results were compared with empirical correlations in the published literature.

6

Systemy tomografii procesowej w bezinwazyjnych pomiarach diagnostycznych

Rymarczyk T.

Inżynieria Bezwykopowa

|

2014

|

nr 1

66-72

PL

Tomografia procesowa jest przedmiotem ciągłych badań i nie jest jeszcze w pełni wykorzystywana. Rozwijane są różne możliwości i sposoby zbierania danych. Badane i wprowadzane są nowe algorytmy konstrukcji obrazu. W celu uzyskania lepszej rozdzielczości obrazu w wielu ośrodkach naukowych na świecie prowadzi się ciągłe prace nad ulepszeniem sposobu zbierania danych i poprawy algorytmów konstrukcji rozkładu elektrycznych parametrów materiałowych.

EN

Process tomography, a subject for continuous researches, is still under-geared. Various potentials along with the manners for data collection have been developed. New algorithms for picture structure have been tested and implemented. In order to obtain better picture resolution, plenty of world-wide scientific centers carry out continuous researches for enhancement the manners for data collection and improvement the algorithms for the distribution of electric material parameters.

7

Laboratorium tomografii procesowej im. prof. Tomasza Dyakowskiego w Katedrze Informatyki Stosowanej

Sankowski D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2010

|

z. 121

67-75

PL

W artykule przedstawiony został zakres badań oraz osiągnięcia pracowników Katedry Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej w dziedzinie Tomografii Procesowej. Zespól naukowców Katedry Informatyki Stosowanej pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Dominika Sankowskiego w składzie dr hab. W. Mosorow, dr inż. L. Babout, dr inż. R. Banasiak, dr inż. Z. Chaniecki, dr inż. K. Grudzień, dr inż. M. Janaszewski, dr inż. J. Nowakowski, dr inż. A. Romanowski, dr inż. R. Wajman oraz mgr inż. J. Betiuk, mgr inż. Bartosz Matusiak, mgr inż. Tomasz Jaworski, mgr inż. Paweł Kapusta i mgr inż. Michał Majchrowicz realizuje badania w ramach projektu międzynarodowego pt. „Development of Excellence in Non-Invasive Diagnostic System for Industrials and Scientific Applications" o akronimie: DENIDIA, prowadzony w ramach 6. PR - Mobility - Marie Curie Host Fellowships for the Transfer of Knowledge na podstawie kontraktu zawartego z Commission of the European Communities - Research Directorate-General o nr MTKD-CT-2006-039546. W ramach tego projektu w Katedrze zbudowane zostało jedno z najnowocześniejszych Loboratoriów Naukowych na świecie. Prace naukowe w dziedzinie tomografii procesowej były wielokrotnie nagradzane oraz wyróżniane na licznych międzynarodowych wystawach innowacji i wynalazków.

EN

This paper presents summary of research of Process Tomography research group (TomoKIS) in the Computer Engineering Department. The members of the group are: Prof. Dominik Sankowski - leader of the group, W. Mosorow, PhD, DSc, L. Babout PhD, R. Banasiak PhD, Z. Chaniecki PhD, K. Grudzien PhD, M. Janaszewski PhD, J. Nowakowski PhD, A. Romanowski PhD, R. Wajman PhD and MSc: J. Betiuk, B. Matusiak, T. Jaworski, P. Kapusta, M. Majchrowicz. Within the frame of the 4-year FP6 Marie Curie Transfer of Knowledge DENIDIA project the new process tomography lab was built. This is one of the most modern process tomography labs in the world. Results of the research was awarded with many international prizes.

8

International collaboration of Computer Engineering Department in process tomography field

Sankowski D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2010

|

z. 121

55-66

EN

Paper describes Computer Engineering Department (CED) activities in international collaboration in process tomography field. It presents chronologically, the history of transfer of knowledge, incoming and outgoing staff mobility between CED and other European and world tomography research centres. History dates back to beginning of process tomography development research of the CED team in year 2000, when collaboration with Professors Andrzej Pląskowski, Tomasz Dyakowski in tomography field was established. Summarized significant of CED activities in process tomography world is 7th World Congress on Industrial Process Tomography which will organise by CED in 2013.

PL

Artykuł prezentuje obszary współpracy międzynarodowej Katedry Informatyki Stosowanej w dziedzinie tomografii procesowej. Przedstawia chronologicznie przebieg transferu wiedzy zrealizowany przez naukowców wyjeżdżających do znanych i cenionych ośrodków naukowych tomografii procesowej oraz przyjeżdżających do Katedry Informatyki Stosowanej. Informacje obejmują również początkowy okres współpracy z prof. Andrzejem Pląskowskim i prof. Tomaszem Dyakowskim, współpraca z którymi zapoczątkowała badania w dziedzinie tomografii procesowej. Artykuł podsumowuje osiągnięcia Katedry Informatyki Stosowanej w dziedzinie tomografii procesowej, a jednym z nich jest organizacja przez Katedrę 7. Światowego Kongresu Tomografii Procesowej w 2013 roku.

9

DENIDIA project: a Marie Curie action to increase excellence in hardware and software development related to tomography applications

Babout L., Sankowski D.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2010

|

z. 121

45-53

EN

This paper summarizes the 4-year FP6 Marie Curie Transfer of Knowledge project, in terms of recruitment/secondment strategy, scientific organization and achievements related to tomography. Emphasis is placed on the interaction between different research areas that has been thought in order to increase the level of expertise of the Computer Engineering Department in the field of tomography, both concerning hardware and software applications.

PL

W artykule przedstawiono podsumowanie Transferu Wiedzy dokonanego w ramach projektu Marie Curie ToK 6PR trwającego 4 lata. W okresie tym rekrutacja badaczy przyjeżdżających oraz oddelegowanie naukowców Katedry Informatyki Stosowanej do Zagranicznych Instytucji Partnerskich pozwoliło zwiększyć potencjał naukowy pracowników Katedry w zakresie tomografii procesowej. Nacisk na interdyscyplinarność badań naukowych prowadzonych w Katedrze, podniósł poziom wiedzy pracowników w Katedrze Informatyki Stosowanej w dziedzinie tomografii dotyczącej zarówno sprzętu, jak i oprogramowania.

10

Wpływ metody wyznaczania mapy czułości na jakość obrazu otrzymywanego z tomografu optycznego

Rząsa M.

Napędy i Sterowanie

|

2010

|

R. 12, nr 5

108-113

PL

Obecnie coraz większe zastosowanie w pomiarach przemysłowych znajduje tomografia procesowa. Jednym z rozwiązań jest tomograf optyczny. Znalazł on zastosowanie w badaniu przepływów dwufazowych, jak i w układach wymagających dużej szybkości działania. W pracy przedstawiono budowę tomografu optycznego składającego się z pięciu projekcji oraz przestawiono algorytm rekonstrukcji obrazu. Istotnym elementem mającym wpływ na jakość rekonstrukcji jest mapa czułości. Przedstawiono ideę generowania map czułości dla trzech różnych algorytmów, na podstawie których przedstawiono wyniki rekonstrukcji dla obrazu poruszających się pęcherzyków gazu w cieczy.

EN

Process tomography is becoming more and more popular in industrial measurement applications. Optical tomograph is one of the possible solutions. It is applied in two-phase flow examinations as well as in systems requiring high operational speed. The paper presents optical tomograph structure consisting of five projections and picture reproduction algorithm. Sensitivity chart is an important component having impact on reproduction quality. Sensitivity chart generation idea is shown for three different algorithms, which are the basis to show reproduction results for pictures of gas bubbles moving in liquid.

11

Elektryczny tomograf pojemnościowy IREna

Radzik B. A., Szabatin R., Mirkowski J., Smolik W., Olszewski T.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2009

|

Vol. 50, nr 4

126-129

PL

W artykule przedstawiono nową konstrukcję Elektrycznego Tomografu Pojemnościowego, w którym zastosowano metodę pomiarową AC. Dzięki zastosowaniu detektora synchronicznego w torze pomiaru zyskano znaczne polepszenie parametrów pomiarowych dla femtofaradowych pojemności. Otrzymane obrazy prętowych fantomów uzyskane przy wykorzystaniu 16-elektrodowej sondy i standardowego algorytmu Landwebera w pełni potwierdzają wysokiej jakości parametry pomiarowe tomografu IREna.

EN

The papers presents a new construction of Electrical Capacitance Tomograph (ECT) with AC-based measuring circuit. Due to synchronized detection circuit the parameters of femto-farad measurement was much better. The obtained images of rod phantoms based on 16-electrode sensors and standard Landweber algorithm fully confirmed the high quality measurement parameters of IREna tomograph.

12

Spatial and temporary modelling algorithms for electrical capacitance tomography data processing

Romanowski A.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 115

105-110

EN

This paper covers the theoretical approach and implementation of modelling and parameter estimation methods for processes examined with electrical capacitance tomography systems. Spatial modelling algorithms allow tomographic image reconstruction with the incorporation of the a priori knowledge to the process of inverse problem solution. Temporary modelling algorithms enable one to save temporary dependencies existing in the measurement data and additionally perform reconstructionless direct process parameters estimation. The performance of the developed algorithms was verified for simulation, static measurement data (phantoms) and real, dynamic industrial process measurement data.

PL

Algorytmy przedstawione w tym artykule stanowią przykład zastosowania nowych w tomografii procesowej technik statystycznych opierających się na podejściu stochastycznym. Niewielka liczba danych w postaci informacji pomiarowej pochodzącej z pojemnościowej tomografii procesowej używana jest do rozwiązania problemu odwrotnego przy wykorzystaniu do przetwarzania danych pomiarowych Twierdzenia Bayesa, łańcuchów Markowa i metod Monte Carlo. Zaimplementowane algorytmy modelowania przestrzennego mają za zadanie rekonstrukcję obrazów, natomiast algorytmy modelowania czasowego estymację zestawów parametrów zdefiniowanych w oparciu o zaproponowane dwuwymiarowe modele geometryczne wybranych procesów przemysłowych.

13

New image reconstruction method for capacitance process tomography

Wajman R.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 113

107-113

EN

In paper the image reconstruction process for electrical capacitance tomography (ECT) is presented. Many of algorithms in this process have become the standard in most industrial applications. Depending on the numerical calculation (linearization or finite-element-method MES) the images can be obtained fast but in poor quality or vice versa better quality but very slowly. Nevertheless, on the images can be seen a smoothing effect and lack of accuracy. The smooth sensitivity maps cause it. So far sensitivity maps were calculated according to geometrical consideration or by linear calculation as the change of capacitance as a result of the change of permittivity in the particular location. That is why the sensitivity is high close to the electrodes and rather low in the centre of the sensor. The novel method of calculation of sensitivity maps based on a finite-element-method (FEM) is introduced. That model is derived directly from linear (x-ray) tomography. The weighting matrices are calculated along the electrical field lines disturbed by the distribution of permittivity of the examined process. The results of implemented methods are presented. Simultaneously the differences between the standard and novel sensitivity maps are shown.

PL

Przedmiotem pracy jest proces rekonstrukcji obrazów dla potrzeb pojemnościowej tomografii procesowej (ECT). Zagadnienia tam poruszane skupiają się na metodzie Liniowej Projekcji Wstecznej (LBP) oraz iteracyjnych technikach rekonstrukcji obrazów, których implementacje stały się już standardem w większości aplikacji systemów tomografii pojemnościowej. Wadą większości z nich jest efekt wygładzania i mała dokładność rekonstruowanych obiektów. Przyczyną tego jest zjawisko nieliniowości pola elektrycznego, jak również w konsekwencji tego, stosowane w procesie rekonstrukcji obrazów macierze czułości, których metody wyznaczania nie uwzględniają oczywistego wpływu badanego materiału na zmiany pola elektrycznego. W pracy zaprezentowany został nowy model rekonstrukcji oparty na Metodzie Elementów Skończonych (MES). Pomysł został zaczerpnięty bezpośrednio z liniowej tomografii (promienie Roentgena), gdzie wagi macierzy czułości obliczane są wzdłuż promieni. Analogicznie w tomografie ECT macierze czułości mogą być wyznaczane metodami numerycznymi wzdłuż linii sił pola elektrycznego. Przedstawione zostały wyniki działania programu komputerowego rekonstruującego obrazy przy użyciu standardowych technik iteracyjnych (LBP, ART, IBP).

14

Application of process tomography for monitoring and controlling industrial processes

Mazurkiewicz Ł.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 113

75-80

EN

In the paper the new methods of obtaining 3D information about processes have been presented. Those methods are based on electrical tomography which is a well-developed branch of process tomography but till now it has been mainly used as a two-dimensional (2D) imaging technique. Presented methods provide 3D information using two different approaches. First one is based on processing of 2D images obtained from dual-plane tomography system. The second is based on direct 3D reconstruction. Both methods are derived from research performed on real industrial installations (two-phase gas-solid conveying system and pressure filter) with process tomography used as controlling means.

PL

Artykuł dotyczy przetwarzania wielowymiarowych danych pomiarowych z systemów tomografii elektrycznej w celu uzyskania przestrzennej informacji o wybranych procesach przemysłowych. Zaprezentowane zostały dwa podejścia do tego zagadnienia. Pierwsze opiera się na przetworzeniu przy użyciu metod korelacyjnych serii obrazów z dwupłaszczyznowego tomografu w celu uzyskania rozkładu pola wektorowego prędkości, co pozwala na monitorowanie procesu przepływu i zachodzących w jego trakcie zjawisk o charakterze przestrzennym. Drugie zaprezentowane podejście opiera się na zastosowaniu bezpośredniej rekonstrukcji trójwymiarowej rozkładu danego parametru materiału (konduktywności) przy użyciu zaproponowanych przez autora algorytmów, co umożliwia monitorowanie procesu filtracji ciśnieniowej.

15

3D visualisation algorithms in industrial electrical process tomography systems

Banasiak R.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2008

|

z. 113

29-37

EN

The research was focused on the novel 3D visualization algorithms development for Electrical Capacitance Tomography (ECT). Effective imaging in 3D process space may be achieved only using spatially acquired data and 3D image reconstruction. Spatial layout of measurement electrodes and new visualization algorithms are necessary. There are only few works on ECT 3D visualization in the state of the art. The proposed 3D sensors have simple layout with a small number of measurement electrodes and 3D image visualization process is typically performed using Finite Elements Method and artificial neural networks. Finite Elements Method is too slow for 3D ECT visualisation. Neural networks based reconstruction method is too complicated and not universal. Additionally there is a need for sensitivity matrix size decreasing due to problems of its storing and processing in computer memory. In order to solve problems mentioned above the new 3-dimensional layout of ECT sensor was developed and new visualisation algorithms were developed. Obtained results are promising.

PL

Tomografia procesowa jest młodą, dynamicznie rozwijającą się metodą diagnostyki przemysłowej. Unikalność tomografii procesowej ściśle związana jest z cechą nieinwazyjności. Obrazowanie tomograficzne pozwala obserwować strukturę wnętrza obiektu bez konieczności ingerowania do jego wnętrza. Metody tomograficzne początkowo stosowane były w celu wizualizacji dwuwymiarowej wnętrza procesu przemysłowego. Uzyskane dane pomiarowe umożliwiały dwuwymiarową konstrukcję obrazu przekroju przez wnętrze procesu. Jednakże wiele procesów przemysłowych posiada naturę 3D i wymaga zastosowania trójwymiarowej techniki obrazowania. W celu opracowania przemysłowego systemu wizualizacji 3D autor opracował przestrzenną strukturę czujnika pojemnościowego oraz algorytmy wizualizacji tomograficznej 3D, takie jak algorytm wyznaczania rozkładu potencjału elektrycznego w oparciu o metodę symulowanego ładunku, algorytm wyznaczania wartości macierzy wrażliwości dla węzłów siatki modelu czujnika. Opracowane algorytmy zostały zweryfikowane z użyciem systemu pomiarowego elektrycznej tomografii pojemnościowej zarówno w środowisku rzeczywistym, jak i na drodze symulacji i pozwoliły między innymi na znaczące przyspieszenie procesu konstrukcji obrazu 3D. Uzyskane rezultaty badań są obiecujące.

16

Przetwarzanie i analiza informacji wizyjnej o wybranych obiektach i procesach przemysłowych z wykorzystaniem kamery wideo oraz tomografii procesowej

Mosorov V.

Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka

|

2007

|

Z. 359

3-147

PL

Rozprawa stanowi podsumowanie prowadzonych przez autora prac dotyczących technik przetwarzania i analizy obrazów. Zagadnienia referowane w rozprawie obejmują zarówno opracowanie, jak i praktyczne zastosowanie metod analizy informacji wizyjnej z obrazów reprezentujących statyczne obiekty, jak również dynamiczne procesy technologiczne. Rozpatrywane obrazy są dostarczane przez różnego rodzaju urządzenia, takie jak kamery wideo oraz elektryczne tomografy procesowe. W rozprawie wykazano, że opracowane modele oraz metody analizy obrazów mogą być skutecznie stosowane do wyznaczania wybra- nych parametrów zarówno pojedyn- czych obiektów, jak i procesów przemysłowych. W części pracy dotyczącej analizy pojedynczych obrazów zaproponowa- no model reprezentacji obrazu nazwany szkieletem drzewa komponentów. Wykazano, że jest on niezmienny względem przesunięcia i obrotu obiektów obrazu, odporny na zakłócenia i może być skutecznie stosowany do celów kontekstowego wyszukiwania obrazów. Część pracy jest poświęcona zastosowaniom metod odkrywania struktur w obrazach z kamery wideo do monitorowania przebiegu procesów przemysłowych, między innymi oceny stopnia homogeniczności mieszaniny materiałów oraz do wykrywania defektów tekstury. W szystkie proponowane metody zastosowane w automatycznych systemach kontroli wizyjnej, mają tę zaletę, że nie zakłócają w jakikolwiek sposób samego procesu technologicznego. Ponadto rozwinięto istniejące i zaproponowano nowe metody analizy obrazów uzyskiwanych z tomografów przemysłowych. Zaproponowano metody wyznaczania prędkości przepływów mieszanin wielofazowych gaz-cząstki ciała stałego w systemie transportu pneumatycznego. Zaproponowana koncepcja kanałów wirtualnych zwiększa natomiast dokładność pomiaru przepływu masy i może być stosowana do monitorowa- nia zjawisk zachodzących wewnątrz instalacji. Koncepcja ta pozwala na wydobywanie informacji dotyczących struktur przepływu i jego dynamiki. Zaproponowano również metodę oceny procesu mieszania podczas przepływu pneumatycznego. Pokazano, że taka analiza może zostać użyta do monitorowania oraz diagnostyki istniejących systemów transportu pneumatycznego. Zaproponowane metody analizy obrazów tomograficznych mogą być pomocne w opracowaniu bardziej precyzyjnych mierników przepływów oraz umożliwiają zbudowanie wydajnych systemów transportu pneumatycznego.

EN

The present dissertation makes up the conclusion of works performed by the author, conceming image processing and analysis techniques. The problems reported in the dissertation include both the development and the practical use of the methods of the analysis of visual information from images representing static objects and dynamic technological processes. The considered images are captured by the various types of devices, such as video cameras and process tomographic systems. It is shown that proposed models and image analysis approaches can be effectively applied in the practice for extraction of chosen parameters from both single objects and industrial processes. The model of image representation named main stem of the component tree, was proposed in the work part conceming an analysis of single images. It was shown that it is invariant to shift and rotation of the image objects, resistant to the noise, and it can be effectively applied for purpose of the content-based image retrieval. The part of the work describes the applications of the structure extraction from images captured by video camera for monitoring of industrial processes particularly the evaluation of the homogeneity of the mixture of materials and texture defect detection. AlI proposed methods are applied in the automatic visual inspection systems and do not disturb the technological process in any way. Moreover, current methods were developed and the novel methods for analysis of the tomographic images captured by industrial tomographs were proposed. The methods to measure the velocity of the multiphase flows, such as solids/gas flows were proposed, whereas the proposed concept of virtual channels increases accuracy of the mass flow rate measurement. It can be applied to monitoring phenomena inside the installation. This concept enables obtaining information regarding the flow structures and its dynamics. The methodfor evaluation of the mixing process during the pneumatic flow was also proposed. It was shown that such analysis might be used for monitoring and diagnosing current systems of pneumatic conveying. The proposed methods of tomographic images analysis can be helpful in elaborating more accurate flowmeters and making possible design of the effective pneumatic conveying systems.

17

Algorithms of data processing and analysis in electrical capacitance tomography for diagnosis of selected industrial processes

Chaniecki Z.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2007

|

z. 111

5-12

EN

The aim of the dissertation was to elaborate algorithms of processing and visualisation of tomographic data for the monitoring and diagnosis of the phenomena occurring during selected industrial processes. Pneumatic conveying as well as the storage and discharge of silos from bulk solids was investigated. The results of the research are summarised in this paper.

PL

Celem rozprawy doktorskiej było opracowanie algorytmów przetwarzania i wizualizacji tomograficznych danych pomiarowych, monitorowania i diagnozowania stanów dynamicznych w silosach oraz stanów awaryjnych procesów transportu materiałów sypkich. Tomografia procesowa rozszerza możliwość nieinwazyjnego diagnozowania procesów przebiegających w obszarach zamkniętych, gdy niemożliwa jest wizualna kontrola przebiegu procesu lub zainstalowanie innych przyrządów pomiarowych powoduje jego zakłócenie. System elektrycznego pojemnościowego tomografu procesowego (ECT) składa się z zestawu elektrod umieszczonych wokół zbiornika. Pomierzone wartości pojemności międzyelektrodowych przetwarzane są do postaci proporcjonalnej do rozkładu koncentracji materiału w przekroju poprzecznym rury. Opracowane algorytmy przetwarzania danych zrekonstruowanych i pomiarowych umożliwiają: - identyfikację parametrów niezbędnych do zdiagnozowania stanów awaryjnych w odcinku pionowym rurociągu podczas procesu transportu pneumatycznego materiałów sypkich i wypracowanie efektywnego sterowania procesem; - zobrazowanie zmian koncentracji materiału zachodzących podczas procesu składowania materiałów i opróżniania silosów, co pozwala na diagnozowanie zjawisk dynamicznych. Wykazano, że możliwa jest analiza wyłącznie danych pomiarowych (bez procesu rekonstrukcji), co znacząco przyspiesza diagnostykę procesu. Zastosowanie ECT do badania procesów dynamicznych jest użytecznym i skutecznym narzędziem diagnostycznym.

18

Problematyka wyznaczania podstawowych parametrów przepływów dwufazowych gaz-ciecz

Rząsa M.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2005

|

z. 87

143-159

PL

W pracy szeroko omówiono problematykę wyznaczania podstawowych parametrów mieszaniny gaz-ciecz. Zwrócono uwagę na złożoność zagadnienia pomiaru tych parametrów i przedstawiono koncepcję rozwiązania technicznego metody pomiarowej opartej na tomografii procesowej. Przedstawiono budowę stanowiska do określania struktury przepływu gaz-ciecz. Ze względu na złożony charakter zjawiska opracowano system pomiarowy, składający się z dwóch równolegle pracujących tomografów, optycznego i pojemnościowego. System ten będzie służył do identyfikacji struktury przepływu oraz na podstawie zrekonstruowanych obrazów przepływu wyznaczał podstawowe parametry mieszaniny.

EN

The paper presents problems connected with determination of the basic parameters of the gas-liquid mixture. Special attention was paid to complexity of measurements of these parameters, and a measuring method based on process tomography was proposed. The stand for determination of a gas-liquid flow structure was presented. Because of complexity of the considered phenomenon, a measuring system including two tomographs (optical and volumetric) was elaborated. The system could be used for identification of a flow structure and for determination of the basic parameters of the mixture from the reconstructed flow images.

19

Sprzętowe wspomaganie przetwarzania grafiki trójwymiarowej w zastosowaniach tomografii procesowej

Banasiak R., Wajman R., Mazurkiewicz Ł.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2004

|

T. 8, z. 3

391-399

PL

Nowoczesne akceleratory grafiki są obecnie wykorzystywane w domowych systemach komputerowych. Okazuje się jednak, że te nowoczesne i zaawansowane technicznie urządzenia mogą być zastosowane w dziedzinie trójwymiarowej tomografii elektrycznej. W artykule zaprezentowano możliwości wykorzystania specjalizowanych układów graficznych do przetwarzania grafiki trójwymiarowej w aspekcie trójwymiarowej wizualizacji procesów przemysłowych. W artykule zawarte są również porównania popularnych akceleratorów grafiki 3D pod kątem szybkości wyświetlania skomplikowanych siatek trójkątów, z których to najczęściej zbudowany jest trójwymiarowy obraz tomograficzny. Połączenie ogromnej szybkości transformacji skomplikowanej siatki trójkątów z zaawansowanymi efektami 3D pozwala na precyzyjne zobrazowanie procesu, który został objęty trójwymiarowym badaniem tomograficznym.

EN

The modern 3D graphics cards are currently used in home computer systems. It turns out that these technologically advanced chips could be applied in 3D electrical tomography. This paper shows abilities and features of 3D graphics hardware accelerators for three-dimensional image transformations in the context of application in industrial processes visualization. In this paper we can obtain some information about comparison of popular, home-dedicated 3D graphics hardware in the aspect of efficient transformations and lighting large, complicated triangle meshes. These meshes of triangles are commonly used in 3D image reconstruction in process tomography. The combination of good geometry transformation performance and advanced 3D graphics effects provides very accurate result of 3D tomography image reconstruction.

20

Badania dynamiki przepływu w silosach - informacja o wstępnych pracach nad wprowadzeniem pojemnościowej tomografii procesowej

Chaniecki Z., Niedostatkiewicz M., Dyakowski T., Pląskowski A., Sankowski D., Smolik W., Szabatin R.

Automatyka / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2004

|

T. 8, z. 3

381-389

PL

Silosy to zbiorniki przeznaczone do przechowywania materiałów sypkich, będące obiektami mającymi górną część cylindryczną lub pryzmatyczną, o stosunku wysokości ścian do wymiaru przekroju poprzecznego większym niż 1,5. Podczas opróżniania silosów często powstają zjawiska dynamiczne zagrażające bezpieczeństwu konstrukcji i ich użytkowania. Szczególnie niebezpieczne są efekty dynamiczne pochodzenia rezonansowego. W pracy przedstawiono wybrane wyniki przeprowadzonych dotychczas badań nad efektami dynamicznymi występującymi podczas opróżniana silosów oraz propozycje przyszłego kierunku badań z użyciem Elektrycznej Pojemnościowej Tomografii Procesowej.

EN

Silos are containers designed to gather bulk solids. They hold upper part cylindrical or prismatic, with factor of high to cross sections bigger than 1,5. During silo emptying, dynamic phenomena very dangerous for silo construction often appear. The most dangerous are dynamic effects of resonance origin. In this paper selected results and further directions of research with Electrical Capacitance Process Tomography are examined.