Kraków, 05 września 2016r.

dr inż. Piotr Kohut

Katedra Robotyki i Mechatroniki

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Al. A. Mickiewicza 30

30-059 Kraków

e-mail: pko@agh.edu.pl

AUTOREFERAT

Rozwój metod wizyjnych dla zastosowań w automatyce i robotyce

2

Spis treści 1. Informacje podstawowe ..................................................................................................................................... 3

1.1. Imię i Nazwisko ...................................................................................................................................... 3

1.2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu

rozprawy doktorskiej ............................................................................................................................................ 3

1.3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych ............................................... 3

1.4. Doświadczenie zawodowe ...................................................................................................................... 4

2. Osiągniecie stanowiące podstawę wszczęcia postępowania habilitacyjnego ................................................ 4

2.1. Publikacje stanowiące cykl powiązany tematycznie............................................................................... 5

3. Przebieg pracy naukowej ................................................................................................................................... 8

3.1. Okres przed uzyskaniem stopnia doktora ............................................................................................... 8

3.2. Okres po uzyskaniu stopnia doktora ....................................................................................................... 9

3.3. Omówienie celu naukowego i osiągniętych wyników prac stanowiących podstawę wszczęcia

postępowania habilitacyjnego ............................................................................................................................ 11

3.4. Szczegółowe omówienie celu naukowego poszczególnych prac oraz osiągniętych wyników. ............ 13

3.5. Podsumowanie głównych osiągnięć prac będących podstawą wszczęcia postępowania habilitacyjnego

................................................................................................................................................................57

4. Statystyki publikacji stanowiących cykl powiązany tematycznie ................................................................. 61

4.1. Publikacje z JCR ................................................................................................................................... 61

4.2. Recenzowane publikacje naukowe (punktowane przez MNiSW) ........................................................ 62

4.3. Rozdziały w monografiach lub książkach (punktowane przez MNiSW) ............................................. 62

4.4. Podsumowanie ...................................................................................................................................... 62

5. Podsumowanie działalności naukowej ........................................................................................................... 63

5.1. Autorstwo i współautorstwo w publikacjach naukowych ..................................................................... 63

5.2. Liczba cytowań oraz indeks Hirscha .................................................................................................... 63

6. Inna działalność naukowa ................................................................................................................................ 63

6.1. Udział w projektach badawczych ......................................................................................................... 63

6.2. Wykonanie ekspertyz lub innych opracowań na zamówienie organów władzy publicznej, samorządu

terytorialnego, podmiotów realizujących zadania publiczne lub przedsiębiorców ............................................ 65

6.3. Patenty międzynarodowe i krajowe ...................................................................................................... 66

6.4. Udział w konferencjach naukowych ..................................................................................................... 66

6.5. Udział w komitetach organizacyjnych międzynarodowych i krajowych konferencji naukowych ....... 68

6.6. Członkowstwo w międzynarodowych i krajowych organizacjach oraz towarzystwach naukowych ... 68

6.7. Informacja o osiągnięciach organizacyjnych ........................................................................................ 69

6.8. Działalność recenzencka w czasopismach o zasięgu międzynarodowym i krajowym ......................... 69

7. Literatura .......................................................................................................................................................... 70

7.1. Wykaz literatury przedstawionej w cyklu publikacji powiązanych tematycznie .................................. 70

7.2. Wykaz literatury przed uzyskaniem stopnia doktora ............................................................................ 72

7.3. Wykaz literatury po uzyskaniu stopnia doktora .................................................................................... 72

3

1. Informacje podstawowe

1.1. Imię i Nazwisko

Piotr Kohut

1.2. Posiadane dyplomy, stopnie naukowe z podaniem nazwy, miejsca i roku ich uzyskania oraz tytułu rozprawy doktorskiej

Dyplom doktora nauk technicznych, uzyskany w dyscyplinie Automatyka i Robotyka,

specjalność: Mechatronika, nadany uchwałą Rady Wydziału Inżynierii Mechanicznej i

Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej z dnia 28 czerwca 2002r.

Tytuł rozprawy doktorskiej: „Prototypowanie układów sterowania wizyjnego z

wykorzystaniem procesorów sygnałowych”. Promotor: prof. dr hab. inż. Tadeusz Uhl.

Dyplom magistra inżyniera – Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Akademia

Górniczo-Hutnicza w Krakowie, specjalność: Automatyka i Robotyka, Kraków

1994 r.

Dyplom magistra inżyniera – Wydział Zarządzania, Akademia Górniczo-Hutnicza w

Krakowie, specjalność: Zarządzanie i marketing, Kraków

1996 r.

1.3. Informacje o dotychczasowym zatrudnieniu w jednostkach naukowych

2002r. – obecnie, Adiunkt w Katedrze Robotyki i Mechatroniki Akademii Górniczo-

Hutniczej w Krakowie

1994r – 2002r, Asystent w Katedrze Robotyki i Mechatroniki Akademii Górniczo-

Hutniczej w Krakowie

4

1.4. Doświadczenie zawodowe

2001 – 2007 zatrudniony w Międzynarodowej Szkole Inżynierskiej AGH

(International School of Technology AGH )

1997 – 2000 zatrudniony w Technikum Kolejowym w charakterze nauczyciela

praktycznej nauki zawodu

2. Osiągniecie stanowiące podstawę wszczęcia postępowania habilitacyjnego

Osiągnięciem stanowiącym podstawę wszczęcia postępowania habilitacyjnego

wynikającego z art. 16 ust. 2 ustawy z dnia 14 marca 2003 r. o stopniach naukowych i tytule

naukowym oraz o stopniach i tytule w zakresie sztuki (Dz. U. nr 65, poz. 595 ze zm.) jest cykl

publikacji powiązanych tematycznie, o wspólnym tytule:

Rozwój metod wizyjnych dla zastosowań w automatyce i robotyce

Osiągnięciem naukowym Autora jest wkład w rozwój sensorów wizyjnych poprzez

opracowanie metod i algorytmów wizyjnych, koncepcji struktury systemów wizyjnych i

metodologii ich badań oraz zastosowania systemów wizyjnych w automatyce i robotyce oraz

w różnych obszarach nauki i techniki.

Przedstawione w ramach cyklu publikacje poruszają problematykę i zagadnienia

związane z rozwojem systemów wizyjnych w różnych obszarach: robotyki, w tym systemach

zrobotyzowanych, robotyki podwodnej, robotyki medycznej; biomechaniki, systemach

mobilnego skanowania, dynamiki strukturalnej, oraz systemach diagnostyki i monitorowania

stanu konstrukcji.

Podjęta tematyka badawcza związana jest z opracowaniem metod i algorytmów

wizyjnych, metodologii ich badań, oraz zastosowaniem systemów wizyjnych do

rozwiązywania złożonych problemów w różnych dyscyplinach naukowych. Badania opisane

w opracowaniach zawartych w cyklu dotyczą zarówno rozwoju metod wizyjnych jak również

ich weryfikacji za pomocą symulacji numerycznych, testów laboratoryjnych oraz walidacji

poprzez eksploatację. Zaprezentowano całościowe i wielopłaszczyznowe podejście do badań

systemów wizyjnych i ich zastosowań w nauce i technice

5

Niektóre z prezentowanych badań poruszają tematykę, która jest nowatorska w skali

światowej. Wspomnieć tu należy chociażby o pierwszym na świecie zintegrowanym systemie

do realizacji analizy modalnej opartej o dane wizyjne, czy zautomatyzowanym systemie do

pomiarów pola przemieszczeń oraz monitorowania i diagnozowania stanu konstrukcji.

2.1. Publikacje stanowiące cykl powiązany tematycznie

Publikacje wchodzące w skład osiągnięcia naukowego (zamieszczono IF oraz

punktację MNiSW zgodnie z rokiem opublikowania, jak również procentowy wkład autora w

publikację).

1. Kohut P. (35%), Holak K., Uhl T., Ortyl Ł, Owerko T., Kuras P., Kocierz R., Monitoring of a civil structure's state based on non-contact measurements, Structural Health Monitoring, Vol. 12, Issue 5-6 September pp. 411 - 429, 2013 (IF= 3.206, Punktacja MNiSW2013 : 40.0)

2. Mikrut S., Kohut P. (30%), Pyka K., Tokarczyk R., Barszcz T., Uhl T., Mobile Systems for measuring the clearance gauge – state of play, testing and outlook, Sensors, 16(5), 683; 2016, (IF= 2.437, Punktacja MNiSW2015 : 30.0)

3. Dworakowski Z., Kohut P. (25%), Holak K., Gallina A., Uhl T., Vision-based algorithms for damage detection and localization in structural health monitoring, Structural Control and Health Monitoring, Vol.23, Issue 1, pp.35–50, Jan 2016, (IF= 2.082, Punktacja MNiSW2015 : 35.0)

4. Panna W., Wyszomirski P., Kohut P. (35%), Application of hot stage microscopy to evaluating sample morphology changes on heating, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 125, Issue 3, pp.1053-1059, doi: 10.1007/s10973-016-5323-z, 2016 (IF= 1.781, Punktacja MNiSW2015 : 20.0)

5. Sładek J., Ostrowska K., Kohut P. (40%), Holak K., Gąska A., Uhl T., Development of a vision based deflection measurement system and its accuracy assessment, Measurements, Volume 46, Issue 3, Pages 1237–1249, April 2013, (IF= 1.526, Punktacja MNiSW2013 : 30.0)

6. Kohut P. (35%), Martowicz A., Holak K., Uhl T., Quality assessment of a vision-based measurement system using probabilistic approach, Nondestructive Testing and Evaluation, doi:10.1080/10589759.2016.1159306, 2016, (IF= 0.566, Punktacja MNiSW2015 : 25.0)

7. Giergiel M., Kohut P. (70%), Optical 3D measurement of amplitude of vibrations, Polish Journal of Environmental Studies; Vol. 20, No. 5A, pp. 61–65., 2011, (IF= 0.508, Punktacja MNiSW2011 : 15.0)

8. Kohut P. (45%), Holak K., Martowicz A., An uncertainty propagation in developed vision based measurement system aided by numerical and experimental tests, Journal of Theoretical and Applied Mechanics; Vol. 50, No.4, pp. 1049-1061, 2012, (IF= 0.452, Punktacja MNiSW2012 : 15.0)

6

9. Kohut P. (35%) , Kurc K., Szybicki D., Cioch W., Burdzik R., Vision-based motion analysis and deflection measurement of a robot's crawler unit, Journal of Vibroengineering , Vol. 1, Issue 8, p. 4112-4121, 2015 , (IF= 0.384, Punktacja MNiSW2015 : 15.0)

10. Kohut P. (40%), Giergiel M., Cieślak P., Ciszewski M., Buratowski T., Underwater robotic system for reservoir maintenance, Journal of Vibroengineering, DOI http://dx.doi.org/10.21595/jve.2016.17364, 2016, (IF= 0.384, Punktacja MNiSW2015 : 15.0)

11. Grzeczka A., Kohut P. (35%), Kłaczyński M., Wittbrodt E., Uhl T., Motion analysis of a kitesurfer employing a vision-based measurement system, Journal of Vibroengineering , Vol. 18, Issue 3, p. 1884-1892 , 2016, (IF= 0.384, Punktacja MNiSW2015 : 15.0)

12. Kohut P. (45%), Holak K., Dworakowski Z., Mendrok K., Vision-based measurement systems for static and dynamic characteristics of overhead lines, Journal of Vibroengineering, Vol.18, Issue 4, pp.2113-2122, 2016, (IF= 0.384, Punktacja MNiSW2015 : 15.0)

13. Kohut P. (55%), Kurowski P., Application of modal analysis supported by 3D vision-based measurements, Journal of Theoretical and Applied Mechanics; Vol. 47, No. 4, pp. 855–870, 2009, (IF= 0.178, Punktacja MNiSW2009 : 6.0)

14. Kohut P. (35%), Gąska A., Holak K., Ostrowska K., Sładek J., Uhl T., Dworakowski Z., A structure's deflection measurement and monitoring system supported by a vision system, tm-Technisches Messen, Vol. 81, Issue 12, pp.635-643, 2014 , (IF= 0.123, Punktacja MNiSW2014 : 15.0)

15. Kohut P. (50%), Holak K., Krupiński K., Uhl T., Narzędzie systemu wizyjnego do monitorowania odkształcenia konstrukcji, W: Teleinformatyka jako podstawa monitoringu w budownictwie : system kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie, (ICT as the basis for building monitoring), aut.: Witakowski P., Pawluś D., Postawa Z., Lasoń A., Goździkiewicz A., Pietrow W., Kohut P., Holak K., Krupiński K., Uhl T., Sztajer J.; Red. Nauk.: Piotr Witakowski., Kraków : Wydawnictwa AGH, 2012, (Wydawnictwa Naukowe / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 484). s. 158–167. — ISBN: 978-83-7464-557-7, (Punktacja MNiSW2012 : 20.0)

16. Kohut P. (100%), Mechatronics systems supported by vision techniques, Solid State Phenomena, Vol. 196, pp. 62-73, 2013 , (Punktacja MNiSW2013 : 10.0)

17. Uhl T., Kohut P.(50%), Holak K., Krupiński K., Vision based condition assessment of structures, Journal of Physics. Conference Series; ISSN 1742-6588, vol. 305, pp.1–10, 2011, doi:10.1088/1742-6596/305/1/012043, (Punktacja MNiSW2012 : 10.0)

18. Kohut P. (35%), Holak K., Mączak J., Szulim P., Uhl T., Application of vision based damage detection for real civil engineering structure, Key Engineering Materials, Vol. 588, pp.22-32, 2014, (Punktacja MNiSW2014 : 10.0)

19. Kohut P. (55%), Kurowski P., Application of vision for modal experiment, Machine Dynamics Problems, Vol. 29, No 2, pp.81-90, 2005, (Punktacja MNiSW2005 : 6.0)

7

20. Giergiel M., Kohut P. (60%), Analysis of dynamics of vibratory machines applying vision based measurements, Mechanics and Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 4, pp.43–51, 2011, (Punktacja MNiSW2011 : 6.0)

21. Kohut P. (60%), Holak K., Uhl T., Prototype of the vision system for deflection measurements , Diagnostyka, Nr4(60), pp.3-12, 2011, (Punktacja MNiSW2011 : 5.0)

22. Kohut P.(100%), 3D measurements and motion analysis supported by passive vision techniques, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, Vol.14, No.4, pp.637-649, 2007, (Punktacja MNiSW2007 : 4.0)

23. Kohut P.(100%), Metody wizyjne w robotyce (cz. 1), Vision Methods in Robotics (part I), Przegląd Spawalnictwa, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich ; ISSN 0033-2364, R. 80 nr 12, pp. 21–25, 2008, (Punktacja MNiSW2008 : 4.0)

24. Kohut P.(100%), Metody wizyjne w robotyce, (cz. 2), Vision methods in robotics, (part II), Przegląd Spawalnictwa, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich ; ISSN 0033-2364, R. 81 nr 1, pp. 31–38, 2009, (Punktacja MNiSW2009 : 4.0)

25. Holak K., Kohut P. (35%), Petko M., Rekonstrukcja toru narzędzi chirurgicznych w przestrzeni z wykorzystaniem stereowizji , (3D trajectory reconstruction of a surgical tool based on stereovision), W: Projektowanie mechatroniczne : zagadnienia wybrane : praca zbiorowa pod red. M. Mańka. Kraków: Akademia Górniczo-Hutnicza. Katedra Robotyki i Mechatroniki, ISBN: 978-83-943189-0-1., pp.53–65, 2015, (Punktacja MNiSW2015 : 4.0)

26. Tokarczyk R., Kohut P.(35%), Kolecki J., Sensory wizyjne stosowane w systemach do pomiaru skrajni kolejowej i analiza metod ich doboru, (Vision sensors in railway clearance measurement systems and analysis of their selection methods), Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji = Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing ; ISSN 2083-2214, vol. 23 s. 429–441, 2012, (Punktacja MNiSW2012 : 4.0)

27. Kohut P. (50%), Kurowski P., The integration of vision based measurement system and modal analysis for detection and localization of damage, W: Engineering achievements across the global village , ed. Janusz Szpytko. Cracow–Glasgow–Radom:The International Journal of INGENIUM, 2005, (Monographic series of the Library of Maintenance Problems = Monograficzna seria wydawnicza Biblioteka Problemów Eksploatacji).

Przedstawione powyżej publikacje [1]-[27] składające się na cykl publikacji powiązanych

tematycznie i będące podstawą habilitacji stanowią:

sumę Impact Factor równą 14.395

sumę punktów MNiSW równą 378 [w tym 291 z listy A ]

Wskazane w osiągnięciu projekty:

[P1] - 4T07B05726, (2004-2006), "Systemy wizyjne w analizie modalnej i pomiarach wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji", Projekt badawczy finansowany przez KBN, [P2] - NR03005710 , (2010-2013), "Mechatroniczne projektowanie robotów do diagnostyki i konserwacji zbiorników z cieczą, Projekt finansowany przez NCBiR,

8

[P3] - PBS1/A9/3/2012, (2012-2015),"Mikromanipulacja narzędziami chirurgicznymi dla wspomagania zabiegów intrakorporalnych z wykorzystaniem obrazowania wizyjnego", Projekt finansowany przez NCBiR, [P4] - 5.72.130.151 (nr umowy), (2011-2013), "Opracowanie innowacyjnej metodyki i informatycznego systemu zarządzania dla kodyfikacji linii kolejowej Etap I", Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, [P5] - POIG. 01.01.02-00-013/08, (2008-2012), MONIT-"Monitorowanie Stanu Technicznego Konstrukcji i Ocena Jej Żywotności", Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, [P6] - GEKON 1/02/214108/19/2014, (2014-2016), "Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi sieci elektroenergetycznych przy wykorzystaniu innowacyjnych technik pomiarowych", Projekt finansowany przez NCBiR,

3. Przebieg pracy naukowej

3.1. Okres przed uzyskaniem stopnia doktora

Przed uzyskaniem stopnia doktora Autor zajmował się modelowaniem drgań układów

mechanicznych za pomocą obliczeń symbolicznych. W ramach prowadzonych prac

badawczych Autor opracował metody i algorytmy wraz z oprogramowaniem do

automatycznego generowania równań ruchu złożonych układów mechanicznych z

zastosowaniem formalizmu Lagrange'a. Implementacji opracowanego narzędzia

programowego Autor dokonał w zintegrowanym środowisku do przeprowadzania obliczeń

symbolicznych Maple [B4,B5].

W tym okresie prace badawcze Autora dotyczyły również zagadnień

eksperymentalnych dynamiki strukturalnej. Autor brał udział projektach naukowych i

badawczych realizowanych dla przemysłu, np. udział w badaniach eksperymentalnych oraz

analizie parametrów modalnych śmigłowca Sokół SW-3.

Następnym obszarem zainteresowań Autora były metody i środki cyfrowego

przetwarzania obrazów, które ukierunkowały się na zagadnienia dotyczące problemu

mechatronicznego projektowania układów sterowania wizyjnego osadzonych w systemach

czasu rzeczywistego [B1-B3, B6-B7]. Podjęty obszar badań naukowych uzupełniał prace

realizowane w Katedrze Robotyki i Dynamiki Maszyn AGH ( obecnie Katedrze Robotyki i

Mechatroniki) wykorzystujące procesory sygnałowe do prototypowania układów sterowania

robotów. Efektem prowadzonych prac badawczych było uzyskanie grantu promotorskiego nt.

9

"Prototypowanie układów sterowania wizyjnego z wykorzystaniem procesorów

sygnałowych", (1998-2002), po którego zakończeniu Autor obronił pracę doktorską.

W ramach tej pracy, w środowisku programowo-narzędziowym

MATLAB/Simulink/dSPACE w oparciu o technologię szybkiego prototypowania Autor

opracował i dokonał implementacji układów sterowania wykorzystujących w torze sprzężenia

zwrotnego dane wizyjne do sterowania mechatronicznym układem aktywnej redukcji drgań w

czasie rzeczywistym. W tym celu opracował strukturę sterowania opartą o cechy obrazu, dla

której dokonano syntezy wybranych algorytmów sterowania z wykorzystaniem regulatorów

PID, Smith’a i Marshall’a. Wszystkie algorytmy dotyczące opracowanego systemu wizyjnego

sterujące kartą akwizycji obrazu, realizujące wstępne przetwarzanie oraz algorytmy do analizy

obrazu zostały zaimplementowane za pomocą MEX-pliku S-funkcji zapisanego w kodzie

języka C i uruchomione na karcie z procesorem sygnałowym.

3.2. Okres po uzyskaniu stopnia doktora

Po uzyskaniu stopnia doktora głównymi zagadnieniami prac naukowo-badawczych Autora

były metody i środki przetwarzania obrazów, opracowywanie koncepcji i budowa

dedykowanych systemów wizyjnych oraz wyznaczanie ich niepewności pomiarowych,

weryfikacja pracy systemów za pomocą symulacji numerycznych, testów laboratoryjnych

oraz walidacji poprzez badania eksploatacyjne.

Poniżej przedstawiono tematykę publikacji powstałych na podstawie przeprowadzonych

badań:

Analiza ruchu oraz wyznaczanie geometrii obiektów w przestrzeni dwu i trójwymiarowej.

Zagadnienia dotyczące opracowania metod przetwarzania obrazów wykorzystywanych do

pomiarów wielkości charakteryzujących własności statyczne [C7, C10, C11, C14, C19,

C42] i dynamiczne obiektów [C4, C8, C9, C15, C21, C32]. Metody i algorytmy

umożliwiające realizację analizy modalnej opartej o dane wizyjne [C2, C16, C18, C36,

C37]. Metody i algorytmy angażujące jedną lub wiele kamer do analizy ruchu i

wyznaczania geometrii obiektów w przestrzeni trójwymiarowej [C6, C8, C9, C20, C37,

C39, C59].

10

Metody i algorytmy umożliwiające ekstrakcję wybranych cech obiektów, dedykowane

wybranym aplikacjom. Metody programowania komercyjnych systemów wizyjnych z

wykorzystaniem języków programowania robotów przemysłowych [C1, C30] oraz

tworzenie własnych rozwiązań systemów wizyjnych do eksploracji przestrzeni roboczej

robotów przemysłowych [C30]. Metody i algorytmy używane w aplikacjach robotów

podwodnych, np. do detekcji uszkodzeń powierzchni, do określania położenia i orientacji

robota oparte o techniki aktywne angażujące lasery [C26]. Metody i algorytmy

umożliwiające detekcję i lokalizację uszkodzeń konstrukcji angażujące metody

energetyczne oparte o przebiegi postaci drgań [C18, C36], bazujące na analizie zmian

przebiegu krzywej ugięcia [C28] lub oparte o transformatę Falkową [C14, C52].

Zagadnienia przepływu optycznego do estymacji prędkości drgań obiektów [C17, C34].

Specjalistyczne opracowania bazujące na metodach wizyjnych, np. do wyznaczania

współczynnika topnienia iłów [C60] lub do określania wielkości poziomu opadu w

procesie sedymentacji zawiesin [C58]. Wybrane algorytmy, np.: do detekcji i śledzenia

cech oparte o detektor Harris'a [C19, C24], algorytm Lukas-Kanade [C20, C21, C37],

metody korelacji obrazów [C7, C19, C42], transformatę Hough'a [C14]; metody

stosowane do rektyfikacji obrazów [C7, C19, C24, C42, C43]; do detekcji znaczników o

kształcie prostokątnym [C14, C24] oraz innych cech np. bazujących na metodach

momentowych n-tego rzędu, współczynnikach kształtu [C4, C15, C21, C32]

Opracowanie dedykowanych architektur sprzętowo - programowych systemów

wizyjnych, np : struktury systemu wizyjnego umożliwiającego rejestrację i wizualizację

postaci drgań (wykorzystując technikę lock-in), w tym implementacja opracowanych

algorytmów na karcie z procesorem sygnałowym oraz ich realizacja w czasie

rzeczywistym [C13, C23, C44]; opracowanie koncepcji i budowa prototypowych

systemów wizyjnych dla wybranych aplikacji analizy modalnej [C2, C4, C16, C18, C20,

C36, C37], systemów wizyjnych do analizy pracy maszyn wibracyjnych w warunkach

obciążeń eksploatacyjnych [C9, C21, C22], do diagnozowania i monitorowania stanu

konstrukcji [C11, C12, C14, C23, C27, C29, C42, C51, C52], systemów użytecznych w

zagadnieniach biomechaniki sportowej [C59], robotyki [C30], robotyki podwodnej [C26]

oraz w innych obszarach omawianych w zasadniczej części autoreferatu.

11

Badania doboru metod wyznaczania niepewności pomiarowych opracowanych systemów

wizyjnych [C14, C24, C46] oraz problematyka kalibracji systemów wizyjnych [C4, C14,

C30, C43]. Opracowanie metod wizyjnych jak również metod ich weryfikacji za pomocą

symulacji numerycznych [C14, C24, C46], testów laboratoryjnych [C8, C13, C14, C16,

C18-C22, C25, C26, C36, C37] oraz walidacji poprzez badania eksploatacyjne [C10, C14,

C27, C29, C43, C48, C52].

Mobilne systemy skanowania [C54, C57] oraz tworzenie modeli trójwymiarowych z

możliwością teksturowania [C25]

Od momentu uzyskania stopnia doktora Autor opublikował 88 artykułów ( jako autor lub

współautor), w tym w 14 w prestiżowych czasopismach o zasięgu międzynarodowym ( JCR),

26 recenzowanych artykułów punktowanych przez MNiSW, 17 rozdziałów w książkach lub

monografiach oraz w wielu artykułach konferencyjnych (31).

Szczegółową dyskusję podjętej tematyki badawczej oraz uzyskanych rezultatów dla

wybranych najważniejszych publikacji stanowiących trzon cyklu publikacji powiązanych

tematycznie zaprezentowano w kolejnych rozdziałach autoreferatu.

3.3. Omówienie celu naukowego i osiągniętych wyników prac stanowiących podstawę wszczęcia postępowania habilitacyjnego

Technologia wizyjna należy do szerokiego interdyscyplinarnego obszaru zawierającego

wiedzę teoretyczną i technikę doświadczalną, konstrukcyjną, systemową oraz sprzętowo-

informatyczną. Dowodem na to jest rosnąca liczba nowych przykładów zastosowań w

różnych obszarach nauki, techniki i medycyny, np. w geologii, kartografii i ekologii

(wykonywanie oraz analiza map terenu poszukiwanie złóż mineralnych, prognoza pogody,

monitorowanie zanieczyszczeń), w tym obszarze należy uwzględnić szczególnie prężnie

rozwijające się badania z zastosowaniem bezzałogowych statków powietrznych (obserwacja

zmian powierzchni terenu, np. osuwisk, czy obwałowań ziemnych, detekcja i śledzenie

obiektów, rozpoznawanie obiektów, tworzenia trójwymiarowych modeli obiektów,

autonomiczne sterowanie UAV), w eksploracji Ziemi i kosmosu (interpretacja obrazów

astronomicznych i satelitarnych), w medycynie (obrazowanie medyczne oraz analiza zmian

fizjologicznych i patologicznych, analiza komórek nowotworowych, automatyczne

wykrywanie urazów stawów, analiza ruchu ciała człowieka i związane z tym problemy

12

antropomotoryki, biomechaniki sportowej oraz rehabilitacji ruchowej) w tym robotyka

medyczna (przeprowadzanie zabiegów w chirurgii minimalnie inwazyjnej) i telemedycyna (

zdalna opieka nad ludźmi starszymi i chorymi), w środkach bezpieczeństwa i inwigilacji

(monitorowanie tłumu oraz automatyczna klasyfikacja i rozpoznawaniu zachowań ludzkich,

wykrywanie broni i ładunków wybuchowych na lotniskach, odczyt tablic rejestracyjnych,

zabezpieczenie pomieszczeń), w nowoczesnych interfejsach człowiek-komputer (śledzenie

ruchu głowy w interakcji człowiek-robot), w przetwarzaniu dokumentów (sortowanie listów,

odczyt formularzy, kwestionariuszy, biletów loteryjnych, czeków, itp.), w kryminalistyce oraz

wojskowości (identyfikacja linii papilarnych, identyfikacja osób, systemy automatycznego

naprowadzania pocisków, rozpoznawanie i klasyfikacje wybranych obszarów i celów,

systemy zwiadowcze), w automatycznej identyfikacji (sortowanie partii towarów na podstawie

kodów paskowych, kodów identyfikacyjnych lub na podstawie kształtów), w widzeniu

maszynowym (nawigacja pojazdów autonomicznych i robotów, metrologii, kontroli jakości

wyrobów, kontroli nadruku, kontroli żywności, klasyfikacji i segregacji wyrobów), w

robotyce podwodnej (eksploracja środowiska, monitorowanie i detekcja uszkodzeń

rurociągów, kadłubów statków, w układach sterowania autonomicznych jednostek

podwodnych), w monitorowaniu i diagnozowaniu stanu konstrukcji (bezkontaktowe metody

pomiarów stanów statycznych i procesów dynamicznych). Zastosowanie systemów wizyjnych

w przemyśle można ogólnie zaklasyfikować do czterech ogólnych kategorii: ·pomiary

wizyjne, kontrola jakości, identyfikacja wizyjna oraz wizyjne naprowadzanie maszyn i

urządzeń.

Ten fragmentaryczny przegląd aplikacji wskazuje, że zastosowanie systemów wizyjnych

nie ogranicza się tylko do jednego rodzaju rynku, lecz jest adresowane do jego szerokiego

zakresu, od określonej gałęzi przemysłu do obszernych specjalizowanych zastosowań.

Technologia wizyjna staje się bardziej niezawodna, prostsza w użyciu oraz uzasadniona

praktycznie i ekonomicznie.

Automatyka i robotyka należy do grupy interdyscyplinarnych dziedzin nauki i techniki,

integruje bowiem mechanikę, elektronikę, informatykę, sensorykę oraz sztuczną inteligencję z

systemami sterowania procesami przemysłowymi oraz metodami projektowania układów

sterowania robotów. Z uwagi na coraz bardziej złożone oczekiwania i wymagania stawiane

przez przyszłych użytkowników systemom automatyki i robotyki obserwuje się wzrost

zapotrzebowania na czujniki pomiarowe. Sensory, w kategorii których systemy wizyjne

stanowią najbardziej uniwersalną grupę, ponieważ stosowane są w niemal we wszystkich

13

sektorach przemysłu i stają się głównym czynnikiem ekonomicznym automatyzacji

przemysłu. Z dostępnych dla automatyki i robotyki czujników, systemy wizyjne oferują

największy zasób informacji potrzebnych do automatyzacji różnych procesów oraz

zwiększenia elastyczności oraz zakresu aplikacji robotyki.

Należy podkreślić następujące zalety sensorów wizyjnych: bezkontaktowy sposób

pomiaru, możliwość realizacji gęstego pomiaru z wysoką dokładnością, możliwość realizacji

pomiaru w niskim paśmie częstotliwości, niski koszt systemu, łatwość obsługi oraz

uniwersalność zastosowań.

Z uwagi na bezkontaktowy rodzaj pomiaru, sensory wizyjne nie wpływają na zmianę

dynamiki badanych obiektów. Systemy wizyjne w porównaniu do klasycznych czujników

pomiarowych (np. tensometrów, akcelerometrów) wyróżniają się również bardzo dużą

gęstością pomiarową (zależną od użytej rozdzielczości matrycy światłoczułej), łatwością

montażu i obsługi oraz niskim kosztem systemu. Na bazie przestawionego przeglądu aplikacji

technologii wizyjnej w różnych obszarach nauki i techniki sensory wizyjne wyróżniają się

również uniwersalnością zastosowań

3.4. Szczegółowe omówienie celu naukowego poszczególnych prac oraz osiągniętych wyników.

Od kilkudziesięciu lat na rynku światowym zauważa się znaczący wzrost technologii

systemów wizyjnych stosowanych do analizy ruchu oraz trójwymiarowego pomiaru geometrii

obiektów. Jednak w zakresie pomiaru odkształceń i niskoczęstotliwościowych drgań

konstrukcji ich liczba jest nadal niewielka. W tradycyjnych technikach pomiaru drgań

maszyn, urządzeń i konstrukcji wykorzystywane są przetworniki takie jak: akcelerometry,

przetworniki siły, czujniki tensometryczne. Zastosowanie tego rodzaju przetworników

wymaga ich bezpośredniego mocowania do badanych elementów podczas przeprowadzania

eksperymentu. W wielu przypadkach nie jest to ani możliwe ani pożądane, np. kiedy badaniu

struktury towarzyszą niebezpieczne warunki pracy, wysoka temperatura lub ograniczenia

techniczno-konstrukcyjne i eksploatacyjne. Innym powodem są niskoczęstotliwościowe

drgania często spotykane w konstrukcjach obiektów inżynierii lądowej, w pojazdach,

pomostach operatorów maszyn i urządzeń, itp. Ich pomiar ze względu na niskie pasmo

częstotliwości jest trudny, a często wręcz niemożliwy za pomocą standardowych

akcelerometrów. Stwarza to konieczność do wykorzystania innych narzędzi pomiarowych

opartych o bezkontaktowe metody realizacji pomiaru. W takich przypadkach system wizyjny

14

jako narzędzie łatwe w użyciu, dokładne oraz uniwersalne może być alternatywą

dokonywania pomiaru drgań i odkształceń. Laserowe techniki pomiarowe wchodzą również w

zakres bezkontaktowych metod pomiarowych, lecz ich mankamentem jest punktowy

charakter pomiaru. Należy również podkreślić zaletę pomiaru wizyjnego, w której obraz jest

źródłem danych archiwizowanych, z którego można czerpać różne dane.

Szczególna potrzeba stosowania systemów wizyjnych zauważana jest w obszarach analizy

modalnej, w której obecne tendencje dążą do jej automatyzacji, skrócenia czasu realizacji

testów oraz do zapewnienia łatwości obsługi. Zastosowanie systemów wizyjnych w analizie

modalnej oraz pomiarach wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji

wychodzi naprzeciw wielu współczesnym wymaganiom stawianym eksperymentom

modalnym oraz procesom projektowania, badania i testowania konstrukcji i w znaczny sposób

pozwala na ich spełnienie. Wśród wymienionych aspektów kolejno wyszczególnić można

możliwość m.in.: uwzględniania nieliniowości w modelu dynamiki konstrukcji i

opracowywania nowych metod określania struktury modelu modalnego, integracji systemów

CAT, CAD, CAE wraz z automatyzacją odwzorowania geometrii i lokalizacji punków

pomiarowych, syntezy procedur automatycznego wyznaczania postaci drgań.

W odpowiedzi na aktualne wymogi praktyki zostały opracowane autorskie metody

umożliwiające realizację analizy modalnej za pomocą technik wizyjnych. Metody te

rozwinięto wraz z zespołem w ramach projektu [P1] pt. "Systemy wizyjne w analizie modalnej

i pomiarach wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji", którego Autor

był kierownikiem. W ramach prowadzonych prac badawczych opracowano koncepcję i

architekturę systemu wizyjnego dedykowanego celom analizy modalnej oraz wykonano

odpowiednie oprogramowanie i prototypowy system wizyjny zintegrowany ze stanowiskiem

pomiarowym. Opracowano metodykę oraz algorytmy do realizacji wizyjnych metod

pomiarowych opartych o dwuwymiarowe oraz trójwymiarowe pasywne techniki rekonstrukcji

struktury oraz ruchu obiektów, a następnie dokonano ich implementacji i testowania w

wykonanym prototypowym systemie wizyjnym

W odniesieniu do wymagań stawianych analizie modalnej: opracowano metodykę oraz

algorytmy do automatycznego odwzorowania geometrii i lokalizacji punktów pomiarowych,

dokonano ich implementacji i testowania w wykonanym systemie wizyjnym

(skonstruowanym w Katedrze Robotyki i Dynamiki Maszyn, obecnie Katedrze Robotyki i

Mechatroniki, AGH) oraz unikalnym w skali światowej narzędziu komputerowego

15

wspomagania eksperymentu modalnego – VIOMA – osadzonego w środowisku Matlab [13,

19]. W ramach prowadzonych prac zaproponowano również połączenie metod wizyjnych z

narzędziami do przeprowadzenia analizy modalnej w celu detekcji i lokalizacji uszkodzenia

[27].

W zakresie dwu-wymiarowych technik pomiarowych opartych o klasyczne metody

przetwarzania i analizy obrazów, opracowano algorytmy analizy obrazu pozwalające na

wyznaczanie parametrów kinematycznych ruchu analizowanych obiektów. W ramach tych

prac opracowano również strukturę i wykonano prototyp systemu wizyjnego dedykowanego

celom analizy modalnej [19]. Szczegółowy algorytm proponowanego i opracowanego

systemu opartego o algorytmy obszarowej analizy obrazu do realizacji analizy modalnej

zaprezentowano w pracy [19].

Do pomiaru drgań analizowanego obiektu oraz określenia jego geometrii opracowano

algorytmy klasycznych technik przetwarzania obrazu, w wyniku których otrzymano

geometryczne środki ciężkości obrazów znaczników w wybranych punktach konstrukcji.

Analiza obrazu została przeprowadzona w oparciu o obszarowe techniki segmentacji i

zaimplementowana w środowisku programowym Matlab. W omawianym eksperymencie do

akwizycji obrazu zastosowano szybką kamerę cyfrową X-Stream XS-3, która dokonywała

akwizycji obrazów o rozdzielczości 1260x1024 pikseli z częstotliwością 300 klatek/sek.

Należy nadmienić, że w tym okresie była to jedna z pierwszych szybkich kamer cyfrowych

dostępnych tylko w kilku ośrodkach naukowo-badawczych w Polsce. Sygnały wizyjne

stanowiły dane wejściowe do opracowanych i zaimplementowanych w środowisku

programowym Matlab algorytmów i procedur do analizy obrazu. W wyniku ich numerycznej

realizacji, dla każdej ramki obrazu obliczano współrzędne geometrycznych środków ciężkości

analizowanych obiektów. Transformacja otrzymanych danych z przestrzeni obrazu (piksele)

(do przestrzeni obiektu) na jednostki miary SI (milimetry) realizowana była przez opracowany

moduł kalibracji. Wyznaczoną cechą obrazu była średnica kołowego wzorca kalibracyjnego

służąca do obliczenia współczynnika skali.

Wykonane oprogramowanie pozwalało również na otrzymanie geometrii analizowanego

obiektu oraz na realizację analizy modalnej. Wyniki pomiarów uzyskane przy pomocy

systemu wizyjnego zostały następnie poddane analizie w przyborniku VIOMA, w którym

zaimplementowano nowe procedury operacyjnej analizy modalnej opartej o sygnały wizyjne.

W celu weryfikacji rezultatów przeprowadzonego testu modalnego wykorzystującego

metody wizyjne wykonano drugi klasyczny eksperyment modalny. Badanym obiektem

16

laboratoryjnym była wzbudzana szumem losowym rama stalowa z naklejonymi znacznikami

odblaskowymi stanowiącymi przedmiot analizy obrazów. Dane pomiarowe zgromadzone za

pomocą systemu wizyjnego zostały następnie przekształcone do postaci amplitud

przemieszczeń przebiegów drgań. Proces ten polegał na:

a) znormalizowaniu pomierzonych przemieszczeń bezwzględnych,

b) obliczeniu funkcji korelacji z wybranym przebiegiem referencyjnym,

c) uśrednieniu funkcji korelacji względem wszystkich wykonanych sesji pomiarowych

(wykonanych zostało 30 sesji pomiarowych).

Na podstawie obliczonych funkcji korelacji wyznaczono parametry modalne. Model

modalny otrzymany z wykorzystaniem metod wizyjnych zgodny był z modelem otrzymanym

w eksperymencie wykonanym technikami klasycznymi. Do estymacji parametrów modelu

modalnego na bazie sygnałów wizyjnych zastosowano algorytm operacyjnej analizy modalnej

BR (ang. Balanced Realization), natomiast podczas klasycznego eksperymentu modalnego

wykorzystano algorytm ERA (ang. Eigensystem Realization Algorithm).

Z przeprowadzonych dwóch rodzajów testów: operacyjnej analizy modalnej opartej o

sygnały wizyjne oraz klasycznej analizy modalnej z zastosowaniem akcelerometrów,

uzyskano w pierwszym przypadku pięć częstotliwości drgań własnych, współczynników

tłumienia i postaci drgań własnych, natomiast w przypadku drugim zidentyfikowano ich

sześć. Dodatkowy biegun dla testu klasycznego wynikał z niepożądanego wpływu masy

akcelerometrów.

Na podstawie uzyskanych wyników estymacji parametrów modalnych, z obu

eksperymentów, sformułowano następujące wnioski wskazujące korzyści ze stosowania

pomiaru wizyjnego w analizie modalnej:

Możliwe jest wykonanie testu modalnego na podstawie pomiaru drgań metodami

wizyjnymi

Następuje skrócenie czasu realizacji eksperymentu modalnego poprzez jednoczesny

pomiar we wszystkich niezbędnych punktach

Następuje skrócenie czasu przygotowania eksperymentu poprzez automatyzację

odwzorowania geometrii badanego obiektu

Otrzymany model modalny zgodny jest z modelem otrzymanym w eksperymencie

wykonanym klasycznymi technikami

Otrzymuje się pełną macierz modalną, ponieważ wszystkie pomiary wykonywane są

jednocześnie

17

Następuje ułatwienie realizacji testów i analiz tak, aby mniej doświadczone osoby były w

stanie przeprowadzać złożone badania modalne

Należy podkreślić że proponowana metoda pomiaru za pomocą systemu wizyjnego jest

szczególnie przydatna, kiedy badana konstrukcja/urządzenie ma niewielki rozmiar, gdzie

masy zamontowanych przetworników akcelerometrycznych mogą niekorzystnie wpływać na

zachowanie dynamiczne systemu.

Kolejne zagadnienie, które rozważono w trakcie prac badawczych, to możliwość

wykorzystania technik wizyjnych do diagnozowania stanu obiektu. W publikacji [27]

stanowiącej rozdział w monografii wykazano, że zastosowanie technik wizyjnego pomiaru

drgań w miejsce metod klasycznych daje poprawne wyniki związane z detekcją i lokalizacją

pojawiającego się na konstrukcji uszkodzenia pozwalając jednocześnie na znaczne skrócenie

procesu pomiarowego. Zaproponowane rozwiązanie polegało na wykonaniu pomiaru drgań

przy pomocy systemu wizyjnego, zbudowaniu modelu modalnego oraz wykorzystaniu metod

energetycznych opartych o analizę przebiegu postaci drgań do detekcji i lokalizacji

uszkodzenia konstrukcji. Istotnym problemem, jaki napotkano w trakcie analizy modalnej

była zbyt niska rozdzielczość przestrzenna uzyskiwanych obrazów, niewystarczająca do

poprawnego odwzorowania dynamicznego zachowania się badanych obiektów. W celu jej

zwiększenia zmniejszono obszar pola pomiarowego obrazu, co spowodowało konieczność

zwiększenia ilości eksperymentów oraz wymusiło potrzebę sklejania postaci drgań na

podstawie kilku analiz częściowych. W związku z tym opracowano algorytm umożliwiający

sklejanie postaci drgań oraz zastosowano metodę energetyczną do detekcji i lokalizacji

uszkodzenia na podstawie analizy globalnych postaci drgań. Proces konsolidacji postaci drgań

wymagał dodatkowych zabiegów wstępnych. Każde sklejane ze sobą części musiały posiadać

co najmniej jeden punkt wspólny. Do detekcji i lokalizacji uszkodzenia wykorzystana została

metoda energetyczna, bazująca na badaniu zmian drugich pochodnych postaci drgań po

współrzędnych - zmian energii odkształcenia związanych z daną postacią i danym

uszkodzeniem konstrukcji [27]. W przypadku przeprowadzanego eksperymentu

rozdzielczość przestrzenna systemu wizyjnego dla pola widzenia obejmującego cały badany

obiekt wynosiła 0.675mm/piksel, natomiast po dokonaniu podziału na cztery mniejsze

obszary pomiarowe wyniosła 0.185mm/piksel, co umożliwiło uzyskanie gładkich i dobrze

odwzorowanych postaci drgań własnych. W celu dokonania detekcji uszkodzenia

pojawiającego się w obiekcie przeprowadzona została seria testów pomiarowych. Pierwszy

18

pomiar wykonano na obiekcie nieuszkodzonym, a następnie trzy kolejne pomiary przy

stopniowo zwiększającym się uszkodzeniu poziomej belki stalowej ramy.

Za istotne osiągnięcie w zakresie rozwoju metodyki badawczej Autor uznaje opracowanie

pod jego kierownictwem wraz ze współautorami oryginalnej metodyki integrującej metody

wizyjne z algorytmami analizy modalnej umożliwiającej realizację i automatyzację analizy

modalnej. W tamtym okresie czasu opracowanie i połączenie metod wizyjnych

wykorzystujących szybkie kamery cyfrowe z algorytmami analizy modalnej stanowiło

nowatorskie rozwiązanie w skali światowej. Opracowano metodykę oraz algorytmy do

realizacji klasycznej i operacyjnej analizy modalnej opartej o pomiary wizyjne. W tym

zakresie opracowano strukturę systemu wizyjnego dedykowanego realizacji klasycznej i

operacyjnej analizy modalnej oraz do analizy ruchu w przestrzeni dwuwymiarowej i

rekonstrukcji obiektów.

W odniesieniu do nowych wymagań stawianych analizie modalnej opracowano metodykę

oraz wykonano algorytmy i procedury umożliwiające: automatyzację etapu wstępnego analizy

modalnej, zwiększenie jej dokładności, skrócenie czasu jej realizacji. W rezultacie wykonano

system wizyjny wraz z oprogramowaniem w pełni kompatybilny z posiadanym unikalnym

narzędziem komputerowego wspomagania eksperymentu modalnego VIOMA. Opracowano

metody i algorytmy do detekcji i lokalizacji uszkodzenia w oparciu o metody energetyczne

bazujące na kształcie postaci drgań. W tym zakresie opracowano metody sklejania postaci

drgań własnych otrzymanych na podstawie pomiarów wizyjnych.

Opracowaną metodykę zweryfikowano podczas badań eksperymentalnych co

potwierdziło, że połączenie technik wizyjnych z metodami analizy modalnej w celu estymacji

wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji zostało osiągnięte.

W trakcie prowadzonych prac w obszarze badawczym dotyczącym dynamiki

strukturalnej, Autor również poszukiwał rozwiązań z wykorzystaniem metod wizyjnych w

innych dziedzinach. Takim przykładem jest zastosowanie metod przetwarzania obrazów w

obszarze inżynierii materiałowej. Zaprezentowana w poprzednich publikacjach, autorska

metoda angażująca analizę obrazu (opartą o segmentację zorientowaną obszarowo) , okazała

się na tyle uniwersalna, że została zmodyfikowana i wykorzystana do analizy zjawiska

termicznego pęcznienia. W publikacji [4] zaproponowano nową metodę wyznaczenia

współczynnika pęcznienia iłów, opartą o zastosowanie algorytmów wizyjnych do

wyznaczenia zmian pola powierzchni przekroju próbek w trakcie ogrzewania.

19

Zaproponowane dodatkowe cechy obrazu umożliwiały również wyznaczenie m.in. konturu

oraz objętości próbki. Uzyskane wyniki pozwalają na określenie zmian objętości próbek w

tym procesie, co prowadzi do oszacowania współczynnika pęcznienia iłów stosowanych m.in.

w produkcji kruszyw lekkich. Szczegóły implementacyjne opracowanych algorytmów

wizyjnych w środowisku programowym Matlab zawarto w publikacji. Zaproponowana

metoda oparta o analizę obrazu została zweryfikowana eksperymentalnie i porównana z

danymi otrzymanymi z piknometru piaskowego. Uzyskane wyniki potwierdziły, że

zastosowanie opracowanej metody pozwala również na minimalizację błędów w szacowaniu

współczynnika termicznego pęcznienia wynikających ze zmian geometrii próbki w takich

temperaturach, w których próbka przybiera kształt zbliżony do kuli.

Naukowym osiągnięcie Autora było opracowanie metod i implementacja algorytmów

wizyjnych opartych o analizę obrazu do wyznaczania zmian pola powierzchni wraz z

oszacowaniem objętości próbek oraz opis wyżej wymienionych metod. Zaproponowana

bezkontaktowa metoda pomiaru i opracowane narzędzie znacząco ułatwia prowadzenie badań

zjawisk rozszerzalności cieplnej.

Rekonstrukcja trójwymiarowej struktury oraz ruchu obiektów sceny z sekwencji obrazów

jest jednym z najczęściej podejmowanych i studiowanych problemów dotyczących technik

wizyjnych. Problematyka ta jest również podjęta w pracach badawczych Autora i na

podkreślenie zasługuje rozszerzenie ich zastosowania oraz ich integracja z algorytmami

umożliwiającymi realizację analizy modalnej, co zostało wykonane w ramach projektu

badawczego [P1].

W publikacji [22] przedstawiono opracowane metody i algorytmy umożliwiające

uzyskanie trójwymiarowych składowych amplitud drgań dla analizowanych obiektów sceny

wraz z ich trójwymiarową strukturą w oparciu o sekwencje obrazów pozyskane z jednej

szybkiej cyfrowej kamery. Opracowane metody należą do kategorii metod stosowanych w

pasywnych wizyjnych systemach pomiarowych, ich algorytmy zostały zaimplementowane w

programie Matlab i przetestowane za pomocą sekwencji zdjęć syntetycznych oraz sekwencji

zdjęć pozyskanych na stanowisku badawczym za pomocą szybkiej kamery cyfrowej X-

Stream XS-3. W artykule omówiono dwie grupy metod: metody oparte o dyskretną geometrię

epipolarną oraz strukturę z ruchu. W przypadku geometrii epipolarnej, opracowano metody

umożliwiające wyznaczenie parametrów ruchu między dwoma kolejnymi ramkami obrazu

pobranymi tylko z jednej kamery. Geometria epipolarna stanowi wewnętrzną geometrię

20

dwóch różnych perspektywicznych obrazów tej samej trójwymiarowej sceny i zależy tylko od

parametrów wewnętrznych i zewnętrznych kamery. Niezależna jest od trójwymiarowej

struktury sceny, natomiast uzyskanie rekonstrukcji badanego obiektu w rzeczywistej skali

wymaga znajomości parametrów wewnętrznych kamery, które są wyznaczane w procesie

kalibracji kamer. Wówczas też mogą zostać wyznaczone parametry zewnętrzne kamer (w tym

przypadku ich wzajemne położenie i orientacja) oraz trójwymiarowa struktura i ruch obiektu

sceny. Parametry ruchu estymowane są poprzez faktoryzację macierzy głównej. Na ich

podstawie za pomocą algorytmu triangulacji dokonywana jest trójwymiarowa rekonstrukcja

oraz wyliczana głębia we właściwej skali. W pracy [22] przedstawiono szczegółowy opis

algorytmu (tzw. algorytmu ośmiopunktowego) umożliwiającego na podstawie

odpowiadających sobie punktów, poprzez faktoryzację, wyznaczenie macierzy głównej, z

której wyznaczane są parametry ruchu - parametry zewnętrzne dla układu dwóch kamer

(czyli wzajemne przemieszczenie i obrót układu współrzędnych kamery jaki nastąpił między

dwoma klatkami sekwencji obrazów). Po wybraniu matematycznie poprawnego rozwiązania,

dla którego obie wyznaczone głębie są dodatnie (zrekonstruowany punkt znajduje się przed

płaszczyznami rzutowania kamer) oraz zbioru par korespondujących punktów, za pomocą

algorytmu liniowej triangulacji oraz opracowanej metody skalowania dokonywana jest

trójwymiarowa rekonstrukcja analizowanego obiektu.

Drugi z opisanych w artykule algorytmów geometrii epipolarnej rozważa algorytm

czteropunktowy. Jest to przypadek, kiedy punkty pomiarowe znajdując się na jednej

płaszczyźnie tworzą konfiguracje zdegenerowane. Tego typu układy punktów pomiarowych

są bardzo często spotykane w praktycznych zastosowaniach (np. płaskie powierzchne

konstrukcji, maszyn i urządzeń). Wówczas trójwymiarową strukturę i ruch uzyskuje się za

pomocą dekompozycji płaszczyznowej macierzy homografii H, która jest liniowym

odwzorowaniem między dwoma odpowiadającymi sobie współpłaszczyznowymi punktami w

dwóch obrazach. Macierz homografii zawiera informacje o ruchu badanego obiektu {R,t} –

opisujące przemieszczenie pomiędzy układami kamer odpowiadających za dwa kolejne

obrazy, oraz o jego strukturze trójwymiarowej {N,d} – położenie płaszczyzny, na której leżą

punkty pomiarowe względem układu współrzędnych kamery (N – jednostkowy wektor

normalny płaszczyzny względem pierwszej ramki kamery; d- odległość od płaszczyzny do

punktu głównego kamery). Macierz homografii opisuje także przekształcenie pomiędzy

odpowiadającymi sobie punktami na obrazach pierwszym i drugim. Do wyznaczenia

21

trójwymiarowej struktury i ruchu obiektu we właściwej skali zastosowano algorytm liniowej

triangulacji oraz opracowano metodę skalowania wyników.

Scharakteryzowana grupa algorytmów należy to algorytmów rekonstrukcji w układzie

skalibrowanym, tj. w którym wykonana została procedura kalibracji kamery i uzyskano

macierz parametrów wewnętrznych. Należy nadmienić, że w trakcie procedury kalibracji za

pomocą np. płaskiego wzorca kalibracyjnego w kształcie szachownicy estymowane są

również współczynniki zniekształceń optycznych (promieniowe i styczne), które następnie

wykorzystywane są do usunięcia dystorsji z obrazów wprowadzanych przez tor optyczny.

Proponowana przez Autora metodyka stanowi nowatorskie podejście w stosunku do

tradycyjnych metod stereowizyjnych wyznaczających trójwymiarowy ruch i rekonstrukcję

obiektów. Autor zaproponował zastąpienie pary kamer przez jedną szybka cyfrową kamerę.

W tym przypadku jedna kamera rejestruje dwa obrazy sceny z dwóch różnych lokalizacji, w

dwóch różnych chwilach czasu. Procedura rekonstrukcji jest identyczna jak w przypadku

stereowizji: trójwymiarowa struktura wyznaczana jest za pomocą techniki triangulacji w

oparciu o dwa obrazy.

Wielką zaletą zaproponowanego podejścia są niższe koszty (tylko jedna kamera) oraz

wyższy poziom jakości ergonomicznej stanowiska.

Struktura z ruchu (SR, ang. structure from motion, SFM ) stanowi treść trzeciej z

opracowanych i proponowanych metod pomiarowych i należy do efektywnych algorytmów

umożliwiających jednoczesne uzyskanie kształtu obiektu oraz ruchu kamery z sekwencji

obrazów bez przyjęcia modelu ruchu takiego jak stała translacja lub rotacja.

Główna różnica między algorytmami geometrii epipolarnej (GE) i struktury z ruchu (SR)

dotyczy sposobu wyznaczania parametrów ruchu określających np. drgania analizowanych

obiektów. W przypadku GE – parametry te estymowane są między każdymi dwoma

kolejnymi ramkami obrazu, podczas gdy dla SR (tzw. „batch method”) konieczna jest

rejestracja całej sekwencji obrazów, a następnie wyznaczany jest ruch kamery i struktura

obiektu.

Istota metody SR polega na wyznaczeniu ruchu kamery między kolejnymi ramkami

obrazu mając dane położenia punktów obrazu śledzonych przez n ramek obrazu. Do jej

wyznaczenia wykorzystywana jest technika dekompozycji macierzy. Metoda dekompozycji

na wartości szczególne należy do metod typu rzadkiego (ang. „sparse”), w związku z tym do

jej obliczeń wykorzystuje się wybrane cechy obrazu. Najistotniejszą cechą tego podejścia jest

brak konieczności posiadania wiedzy o ilości obiektów oraz początkowej segmentacji, a

22

macierz pomiarowa jest poddawana globalnej dekompozycji na dwie macierze (macierz ruchu

oraz struktury) i charakteryzuje się dużą odpornością na szum. W opisywanym w publikacji

algorytmie, po etapie dekompozycji, jako ograniczenia metryczne w macierzy korekcji

przyjęto para-perspektywiczny model kamery. W wyniku otrzymano trójwymiarową

strukturę obiektu oraz wektor translacji reprezentujący amplitudę drgań obiektu.

We wszystkich wyżej opisywanych algorytmach do śledzenia cech zaimplementowano

metodę Lucas-Kanade opartą o przepływ optyczny z dekompozycją hierarchiczną obrazu.

Zaadaptowane metody zostały przetestowane i zweryfikowane za pomocą serii symulacji

numerycznych na danych syntetycznych oraz na podstawie obrazów uzyskanych z pomiarów

eksperymentalnych przeprowadzonych na stanowisku badawczym. W przypadku symulacji

numerycznych, modelowane były drgania obiektów we wszystkich trzech osiach układu

(wymuszenie sinusoidalne z różnymi częstotliwościami w każdej osi oraz różnymi

amplitudami drgań). Dodatkowo nakładany był również szum na każdy z kierunków

przebiegu drgań. Badania eksperymentalne przeprowadzono z wykorzystaniem szybkiej

kamery cyfrowej X-Stream XS-3. Przed przystąpieniem do eksperymentów przeprowadzono

kalibrację kamery.

W przypadku wszystkich symulacji numerycznych opracowane metody prawidłowo

odtworzyły zadane modelowane drgania. Wyniki badań eksperymentalnych wykazały, że

metoda oparta o estymacje macierzy homografii oraz metoda struktury z ruchu, w porównaniu

z metodą opartą o macierz główną, zapewnia dokładniejsze odwzorowanie i bardziej

wygładzone przebiegi drgań .

W odniesieniu do trójwymiarowej rekonstrukcji badanego obiektu wszystkie trzy metody

zwróciły właściwy rezultat. Natomiast wszystkie metody wykazały się wrażliwością na szumy

i zakłócenia, które mogą być spowodowane przez zakłócenia występujące na obrazach, przez

metody śledzenia, niewłaściwie przeprowadzoną kalibrację, niską rozdzielczość czujnika

kamery oraz zmienne warunki oświetleniowe.

Należy podkreślić że podjęte badania i uzyskane wyniki wniosły nową wiedzę w obszar

stosowania pasywnych metod do pomiaru drgań w przestrzeni trójwymiarowej. W tym

zakresie Autor rozwiązał problem dotyczący wyboru najlepszej metody do analizy drgań.

Uzyskanie zadawalających rezultatów działania opracowanych algorytmów zachęciło

Autora do dalszych prac badawczych w tym obszarze. W publikacji [13] przedstawiono

praktyczne zastosowanie metody struktury z ruchu (umożliwiającej uzyskanie charakterystyk

23

drganiowych w trzech osiach). Zaprezentowano również strukturę i wykonany prototyp

systemu wizyjnego dedykowanego celom analizy modalnej, który sprzęgnięto z

oprogramowaniem do analizy modalnej VIOMA. Opracowany prototyp zintegrowanego

systemu wizyjnego zamontowano na stanowisku umożliwiającym automatyczne sterowanie

kamerą X-Stream XS-3 w dwóch osiach. W tym celu wykonano konstrukcję ramową, w

której umieszczono układ prowadnic umożliwiający ruch prostoliniowy kamery jak również

układ realizujący ruch obrotowy kamery. Sterowanie w dwóch osiach zapewniono za pomocą

dwóch serwonapędów. Wykonany został program umożliwiający połączenie sprzętowo-

programowej części stanowiska badawczego z programową częścią systemu wizyjnego.

Szczegółowa specyfikacja i osiągi prototypowego systemu wizyjnego wraz z opisem

oprogramowania zostały omówione w artykule [13]. Zaprezentowano tam zastosowanie

prototypu zintegrowanego systemu wizyjnego ze stanowiskiem pomiarowym oraz narzędziem

programowym VIOMA do przeprowadzenia operacyjnej analizy modalnej.

Celem weryfikacji systemu przeprowadzono serię eksperymentów na obiekcie

laboratoryjnym . Do wyznaczenia drgań w wybranych punktach analizowanego obiektu

wykorzystano algorytm struktury z ruchu z para-perspektywicznym modelem kamery, z

którego uzyskano trójwymiarową strukturę badanej konstrukcji oraz przebiegi drgań.

Detekcję i śledzenie cech zrealizowano za pomocą metody Lucas-Kanade. W oparciu o dane

wizyjne (reprezentujące drgania w punktach pomiarowych) automatycznie przeprowadzana

była analiza modalna. Celem zwiększenia rozdzielczości przestrzennej systemu wizyjnego

badany obszar podzielono na trzy mniejsze pola widzenia kamery. W przypadku omawianego

testu przeprowadzona została operacyjna analiza modalna bazująca na pomiarach

wykonywanych w trakcie normalnej pracy badanego obiektu. Analizę modalną wykonano za

pomocą algorytmu Balance Realization w paśmie częstotliwości 2-200 Hz. Otrzymane wyniki

były zgodne z wynikami uzyskanymi metodami klasycznymi [19]. oraz potwierdziły

skuteczność opracowanego prototypu systemu wizyjnego zintegrowanego z narzędziem

komputerowego wspomagania eksperymentu modalnego VIOMA.

Opracowane metody umożliwiające analizę ruchu oraz rekonstrukcję obiektów w

przestrzeni trójwymiarowej stanowią rozszerzenie systemu wizyjnego dedykowanego celom

analizy modalnej, prezentowanego w publikacjach [19, 27]. Przedstawione zagadnienia

naukowo-badawcze były na tyle obszerne, że ich rozwiązanie wymagało pracy zespołu osób,

działających pod kierownictwem Autora w ramach projektu badawczego [P1].

24

Należy podkreślić że w tym okresie był to pierwszy na świecie system pomiarowy, w

którym zintegrowano system wizyjny ( bazujący na jednej szybkiej kamerze cyfrowej) z

narzędziami analizy modalnej w postaci jednego pełnego systemu. Dlatego zdaniem Autora

opracowana metodyka i opracowany system stanowi istotne osiągnięcie w zakresie rozwoju

metod wizyjnych i systemów wizyjnych oraz potwierdza sposób zastosowania systemów

wizyjnych w analizie modalnej. Połączenie technik wizyjnych z metodami analizy modalnej

do estymacji wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji w oparciu o

dane wizyjne oraz opracowanie struktury i wykonanie prototypu systemu wizyjnego

dedykowanego celom analizy modalnej oraz dwu i trójwymiarowym pomiarom drgań zostały

osiągnięte.

W celu rozszerzenia zastosowania systemów wizyjnych Autor podjął dalsze prace

badawcze nad możliwością opracowania metod umożliwiających pomiary oraz analizę ruchu

obiektów w przestrzeni trójwymiarowej z wykorzystaniem jednej szybkiej kamery cyfrowej.

Rozwinięcie oraz weryfikację opracowanego algorytmu, opisanego w publikacji [22]

opartego o płaszczyznową macierz homografii Autor zaproponował i zaadaptował do

wyznaczenia własności dynamicznych przenośnika wibracyjnego [20] oraz do przesiewacza

wibracyjnego [7].

Motywacją Autora do podjęcia prac były próby rozwiązania problemów wynikających

głównie ze sposobu i specyfiki pomiarów tych maszyn. Biorąc pod uwagę sposób

przeprowadzenia pomiarów tradycyjnymi metodami kontaktowymi, zasadniczą trudność

stanowi sposób wykonania montażu czujników i realizacji systemu okablowania szczególnie

podczas pracy tych maszyn. Innym ograniczeniem i trudnością są niskoczęstotliwościowe

drgania, których pomiar z uwagi na niskie pasmo częstotliwości, np. za pomocą

standardowych akcelerometrów może być znacznie ograniczony lub niemożliwy. W takich

przypadkach system wizyjny jest dobrą alternatywą dokonywania pomiar drgań korpusu

takich maszyn.

W pracy [20] przedstawiono wykorzystanie i weryfikację metod wizyjnych do pomiaru

dwu oraz trójwymiarowych amplitud drgań korpusu maszyny wibracyjnej pracującej pod

wpływem obciążeń eksploatacyjnych. Do uzyskania pomiarów w przebiegów drgań w dwóch

osiach zaadaptowano opracowaną i opisaną w pracy [19] metodę opartą o analizę obrazu z

ekstrakcją cech: geometrycznych środków ciężkości wyznaczanych z metod momentowych.

Natomiast charakterystyki drgań w przestrzeni trójwymiarowej otrzymano za pomocą

25

algorytmu opartego o dekompozycję płaszczyznowej macierzy homografii i estymację

parametrów ruchu [22].

Uzyskane wyniki z obu metod wizyjnych zostały porównane z pomiarem

przeprowadzonym klasycznie z zastosowaniem akcelerometru. Obiektem badań był

przenośnik wibracyjny, na który naniesiono znaczniki reprezentujące punkty pomiarowe oraz

zamontowano akcelerometr w celu porównania otrzymanych rezultatów. W skład sprzętowej

części systemu wizyjnego m.in. wchodziła jedna szybka kamera cyfrowa X-Stream XS-3.

Biorąc pod uwagę wymagania części algorytmicznej, przed przystąpieniem do eksperymentu

wykonano kalibrację kamery za pomocą płaskiej tablicy kalibracyjnej celem wyznaczenia

parametrów wewnętrznych kamery oraz współczynników dystorsji. Wyznaczono również

współczynnik skali wymagany przez metodę opartą o analizę obrazu. Na stanowisku

badawczym przeprowadzono testy dla różnych stanów pracy maszyny wibracyjnej. W

wyniku użytych metod obliczono amplitudę drgań oraz trajektorię ruchu środka ciężkości

korpusu maszyny wibracyjnej przy wykorzystaniu algorytmów analizy obrazu oraz geometrii

epipolarnej z zastosowaniem macierzy homografii. Dla obu metod dwu- oraz

trójwymiarowych porównano obliczone wartości składowych amplitud drgań w osiach x oraz

y (kierunek poziomy oraz pionowy) i uzyskano zgodność zarówno jakościową jak i

ilościową. Pierwiastek błędu średniokwadratowego przemieszczenia w osi y,

odpowiadającego amplitudzie drgań pionowych wyniósł 0.0857 mm. W przypadku metody z

estymacją macierzy homografii wyznaczono również trzecią składową drgań wzdłuż osi z

(głębia). Wyniki pomiarów uzyskanych z metod wizyjnych porównano z wynikami pomiaru

klasycznego z użyciem akcelerometru zamontowanego w górnej części korpusu maszyny.

Porównano składową pionową przyspieszenia odpowiadającą drganiom wzdłuż osi y. W tym

celu przeprowadzono dwukrotnie proces różniczkowania sygnału wizyjnego i wyznaczono

błąd względny wartości szczytowych obu sygnałów dla stanu ustalonego maszyny. Błąd

względny wyniósł 3,5%. Na różnice w otrzymanych wynikach ilościowych wpłynęły błędy

związane z różniczkowaniem numerycznym oraz sposobem montażu akcelerometru oraz jego

okablowania. Wysoka dokładność metod wizyjnych została zweryfikowana i potwierdzona w

poprzednich pracach badawczych.

Dla przenośnika wibracyjnego wyznaczono składowe przebiegów drgań w przestrzeni

trójwymiarowej, trajektorie ruchu środka ciężkości korpusu podczas wybiegu i rozruchu

maszyny oraz przebiegi drgań (charakterystyki dynamiczne) dla różnych częstotliwości

rezonansowych.

26

W pracy [7] zaprezentowano użycie opracowanej metody z estymacją macierzy homografii

do pomiarów drgań maszyny wibracyjnej, która była przykładem wielkogabarytowego

urządzenia, umożliwiającego wykonywanie pomiarów w warunkach półprzemysłowych.

Przed przystąpieniem do eksperymentów przeprowadzono kalibrację zastosowanej jednej

szybkiej kamery cyfrowej. Płaski znacznik posiadający 36 kołowych markerów,

reprezentujący punkt pomiarowy, naniesiono na środek masy przesiewacza wibracyjnego. Do

porównania wyników z pomiarem klasycznym, obok znacznika zamontowano trójosiowy

akcelerometr. Wykonano szereg testów dla różnych prędkości obrotowych oraz różnych

stanów pracy maszyny. Do porównania i weryfikacji metody opartej o macierz homografii

wykorzystano dane z akcelerometru oraz dane wynikowe z komercyjnego oprogramowania

TEMA, które jest sprawdzonym i zaawansowanym oprogramowaniem do analizy ruchu na

płaszczyźnie oraz w przestrzeni 3D i 6D. Dla otrzymanych amplitud trójwymiarowych

przebiegów drgań z programu TEMA oraz z opracowanej metody z estymacją macierzy

homografii w każdym z trzech kierunków osi wyznaczono błędy względne. Uzyskano bardzo

wysoką zgodność wyników w osiach x oraz y Składowe drgań wzdłuż osi z zostały znacznie

gorzej odwzorowane w programie TEMA, z uwagi na to, że do obliczeń wybrana została

metoda 6D, w której dany był płaski model geometryczny znacznika. Dane wejściowe do

opracowanej metody opartej o macierz homografii zapewniane były przez algorytm śledzenia

Lucas-Kanade, za pomocą którego śledzonych było 36 punktów płaskiego znacznika

reprezentującego punkt pomiarowy na korpusie maszyny. W zawiązku z tym otrzymano

znacznie korzystniejsze (lepsze) rezultaty z opracowanej metody w porównaniu z programem

TEMA. Porównano również amplitudę drgań (pionowych) otrzymanych z dwóch metod

wizyjnych oraz z akcelerometru (po przeprowadzaniu dwukrotnego całkowania sygnału

przyspieszenia) i uzyskano bardzo dużą zgodność sygnałów we wszystkich trzech osiach .

Maszyny wibracyjne realizują proces technologiczny lub transportowy na zasadzie

przekazywania drgań korpusu maszyny do obrabianego ośrodka i w wielu gałęziach

przemysłu stanowią podstawową formę przeprowadzenia procesów technologicznych.

Istotnym problemem dla konstruktorów i użytkowników maszyn wibracyjnych jest znaczny

wzrost amplitud drgań podczas rezonansu przejściowego w stosunku do stanu ustalonego

podczas procesów rozruchu i wybiegu. Przede wszystkim w trakcie wybiegu może dochodzić

do długotrwałego rezonansu przejściowego, w wyniku którego może dochodzić do

przenoszenia znaczących sił dynamicznych na podłoże, co może doprowadzić do uszkodzenia

konstrukcji, fundamentu lub zerwania układu zawieszenia sprężystego maszyny.

27

Uwzględniając przytoczone problemy, zastosowanie bezkontaktowych pomiarów drgań

jest szczególnie istotne dla systemów monitorująco-diagnostycznych i sterujących. Uzyskane

wyniki mogą znaleźć zastosowanie w układach diagnostycznych oraz w realizacji układów

sterowania eliminując potrzebę stosowania kosztownych i uciążliwych w instalacji i obsłudze

klasycznych akcelerometrów wraz systemem okablowania i przetwarzania sygnałów.

Otrzymane rezultaty mogą być również traktowane jako podstawa dla systemów

diagnostycznych opartych na modelu [27].

Biorąc pod uwagę przytoczone problemy, opracowana metodyka pomiaru drgań maszyn

wibracyjnych w przestrzeni dwu- oraz trójwymiarowej wykorzystująca jedną szybka kamerę

cyfrową stanowi istotny wkład w rozwój nowych metod badawczych do obszaru diagnostyki i

układów sterowania tych maszyn.

Wykorzystanie jednej szybkiej cyfrowej kamery oraz zastosowanie metod wizyjnych

umożliwiających wyznaczenie drgań w przestrzeni trójwymiarowej było nowatorską metodą

badania takich maszyn.

Zainteresowania Autora dotyczą również zastosowania i wdrażania systemów wizyjnych w

obszar ogólnie rozumianej robotyki i mechatroniki. Szczególnie istotne jest połączenie,

kooperacja i integracja technik wizyjnych z robotem, które zaopatrują go w złożony

mechanizm sensora umożliwiającego inteligentną odpowiedź na zdarzenia występujące w

przestrzeni roboczej (lub otaczającym go środowisku). Wprowadza to następny zakres i

kierunki prac, w których wdrożono metody wizyjne w problematykę robotyki.

Wstęp do podjętych prac stanowi seria dwóch publikacji [23,24], w których wyjaśniono

pojęcie i znaczenie techniki wizyjnej, zaprezentowano budowę oraz zadania systemów

wizyjnych, dokonano klasyfikacji systemów wizyjnych dostępnych na rynku (na czujniki

wizyjne, kamery inteligentne, dedykowane systemy wizyjne, systemy oparte na komputerach

PC) i scharakteryzowano dwie najbardziej zróżnicowane grupy systemów. Następnie

omówiono i scharakteryzowano podstawowe etapy cyfrowego przetwarzania obrazów od

akwizycji obrazu, wstępnego przetwarzania obrazów, aż po metody analizy obrazu i

ekstrakcji cech pod kątem ich wykorzystania w systemach zrobotyzowanych, w układach

sterowania lub systemach decyzyjnych i samouczących się.

Zaprezentowano przykłady zastosowań systemów wizyjnych w robotyce i potwierdzono,

że wykorzystanie systemów wizyjnych wywołane jest wzrastającym zapotrzebowaniem

zwiększenia elastyczności oraz zakresu aplikacji robotyki. Wyjaśniono pojęcia widzenia

robotów i podkreślono jakie korzyści przynosi. Dokonano klasyfikacji systemów wizyjnych

28

ogólnego przeznaczenia i dedykowanych do danego typu robota oraz scharakteryzowano ich

architektury. Przytoczono i podano statystyki najczęstszych zastosowań systemów wizyjnych

w przemyśle. Zwrócono uwagę że w tradycyjnej dziedzinie przemysłu zrobotyzowanego

dominują aplikacje z tzw. grup trzy D (ang.: dull, dirty, dangerous: nudny, brudny,

niebezpieczny) oraz 3 H (ang.: hot, heavy, hazardous; gorący, ciężki, ryzykowny) i

podkreślono, że spośród dostępnych dla robotyki czujników, systemy wizyjne oferują

największy zasób informacji w celu automatyzacji wyżej wymienionych procesów.

Zaprezentowano również typowe zastosowania 2D i 3D systemów wizyjnych robotów.

Omówiono systemy wizyjne stosowane w spawalnictwie i podkreślono, że są one podstawą

pełnej automatyzacji stanowisk spawalniczych poprzez ich integrację ze zrobotyzowanymi

oraz w pełni elastycznymi systemami automatyki oraz robotami spawalniczymi.

Scharakteryzowano oraz podano przykłady komercyjnych systemów wizyjnych

zintegrowanych z robotami spawalniczymi. Zaprezentowano również prowadzone w różnych

ośródkach naukowych, prace badawcze poświęcone automatyzacji procesu spawania z

użyciem systemów wizyjnych. W publikacjach [23,24] potwierdzono, że systemy wizyjne

stosowane w prawie wszystkich sektorach przemysłu stają się głównym czynnikiem

ekonomicznym automatyzacji przemysłu.

Zainteresowania Autora obszarem robotyki przyczyniły się między innymi do opracowania

[16] architektury systemów wizyjnych i metod wizyjnych do segregacji i montażu

podzespołów elektronicznych oraz w obszarze robotyki podwodnej do opracowania metod

detekcji pęknięć powierzchni zbiorników z wodą pitną. Pierwszy z systemów opisany w

publikacji [16] przedstawia praktyczne zastosowanie laboratoryjnego zrobotyzowanego

gniazda składającego się z dwóch robotów przemysłowych wyposażonych w dwa różne

systemy wizyjne do segregacji podzespołów i montażu układów scalonych na linii

produkcyjnej. Programowanie robota Adept Viper s650 oraz opracowaną aplikację wizyjną w

komercyjnym systemie wizyjnym AdeptSight, realizującym rozpoznawanie i segregację

podzespołów znajdujących się w ruchu na przenośniku taśmowym zaimplementowano w

języku V+. Natomiast algorytmy systemu wizyjnego dedykowanego do robota

przemysłowego Mitsubishi RV-2AJ zostały opracowane przez Autora za pomocą bibliotek

openCV. Opracowane i dostosowane do problemu montażu podzespołów metody

przetwarzania obrazów obejmowały: akwizycję i zapisanie obrazów z kamery, metody

wstępnego przetwarzania obrazów i analizy obrazów, ekstrakcji cech obiektów za pomocą

metod momentowych. Zaimplementowana została również procedura kalibracji parametrów

29

wewnętrznych kamery wraz z usunięciem dystorsji toru optycznego. Etap kalibracji

zewnętrznej, tj. transformacji między układem współrzędnych robota Adept Viper i kamery

dla systemu AdpetSight wykonywany jest automatycznie, natomiast w przypadku systemu

wizyjnego wyznaczającego położenie i orientacje obiektów w układzie współrzędnych robota

Mitsubishi Autor opracował procedurę kalibracji opartą o wykorzystanie przekształcenia

homograficznego. W praktyce estymacja przekształcenia homograficznego polegała na

wyznaczeniu jego parametrów na podstawie pomiaru współrzędnych tych samych czterech

punktów, na płaszczyźnie obrazu i w układzie współrzędnych robota. Wydobyte cechy

obiektów poddane wyznaczonej transformacji wyrażane są w układzie globalnym robota

Mitsubishi i wysyłane za pomocą portu szeregowego RS232 do sterownika robota. Czynności

manipulacyjne robota związane z montażem, wyznaczonych przez system wizyjny

podzespołów, zaimplementowano języku Melfa Basic IV. Zaprezentowane stanowisko

badawcze symulujące działanie przemysłowej linii produkcyjnej dokonującej montażu

układów scalonych stanowi dobry przykład połączenia zrobotyzowanego gniazda

montażowego oraz różnych środowisk programistycznych oraz dowodzi, że użycie otwartych

bibliotek wizyjnych może być z powodzeniem wykorzystane w systemach automatyki i

robotyki i jest alternatywą dla drogich systemów komercyjnych.

Opracowana metodyka obejmująca integrację różnych środowisk programistycznych oraz

nowoczesnych systemów zrobotyzowanych prezentuje rozszerzenie zastosowań systemów

wizyjnych w robotyce oraz wskazuje bezpośrednio na praktyczne korzyści z opracowanych

metod wizyjnych (szczególnie metody kalibracji systemu wizyjnego i robota Mitsubishi).

Zaproponowana metodyka oraz opracowane algorytmy systemu wizyjnego stanowią wkład

w obszar praktycznej wiedzy dotyczącej systemów wizyjnych jako sensorów spełniających

rosnące zapotrzebowania zwiększenia elastyczności oraz zakresu aplikacji robotyki.

W pracy [16] zaprezentowano również opracowany przez Autora algorytm wykrywania

pęknięć powierzchni zbiorników z wodą pitną. Jest to jeden z algorytmów

zaimplementowanych w autorskiej kompleksowej architekturze systemu wizyjnego robota

pływającego. Opisany tam robot podwodny jest jednym z elementów składowych systemu

inspekcyjno-konserwacyjnego i współpracuje ściśle z robotem gąsienicowym poruszającym

się po dnie zbiornika. Opis systemu przedstawiony został w pracy [10]. Opracowany przez

Autora pomiarowy system wizyjny składał się z następujących elementów: podwodnego

oświetlenia diodowego, monochromatycznej kamery inspekcyjnej o rozdzielczości 5

megapikseli w obudowie z oknem hemisferycznym, wspomagającej pracę operatora

30

obrotowej kamery pan-tilt-zoom monitorującej o rozdzielczości 0.4 megapikseli (również w

obudowie z oknem hemisferycznym) , kamery dokującej o rozdzielczości 1 megapiksela (w

obudowie z oknem płaskim) oraz czterech laserów (w obudowach z oknem płaskim). Jednym

z głównych zadań systemu wizyjno-pomiarowego był pomiar odległości i orientacji jednostki

pływającej względem badanego obiektu w celu utrzymania jej w odpowiedniej (zadanej)

odległości oraz akwizycji obrazów celem wykrycia uszkodzeń badanej powierzchni.

Opracowany algorytm do detekcji pęknięć składał się z następujących przekształceń:

wstępnego przetwarzania obrazów zawierających transformacje morfologiczne oraz analizy

obrazów opartych o obszarowe metody segmentacji. Obraz wejściowy poddawany był filtracji

uśredniającej, lokalnym metodom binaryzacji w celu wyróżnienia obszarów o niskich

poziomach jasności oraz analizie obrazu opartej o segmentację obszarową. Po etapie

segmentacji z wydobytych obiektów pozostawiane były te, które spełniały wymagania

zadanego zakresu pola powierzchni, reprezentującego poszukiwane uszkodzone obszary.

Przekształcenia morfologiczne dylatacji oraz szkieletyzacji wykonane zostały w celu

uzyskania szkieletu figury, na której ostatecznie przeprowadzana była ponowna segmentacja i

ekstrahowano cechy w celu wyznaczenia wielkości uszkodzenia (m.in. długość oraz kąt

nachylenia, momenty geometryczne, współczynniki kształtu). Opisana metoda cechuje się

dużą odpornością na wpływ warunków zewnętrznych znamiennych w środowisku

podwodnym.

W pracy [10] omówiono również opracowane przez Autora metody umożliwiające pomiar

odległości i orientacji robota względem analizowanej powierzchni (ściany zbiornika) na

podstawie analizy położeń plamek świetlnych rzucanych przez promienie laserów. Układ

pomiarowy składał się z czterech laserów oraz wysokorozdzielczej kamery cyfrowej

pozyskującej obrazy badanej powierzchni. Opracowana metoda oparta została o model

kamery otworkowej oraz zależności geometryczne. Położenia plamek lasera na

pozyskiwanych obrazach wyznaczono w oparciu o algorytmy obszarowej analizy obrazu.

Następnie wykonano testy opracowanych algorytmów podwodnego systemu wizyjno-

pomiarowego na stanowisku badawczym (w powietrzu oraz pod wodą). W artykule

zaprezentowano przykładowe rezultaty pomiaru odległości oraz orientacji robota uzyskane

podczas eksperymentów badawczych przeprowadzonych w basenie. Uzyskane wyniki

potwierdziły wysoką dokładność pomiaru zaimplementowanych algorytmów.

Opracowana metoda charakteryzuje się dużą szybkością obliczeniową oraz łatwością w

implementacji, dlatego może zostać wykorzystana do sterowania robotem w czasie

31

rzeczywistym podczas jego misji inspekcyjnych. Wyniki otrzymane w wyniku symulacji

numerycznych i eksperymentów laboratoryjnych pozwalają stwierdzić, że metoda odpowiada

wymaganiom stawianym autonomicznym urządzeniom pływającym.

Wykonane prace badawcze stanowią również przykład efektywnej współpracy uczelni z

przemysłem, a uzyskane wyniki stanowią odpowiedź na wytyczne i potrzeby MPWiK. W

ramach projektu [P2] powstał prototyp robota hybrydowego składającego sie z bazowego

podwodnego robota gąsienicowego oraz pomiarowej jednostki pływającej. Autor kierował

zespołem odpowiedzialnym za opracowanie architektury systemu wizyjno-pomiarowego i

implementacje algorytmów wizyjnych na robocie ROV. Zaprezentowane metody wizyjne

dotyczące części pomiarowo-inspekcyjnej i nawigacyjnej robota są w końcowej fazie

opracowań i planowane są kolejne publikacje dotyczące tej tematyki, w prestiżowych

zagranicznych i krajowych czasopismach naukowych.

Pozostając w obszarze zagadnień dotyczących robotyki podwodnej, w pracy [9]

przedstawiono architekturę systemu wizyjnego oraz metody przetwarzania obrazów w celu

pomiaru parametrów kinematycznych szponów podwodnego robota gąsienicowego, które

wykorzystano do wyznaczenia odkształcenia szponów i obliczenia poślizgu gąsienicy robota.

W celu zminimalizowania niekorzystnego wpływu drgań z otoczenia na wyniki pomiarów,

robot gąsienicowy został umieszczony na optycznym stole anty-wibracyjnym. Do akwizycji

sekwencji obrazów wykorzystano szybka kamerę cyfrową Phantom v9.1. Część

algorytmiczna systemu wizyjnego zrealizowana została w programie TEMA i obejmowała

trzy etapy: wykonanie procedury kalibracji kamery oraz obliczenia współczynnika skali z

wykorzystaniem certyfikowanego wzorca długości, zastosowanie metod śledzenia cech oraz

analizę i prezentację wyników. Dla pozyskanych obrazów przyjęto dwie metody śledzenia

markerów naniesionych na szpony gąsienicy i korpus robota: oparte o wyznaczanie

geometrycznych środków ciężkości (COG-"Center of gravity") oraz metody oparte o detekcję

krawędzi (QS-"Quadrant symmetry"). Wyznaczono również poziomy szumów pomiarowych

dla przyjętych metod śledzenia, które odpowiednio wynosiły: 0.0065 mm dla metody "COG"

oraz 0.0041 mm dla metody QS. W wyniku zastosowanych metod uzyskano przemieszczenia

i prędkości dla wszystkich śledzonych punktów (zarówno na korpusie jak i na szponach

gąsienic). Wyznaczono również ich trajektorie ruchu. Na podstawie otrzymanych wyników

obliczono wielkość deformacji szponu i uzyskano wartość poślizgu gumowych gąsienic

robota podwodnego dla nieodkształcalnego podłoża. Wyniki pomiarów wykonanym

32

systemem wizyjnym potwierdziły również rezultaty otrzymane w trakcie badań

symulacyjnych w oprogramowaniu MES.

Dokonując pomiaru odkształcenia szponu oraz mając daną ilość szponów w kontakcie z

podłożem oraz długość odcinka nośnego gąsienicy można oszacować poślizg. Jest to bardzo

istotny parametr wykorzystywany zarówno podczas modelowania ruchu projektowanego

robota gąsienicowego jak i w układach sterowania. W przypadku robotów gąsienicowych

występujące “zakłócenia” (np. deformacje szponów gąsienic) pomiędzy różnego rodzaju

podłożem (asfalt, beton, piasek, grunt), a gąsienicą robota, są trudne do zmierzenia i tym

bardziej do zamodelowania.

W światowej literaturze nie zostało do tej pory opublikowane zastosowanie systemu

wizyjnego do wyznaczenia odkształcenia szponów robota gąsienicowego. W związku z tym

opracowana architektura systemu wizyjnego oraz metoda pomiaru ma charakter oryginalny i

może być uznana za nowe podejście do wyznaczenia odkształcenia szponów gąsienicy robota

i estymacji poślizgu gąsienicy robota.

Przedstawiane do tej pory opracowane metody wizyjne i odpowiadające im architektury

systemów wizyjnych dotyczyły przede wszystkim wykorzystania jednej kamery. W swoich

badaniach Autor stosował również metody wizyjne znajdujące zastosowania w układach

stereowizyjnych jak również w systemach mobilnego skaning wykorzystujących wiele kamer.

Zaprezentowane w dalszej części prace badawcze nawiązują do rozszerzania zastosowań

systemów wizyjnych w obszarze mechatroniki, robotyki medycznej i biomechaniki oraz do

prezentacji nowych rozwiązań w tym zakresie.

Rozdział w monografii [25] stanowi przykład wykorzystania metod wizyjnych w robotyce

medycznej w zastosowaniach do przeprowadzania zabiegów operacyjnych opartych na

chirurgii minimalnie inwazyjnej.

Postęp w chirurgii minimalnie inwazyjnej był możliwy dzięki wprowadzeniu

automatyzacji, rozwojowi narzędzi chirurgicznych, technik obrazowania medycznego oraz

robotów chirurgicznych. Pełna lub częściowa automatyzacja podczas zabiegów

chirurgicznych wymaga poprawnie odwzorowanego toru ruchu narzędzia chirurgicznego

realizowanego przez końcówkę roboczą robota. W zawiązku z tym zastosowanie systemu

wizyjnego jest najlepszym rozwiązaniem rejestracji ruchu narzędzia i trójwymiarowej

rekonstrukcji jego toru, ze względu na brak konieczności stosowania dotykowych urządzeń

pomiarowych mogących utrudniać, bądź uniemożliwiać ruch chirurga wykonującego zabieg.

W monografii przedstawiono zastosowanie stereowizyjnego systemu do wyznaczenia

33

trójwymiarowego toru narzędzi chirurgicznych podczas operacji endoskopowych w obrębie

miednicy mniejszej.

Zaproponowana architektura stereowizyjnego systemu wizyjnego obejmowała m.in. układ

dwóch zsynchronizowanych kamer cyfrowych Phantom v9.1. Stanowisko badawcze składało

się z fantomu urologiczno-ginekologicznego, na którym przeprowadzony był symulowany

zabieg oraz endoskopu. W celu rejestracji sekwencji obrazów oraz analizy ruchu narzędzia

chirurgicznego endoskop wyposażono w element skonstruowany na bazie dwunastościanu

foremnego, na którym rozmieszczono znaczniki pomiarowe. Analizę trajektorii ruchu

endoskopu wykonano w programie Tema. Zastosowana metoda pomiarowa umożliwia

rekonstrukcję trójwymiarowego toru znaczników. Pomiar poprzedza wykonanie procedury

kalibracji, której wynikiem są macierze zawierające parametry wewnętrzne, współczynniki

funkcji modelującej zniekształcenia wprowadzane przez tory optyczne kamer, macierz

parametrów zewnętrznych opisująca położenie i orientację kamer. Dane z kalibracji

wykorzystywane są na etapie triangulacji położenia śledzonych punktów (znaczników) w

przestrzeni trójwymiarowej. Faza pomiaru obejmuje rejestrację zsynchronizowanej sekwencji

obrazów z obu kamer, z zadaną częstotliwością akwizycji. W przypadku użytych kamer

opóźnienie w ich synchronizacji nie przekracza 20 ns. W celu śledzenia trzech składowych

przemieszczeń znaczników naniesionych na endoskop wybrany został algorytm śledzenia

oparty o detekcję krawędzi ( QS - "Quadrant Symmetry"). Trójwymiarowa rekonstrukcja toru

narzędzi uzyskana została w układzie współrzędnych jednej z kamer. Z uwagi na możliwość

transformacja wyników do innego układu współrzędnych, w badaniach naniesiono na

nieruchomy element stanowiska badawczego trzy markery, dzięki którym dokonano

transformacji uzyskanego przebiegu do układu współrzędnych związanego z badanym

fantomem. Na podstawie współrzędnych trzech współpłaszczyznowych znaczników na

fantomie wyznaczono również trajektorię kątową śledzonego obiektu.

Przy wykorzystaniu stereowizyjnego systemu przeprowadzono dwie serie eksperymentów.

Jedna seria dotyczyła rejestracji trajektorii ruchu narzędzia chirurgicznego podczas zabiegu

prowadzonego przez lekarza z użyciem fantomu, druga natomiast analizy trajektorii ruchu

robota UR-5. Druga seria testów została wykonana w celu weryfikacji wyników pomiarów

trajektorii ruchu narzędzia chirurgicznego. Na końcówce ostatniego członu robota

zamontowano ten sam znacznik trójwymiarowy, który był wykorzystywany w rekonstrukcji

toru narzędzia podczas zabiegu przeprowadzanego przez chirurga. Poprawność odwzorowania

metodą wizyjną trójwymiarowego toru efektora robota sprawdzono przez jego porównanie z

34

torem zadanym do sterownika robota. Porównanie przeprowadzono z wykorzystaniem

metody dopasowania chmur punktów ICP (Iterative Closest Point). Na podstawie uzyskanych

wyników potwierdzono, iż opracowana metoda cechuje się wysoką dokładnością i nadaje się

do planowania zabiegów chirurgicznych. Dlatego w dalszych pracach otrzymana trajektoria

narzędzia zostanie przygotowana do wprowadzenia do sterownika robota chirurgicznego w

celu odwzorowania toru narzędzia przez efektor robota.

Przedstawione w artykule badania były wynikiem prac związanych z projektem [P3],

którego celem było opracowanie robota hybrydowego wspomagającego zabiegi chirurgiczne,

wykorzystujące naturalne otwory ciała, stosując sprzężenie wizyjne dla prowadzenia narzędzi.

Jako szczegółowy przykład tego typu zabiegów użyto wstrzykiwanie komórek macierzystych

do zwieracza cewki moczowej w leczeniu wysiłkowego nietrzymania moczu u kobiet. W celu

przygotowania zbioru parametrów kinematycznych robota w sposób umożliwiający

prawidłową realizację manipulacji narzędziami chirurgicznymi, należało wyznaczyć

parametry kinematyczne ruchów narzędzi podczas klasycznych operacji endoskopowych

przeprowadzanych przez lekarzy. Eksperyment polegał na przeprowadzeniu przez

doświadczonych lekarzy symulowanych zabiegów na fantomach z użyciem typowych

narzędzi. W trakcie przeprowadzania tych zabiegów za pomocą systemu wizyjnego

rejestrowane były trajektorie narzędzi.

Opracowana metoda pomiaru oraz uzyskane wyniki stanowią wkład w rozwój wiedzy i

badań nad rozszerzeniem automatyzacji w chirurgii minimalnie inwazyjnej poprzez

rozszerzenie zastosowań nowoczesnych bezkontaktowych technik pomiarowych oraz robotów

chirurgicznych

Po przetestowaniu oraz weryfikacji opracowanej technologii dla układów stereowizyjnych,

Autor rozszerzył swoje zainteresowania oraz możliwości aplikacji techniki wizyjnej do

obszaru biomechaniki.

W pracy [11] przedstawiono, opracowany na bazie poprzednich doświadczeń Autora,

stereowizyjny układ wyposażony w zestaw szybkich kamer do analizy pracy mięśni

zawodnika kitesurfingu podczas wykonywania jednego z najbardziej efektownych a

jednocześnie niebezpiecznych dla stawu barkowego zawodnika, manewru "handle pass".

Należy on do grupy manewrów złożonych, podczas wykonywania którego zachodzi potrzeba

zaangażowania wielu mięśni górnej części tułowia i często dochodzi do uszkodzenia stożka

rotatorów.

35

Inspiracją podjętych prac badawczych przez Autora było po pierwsze rozszerzenie

zastosowania techniki wizyjnej w obszarze biomechaniki sportowej, przede wszystkim z

uwagi na brak doniesień w literaturze światowej o wykorzystaniu metod wizyjnych do

rejestracji i analizy działania grup mięsni podczas podejmowanych przez zawodników

niebezpiecznych manewrów kitesurfingu. W zakresie estymacji ruchu ciała kitesurfer'a

przedstawiona praca stanowi o oryginalności podjętych badań w skali światowej. Po drugie,

autorzy publikacji kierowali się potrzebą przekazania zdobytej wiedzy trenerom i

terapeutom, którzy zajmują się zdrowiem czołowych zawodników.

Autorzy publikacji odwzorowali w warunkach laboratoryjnych złożone ruchy, jakie

wykonują zawodnicy podczas manewrów freestyle, m.in manewr handle pass, jaki

przeprowadza się podczas przekładania drążka (tzw. baru) będącego pod obciążeniem za

plecami. Celem przeprowadzonych badań była rejestracja, za pomocą opracowanego systemu

stereowizyjnego, pracy poszczególnych struktur mięśniowych podczas manewrów z

drążkiem, wykonywanych przez kitesurfera oraz ich analiza w programie TEMA.

Przeprowadzono wiele serii pomiarowych w celu porównania i sprawdzenia czy zachodzi

powtarzalność wyników dla danych partii mięśniowych.

Zaproponowana i wykonana przez Autora architektura stereowizyjnego systemu

pomiarowego składała się m.in. z układu dwóch zsynchronizowanych szybkich kamer

cyfrowych Phantom v9.1. Do analizy ruchu reprezentowanego przez specjalnie wykonane

kuliste znaczniki naniesione na grupy mięśniowe zawodnika znajdujące się na powierzchni

stawu ramienno – łopatkowego, zastosowano program TEMA. Etapy przetwarzania obrazów i

analizy wyników przeprowadzono podobnie jak w opisie przedstawionym publikacji [25]. Z

tą różnicą, że do śledzenia znaczników użyto metod korelacyjnych. Średnia wartość poziomu

szumu pomiarowego wyniosła 0.067 mm. W wyniku zastosowanych technik wizyjnych

otrzymano przebiegi znaczników w przestrzeni trójwymiarowej. Pozwalało to wyznaczyć

zmiany odległości pomiędzy badanymi przyczepami mięśni, wyróżnić i oszacować

najbardziej niebezpieczne miejsca podczas ruchu oraz oszacować bezpieczne zakresy ruchu.

Opracowana metodyka pomiarowa oraz architektura systemu wizyjnego do analizy ruchu

wybranych grup mięsni kitesurfera podczas wykonywania manewrów freestyle, w świetle

braku odwołań w literaturze na ten temat, prezentuje nowatorskie rozwiązanie i stanowi o

oryginalności podjętych badań w skali światowej.

W trakcie prowadzonych prac naukowych Autor prowadził również badania dotyczące

technologii wizyjnej wykorzystującej wiele urządzeń akwizycji obrazów. W obszarze

36

zainteresowań Autora znalazły się systemy mobilnego skaningu, przede wszystkim z uwagi

na obszerny i złożony projekt badawczy [P4] jaki AGH realizowała w porozumieniu z PKP

PLK , nt: „Opracowanie innowacyjnej metodyki i informatycznego systemu zarządzania dla

kodyfikacji linii kolejowej – Etap I”, w którym Autor był jednym z podstawowych

wykonawców oraz kierownikiem jednego z zespołów badawczych.

Znaczącym osiągnięciem naukowym projektu było opracowanie koncepcji systemu do

pomiaru skrajni oraz systemu informatycznego do zarządzania procesem nadawania kodów

dla linii kolejowych. Rezultaty badań były publikowane i prezentowane na konferencjach

krajowych i międzynarodowych. W publikacji [2] przedstawiono i porównano wyniki

pomiarów skrajni kolejowej uzyskane podczas przeprowadzonych eksperymentów

dotyczących dwóch różnych systemów skaningu: Riegl (VMX-250) wyposażonego w dwa

skanery impulsowe zintegrowane z układami wielu kamer oraz Z+F (Zoller + Fröhlich)

opartego o skaner fazowy. Zaprezentowano również opracowaną bazę danych z koncepcją

systemu interaktywnego nadawania kodu linii kolejowej. Osiągnięcie naukowe Autora w

projekcie oraz w publikacji [2] stanowi współautorstwo koncepcji systemu do pomiaru skrajni

oraz częściowe wykonanie systemu pomiarowego i informatycznego, udział w stworzeniu

koncepcji badań i systemu, udział w eksperymentach badawczych oraz w opracowaniu

dotyczącym systemów wizyjnych i fotogrametrycznych. Należy podkreślić, że opracowana w

zespole koncepcja systemu do pomiaru skrajni kolejowej została wdrożona w kolejnej drugiej

edycji projektu i jest aktualnie testowana przez PKP PLK.

W publikacji [26] autorzy przedstawili analizę metod doboru sensorów wizyjnych

stosowanych dla potrzeb pomiaru skrajni kolejowej oraz określili zestaw cech istotnych dla

optymalnego wyboru systemu wizyjnego. Analizy cech charakterystycznych dla systemów

wizyjnych stosowanych do pomiaru skrajni dokonano biorąc pod uwagę trzy grupy

zagadnień: opis geometrii odwzorowania, radiometrię i specyfikację techniczną kamery. W

artykule omówiono wyniki przeprowadzonych badań kalibracji i testów radiometrycznych dla

wybranych modeli kamer i obiektywów. Rezultaty otrzymane z wielowariantowej kalibracji

geometrycznej umożliwiły uzyskanie odpowiedzi na często stawiane pytania: jaki jest poziom

błędów obrazowania przy zastosowaniu różnych obiektywów, jakie współczynniki dystorsji

należy uwzględniać w procesie redukcji błędów obiektywu i do ilu czynników wielomianu tej

dystorsji należy się ograniczać, oraz jakie są błędy szczątkowe obrazu po usunięciu ich

optymalnym wielomianem aproksymującym.

37

Sensory wizyjne stosowane do pomiaru skrajni pracują nieraz w ekstremalnie zmiennych

warunkach oświetleniowych, obrazują obiekty zarówno w głębokich cieniach, jak i w pełnym

słońcu. W tak dynamicznie zmiennych warunkach często nie sprawdza się automatyczny

dobór parametrów ekspozycji. W takich sytuacjach cechy radiometryczne sensora mogą być

decydującymi przy jego wyborze. W badaniu radiometrii skupiono się przede wszystkim na

najistotniejszych dla obrazowania na potrzeby pomiaru skrajni cechach: ostrości i kontraście,

zakresie tonalnym i odwzorowaniu barw.

Do badań geometrycznych i radiometrycznych użyto różnych modeli kamer kolorowych i

monochromatycznych o różnych interfejsach wyposażonych w różne typy obiektywów.

Przedmiotem badań były zarówno kamery przemysłowe jak i szybkie kamery cyfrowe.

Wybór sensorów został dokonany na podstawie informacji o sensorach stosowanych w

istniejących nowoczesnych systemach do pomiaru skrajni.

W pracy opisano systemy do pomiaru skrajni kolejowej i dokonano ich podziału z uwagi

na trzy technologie pomiarowe: bazujące na metodzie fotogrametrycznej, metodzie profili

świetlnych zadawanych światłem lasera rejestrowanych przez kamerę cyfrową oraz metodzie

opartej o pomiary wykonywane z użyciem dalmierza laserowego lub dalmierczego skanera

laserowego. Scharakteryzowano również różne rodzaje i interfejsy kamer podkreślając, że

wybór kamery i odpowiedniego interfejsu pomiędzy kamerą a kartami akwizycji sygnału

wideo lub komputerem stanowi kluczowy aspekt przy doborze optymalnego rozwiązania

sprzętowego w systemach pomiarowych.

W wyniku przeprowadzonych badań przedstawiono analizę doboru oraz określono zestaw

cech istotnych dla optymalnego wyboru systemu wizyjnego. Opracowana metodyka badań

oraz uzyskane wyniki stanowią istotny wkład w rozwój wiedzy i badań nad nowoczesnymi

systemami pomiarowymi opartymi o technologie wizyjne. Wykonane badania oraz konkluzje,

mogą stanowić wskazówki nie tylko dla konstruktorów i integratorów systemów do pomiaru

skrajni ale również inspiracje dla twórców technologii wizyjnej ogólnie pojętej.

W latach 2010-2013 Autor brał czynny udział w projekcie [P5] badawczym realizowanym

w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka „Monitorowanie Stanu

Technicznego Konstrukcji i Ocena jej Żywotności”. W projekcie autor był jednym z głównych

wykonawców oraz kierownikiem zadania i jednego z zespołów badawczych. W ramach

zrealizowanych zadań wykonany został prototyp systemu wizyjnego do pomiaru ugięcia oraz

automatycznego i zdalnego monitorowania stanu obiektów (maszyn, urządzeń, konstrukcji,

38

obiektów inżynierii lądowej). Opracowany system przeszedł etap komercjalizacji i jest

obecnie na etapie wdrożenia do sprzedaży. Komercjalizacja była poprzedzona wieloma

badaniami numerycznymi, eksperymentami laboratoryjnymi oraz testami działania systemu w

trakcie obciążeń eksploatacyjnych konstrukcji.

W rozdziale książki [15] oraz w publikacjach [17, 21] autorzy zaprezentowali opracowany

i wykonany prototyp systemu wizyjnego do pomiaru pola przemieszczeń konstrukcji i

obiektów inżynierii lądowej (w przestrzeni 2D). Przedstawiono opracowaną metodykę

pomiaru, architekturę utworzonego oprogramowania oraz wyniki wstępnych testów

eksperymentalnych systemu przeprowadzonych na stanowisku laboratoryjnym oraz

wstępnych testów polowych.

Opracowany prototyp systemu wizyjnego umożliwia monitorowanie statycznych

przemieszczeń, ugięć i deformacji konstrukcji. System składa się z jednego lub więcej

pomiarowych aparatów fotograficznych (DSLR) o wysokiej rozdzielczości z odpowiednio

dobieranymi obiektywami do wymagań pomiaru i wielkości monitorowanej konstrukcji oraz

oprogramowania pracującego w środowisku Windows. Komunikacja pomiędzy urządzeniami

akwizycji obrazów a jednostką centralną odbywa się za pomocą protokołu USB.

Opcjonalnymi elementami systemu są także oświetlenie i zestaw znaczników.

Dwuwymiarowe pole przemieszczeń punktów konstrukcji otrzymywane jest w wyniku

zastosowania funkcji korelacji obrazów zarejestrowanych przed i po obciążeniu konstrukcji.

Opracowana metoda umożliwia również wyznaczanie pola przemieszczeń z kolejnych

fotografii obiektu pozyskanych z różnych punktów przestrzennych. Pomiar ugięcia może być

przeprowadzany w kilku wybranych, charakterystycznych punktach konstrukcji, wybranych

obszarach lub w przypadku pomiaru gęstego - na całej jej długości. W przypadku pomiaru

gęstego każde okno pomiarowe może być przesunięte w stosunku do poprzedniego

minimalnie o odległość jednego piksela, poprzez wprowadzenie nakładkowania wzorców

jasności oraz okien przeszukiwań. W pierwszym przypadku użytkownik określa punkty, w

których realizowany będzie pomiar. Wówczas pole przemieszczeń wyznaczane jest tylko dla

wskazanego zbioru punktów pomiarowych. Natomiast w przypadku pomiaru gęstego,

użytkownik określa ilość punktów pomiarowych (N-punktów) w zaznaczonym obszarze (lub

na całej konstrukcji). Program automatycznie dokonuje podziału zaznaczonego obszaru

konstrukcji na N równo rozmieszczonych lokalizacji punktów pomiarowych na konstrukcji.

Dołączone do systemu oprogramowanie pozwala na pracę w trybie on-line lub off-line. W

pierwszym przypadku, użytkownik określa datę i przedział czasowy wykonywania pomiarów,

39

które następnie system przeprowadza w pełni automatycznie, natomiast tryb off-line

umożliwia analizę obrazów po przeprowadzeniu sesji pomiarowej. Dzięki opcji podglądu na

żywo możliwe są: obserwacja wpływu zmiany parametrów aparatu na jakość otrzymanego

zdjęcia, przeprowadzenie prostych operacji przetwarzania obrazu oraz poprawne

pozycjonowanie aparatów cyfrowych. Oprogramowanie posiada wbudowane narzędzia do

kalibracji i wyznaczania skali ze specjalnych znaczników lub certyfikowanych wzorców

długości. Moduł przeglądu wyników pozwala na wizualizację wyznaczonych krzywych

ugięcia, archiwizację danych oraz automatyczne tworzenie raportów. Dodatkową opcją

systemu jest możliwość wykrycia przekroczeń poziomu dopuszczalnych ugięć (np. w trybie

pracy on-line) oraz wysyłanie alarmu do operatora za pomocą e-maila.

Opracowana metoda pomiaru składa się z następujących etapów: kalibracji systemu

wizyjnego, akwizycji obrazów, rektyfikacji obrazu w przypadku pozyskiwania zdjęć z

różnych lokacji przestrzennych oraz pomiaru ugięcia na podstawie funkcji korelacji obrazu.

Podstawą metody korelacji obrazów jest uzyskanie stopnia dopasowania pomiędzy dwoma

naturalnymi lub sztucznymi płaskimi wzorcami obrazu, pozyskanymi w stanie przed

deformacją (wzorzec referencyjny) i po deformacji obiektu. W wyniku otrzymuje się pole

przemieszczeń analizowanego obiektu. W celu zwiększenia dokładności pomiarowej

zastosowano metody podpikselowe oparte o dopasowanie danych przy pomocy funkcji

kwadratowej.

Przed przystąpieniem do pomiaru wykonywana jest kalibracja systemu wizyjnego. W tym

etapie wyznaczany jest współczynnik skali niezbędny do wyrażenia zmierzonych wartości

ugięcia w jednostkach metrycznych. Kalibracja współczynnika skali przeprowadzana jest za

pomocą obiektów o znanej geometrii (tablic kalibracyjnych, certyfikowanych wzorców

długości lub wzorców skalujących o różnych kształtach, np. koła, kwadratu,). Geometrię

odwzorowania wyznacza się w procesie kalibracji kamery (aparatu fotograficznego) W

kolejnej fazie pozyskiwane są obrazy pomiarowe: obraz referencyjny oraz obrazy konstrukcji

odkształconej pod wpływem działających obciążeń. Opracowano metodę umożliwiającą

wyznaczanie pola przemieszczeń ze zdjęć badanego obiektu pozyskiwanych z różnych

punktów przestrzeni. Obraz referencyjny (obiektu przed deformacją) pobierany jest z punktu,

w którym oś aparatu fotograficznego jest prostopadła do analizowanej płaszczyzny

konstrukcji. Położenie i orientacja aparatu pomiarowego podczas akwizycji kolejnych zdjęć

może być dowolna. Uzyskane w ten sposób obrazy posiadają zniekształcenia

perspektywiczne, w związku z tym przeprowadzany jest proces rektyfikacji, który realizuje

40

usunięcie efektu perspektywy z wybranej płaszczyzny konstrukcji. Do rektyfikacji obrazu

wymagana jest macierz przekształcenia homograficznego. W celu jej wyznaczenia na

obiekcie umieszczany jest zestaw prostokątnych znaczników, współpłaszczyznowych z

analizowanym obszarem konstrukcji. Współrzędne narożników prostokątnych znaczników są

następnie wykrywane i automatycznie dopasowywane na dwóch obrazach: referencyjnym

oraz obrazie pozyskanym z dowolnego miejsca w przestrzeni. Otrzymane dane służą do

przekształcenia geometrycznego pomiędzy dwoma współpłaszczyznowymi zbiorami

punktów. W ten sposób każdy piksel wykonanego obrazu konstrukcji z innego punktu

przestrzeni niż zdjęcie referencyjne jest przekształcony przez transformację homograficzną i

zniekształcenia perspektywiczne z jednej, wybranej płaszczyzny zostają usunięte. W ostatnim

kroku otrzymuje się dwuwymiarowe pole przemieszczeń (ugięcie) konstrukcji za pomocą

znormalizowanego współczynnika korelacji wzajemnej obrazów. Analizowany obszar obiektu

dzielony jest na fragmenty, wzorce jasności charakteryzujące się losową teksturą. Fragmenty

obrazu reprezentują punkty pomiarowe. Zbiór odpowiadających sobie par wzorców (punktów

pomiarowych) jest wyszukiwany na obrazach: referencyjnym i aktualnie analizowanym z

użyciem znormalizowanego współczynnika korelacji. Wektor przemieszczenia punktów

pomiarowych wyznaczany jest na podstawie różnic pomiędzy położeniami odpowiadających

sobie wzorców jasności. W celu zwiększenia dokładności pomiaru zastosowane zostały

metody podpikselowe. Do przeskalowania przemieszczeń punktów na jednostki metryczne

wykorzystywany jest współczynnik skali wyznaczony w procesie kalibracji systemu.

Omówiona metoda pomiarowa została zaimplementowana w języku programowania C++/C#

z wykorzystaniem bibliotek przetwarzania i analizy obrazów OpenCV oraz ED-SDK firmy

Canon do sterowania fotograficznymi aparatami pomiarowymi firmy Canon. Szczegóły

architektury wykonanego oprogramowania, opracowanych metod wizyjnych przedstawiono w

książce [15] a w przypadku nowszej wersji oprogramowania w publikacji [17, 21].

Opracowane oprogramowanie wykorzystujące opisaną metodę pomiaru charakteryzuje

pełna automatyzacja przeprowadzania pomiarów i generowania raportów, dlatego może

zostać zastosowana w automatycznym systemie monitorowania konstrukcji i może pracować

w trybie on-line przeprowadzając pomiary w określonych odstępach czasu oraz wysyłając do

użytkownika informację o aktualnym stanie obiektu i występujących przekroczeniach

alarmowych wartości przemieszczeń.

W kolejnych publikacjach zostaną zaprezentowane metody weryfikacji poprawności

działania wykonanego systemu oraz metody badania jego niepewności pomiarowych.

41

W publikacji [21] przedstawiono wyniki wstępnej weryfikacji opracowanego prototypu

wizyjnego systemu pomiarowego na stanowiskach laboratoryjnych. Eksperymenty

przeprowadzono na dwóch stanowiskach eksperymentalnych. W przypadku pierwszego testu

obiektem badań była stalowa belka z utwierdzonym jednym końcem, którą poddawano

deformacji siłą skupioną działającą w różnych punktach jej górnej belki. W celu uzyskania

dobrej odpowiedzi wynikowego sygnału wizyjnego, na czołową stronę powierzchni belki

naklejono teksturę w postaci szumu o losowym rozkładzie wzorców jasności. Do pomiaru

ugięcia belki użyto dwóch aparatów fotograficznych Canon EOS 5D Mark II ( o

rozdzielczości 21.1 megapiksela) oraz wykonane oprogramowanie. W czasie badań, jeden z

aparatów, z osią optyczną prostopadłą do badanej powierzchni belki, pozyskiwał zdjęcia

wymagane do wyznaczania ugięć referencyjnych. Drugi aparat umiejscowiono w dowolnym

miejscu (kąt między jego osią optyczną a kierunkiem prostopadłym do badanej konstrukcji

wynosił 50°). Dla różnych położeń obciążenia oprogramowanie wyznaczało ugięcia na

podstawie sekwencji zdjęć uzyskanych z obu aparatów.

W drugim eksperymencie wykorzystano belkę (z materiału drewnopochodnego)

posiadającą naturalna teksturę na badanej powierzchni. Belkę poddano działaniu obciążenia

siłą skupioną w środkowym punkcie belki. Wykonano wiele sesji pomiarowych, każda z

przerwą 10-cio minutową. Podczas tego testu zmieniono lokalizację (położenie i orientacja)

aparatu względem badanego obiektu. Dodatkowo, w środkowym punkcie belki pomiar

weryfikowany był za pomocą dalmierza laserowego DISTO D5. Przed wykonaniem obu

przedstawionych testów laboratoryjnych przeprowadzono kalibrację systemu wizyjnego.

Wstępne testy systemu potwierdziły jego dużą powtarzalność i dokładność pomiarową,

nieznaczny wpływ procedury rektyfikacji obrazu na uzyskane wyniki oraz dużą odporność

zaimplementowanego algorytmu korelacji obrazu na zmiany warunków oświetlenia.

W przypadku pierwszych wstępnych testów polowych, opisanych w książce [15] ,

wyznaczono ugięcie konstrukcji inżynierii lądowej (wiaduktu tramwajowego oraz

kolejowego) obciążonej ciężarem przejeżdżających pojazdów. W obu przypadkach ( z uwagi

na niską rozdzielczość przestrzenną) przebiegi ugięcia zostały aproksymowane za pomocą

wielomianu stopnia drugiego. Wstępnie przeprowadzone pomiary na obiektach rzeczywistych

potwierdziły skuteczność opracowanego systemu oraz możliwość jego zastosowania nawet w

przypadku wysoce zmiennych warunków oświetlenia (zmieniających się w trakcie

wykonywania kolejnych sesji pomiarowych) oraz braku sztucznej tekstury o losowym

rozkładzie poziomów jasności na badanych powierzchniach konstrukcji.

42

W publikacji [5] zaprezentowano algorytmy wizyjne oraz metodę badawczą umożliwiającą

weryfikację zdolności pomiarowych opracowanego prototypu systemu wizyjnego poprzez

porównanie wyników pola przemieszczeń testowanej konstrukcji z wynikami pomiarów

otrzymanymi laserowym systemem nadążnym LEICA Laser Tracker LTD 860 o dokładności

0.025mm. W tym celu wykorzystano stanowisko pomiarowe skonstruowane w

akredytowanym Laboratorium Metrologii Współrzędnościowej Politechniki Krakowskiej. Do

weryfikacji systemu wizyjnego przygotowano stanowisko laboratoryjne składające się z

obustronnie utwierdzonej aluminiowej belki. Na czołowej części belki naniesiono teksturę w

postaci szumu optycznego o losowym rozkładzie wzorców jasności. Na stanowisku

zamocowano zestaw prostokątnych znaczników w celu wyznaczenia macierzy homografii.

Belkę obciążono siłą skupioną, działającą w połowie jej długości. Do pomiarów zastosowano

dwie lustrzanki cyfrowe Canon EOS 5D Mark II. Pierwszy aparat umieszczony został tak, aby

jego oś optyczna była prostopadła do badanej powierzchni belki i pozyskiwał zdjęcia

wymagane do wyznaczania ugięć referencyjnych. Drugi aparat umiejscowiono w dowolnym

miejscu w przestrzeni, skośnie w stosunku do analizowanej belki. Kąt między osiami

optycznymi aparatów wynosił 16.6°. Przeprowadzono serie pomiarów systemem laserowym

Laser Tracker oraz opracowanym prototypem systemu. Maksymalna różnica pomiędzy

wynikami pomiarów wyniosła 0.174 mm, a minimalna 0.010 mm. Natomiast średnia różnica

była równa 0.063 mm. W przypadku analizy obrazów (z wykorzystaniem przekształcenia

homograficznego) rejestrowanych przez drugą kamerę umieszczoną pod kątem w stosunku do

badanej konstrukcji uzyskano maksymalną różnicę między pomiarem wizyjnym a laserowym

równą 0.149 mm, a minimalną 0.002 mm. Średnia różnica wyniosła 0.064 mm.

Przeprowadzone testy udowodniły że opracowana architektura systemu wizyjnego i

zaimplementowane metody wizyjne generują porównywalne wyniki ugięcia konstrukcji z

wynikami otrzymanymi z pomiaru profesjonalnym urządzeniem laserowym Leica Laser

Tracker. Wyniki eksperymentów potwierdziły znikomy wpływ algorytmu rektyfikacji na

uzyskane wyniki pomiarów. Sporządzono również budżet niepewności pomiarowej dla

pomiaru realizowanego z wykorzystaniem systemu wizyjnego. W budżecie niepewności

uwzględniono błędy wprowadzane przez algorytm wyznaczania skali, wpływ zniekształceń

toru optycznego, zaimplementowane algorytmy rektyfikacji i korelacji z metodą

podpikselową opartą o wpasowanie funkcji kwadratowej.

W publikacji omówiono szczegóły realizacji zaimplementowanego algorytmu rektyfikacji,

w przypadku akwizycji i przetwarzania obrazów z aparatu z nieprostopadłą osią optyczną do

43

badanej konstrukcji. Współrzędne korespondujących punktów uzyskiwano z opracowanego

algorytmu automatycznej detekcji i dopasowania znaczników. Najważniejsze etapy algorytmu

obejmują: binaryzację oraz ekstrakcję prostokątnych kształtów znaczników z użyciem filtra

kształtów. Następnie położenia każdego z narożników znaczników wyszukiwane są z

dokładnością podpikselową za pomocą detektora Harris'a. Oprócz opisanej metody,

dodatkowo w celu automatyzacji detekcji i dopasowania znaczników opracowano również

inną metodę wykorzystującą kodowane markery. Algorytm dokonuje poszukiwania

znaczników o tym samym kodzie na dwóch obrazach konstrukcji. Szczegóły tej metody

podano w publikacjach: [17, 21]

Należy podkreślić, że w demonstrowanym powyżej systemie zaimplementowano metodę

do interaktywnego pozycjonowania osi aparatu fotograficznego względem badanej

konstrukcji oraz kilka metod wyznaczania współczynnika skali. Z uwagi na użyty do

pomiarów certyfikowany "kulowy" wzorzec długości (tzw. ball-bar), w pracy [5]

szczegółowo opisano algorytm oparty o transformatę Huogh'a z wpasowaniem elipsy w

punkty tworzące krawędź kołowego znacznika. W publikacji opisaną metodę do

automatycznej detekcji okręgów użyto do obliczenia współczynnika skali na podstawie

obrazu certyfikowanego wzorca długości.

Do interaktywnego pozycjonowania aparatu, w celu pozyskania zdjęcia referencyjnego,

została użyta inna metoda do automatycznej detekcji znaczków kołowych. Algorytm oblicza

pola powierzchni dwóch kołowych znaczników umieszczonych na konstrukcji i podaje

operatorowi aktualną wartość ich stosunku. Kiedy stosunek ten jest bliski jedności, oś

optyczna aparatu jest ustawiona poprawnie, a kąt jaki tworzy z kierunkiem prostopadłym do

płaszczyzny konstrukcji jest bliski zeru.

Kolejne dwie publikacje [6, 8] kontynuują zagadnienia badania niepewności pomiarowych

metod z zastosowaniem opracowanych algorytmów, szczególnie algorytmu rektyfikacji,

dokonywanych na podstawie analiz wyników uzyskanych w ramach badań numerycznych

oraz eksperymentalnych. W pracach skupiono się przede wszystkim na wpływie algorytmu

rektyfikacji na niepewność pomiaru systemu wizyjnego, opisano również opracowaną

strukturę systemu wizyjnego oraz metodykę pomiaru.

Głównym celem artykułu [8] było przedstawienie metody badania propagacji niepewności

pomiarowych systemu wizyjnego wprowadzanych przez algorytmu rektyfikacji. W tym

zakresie analizowany był wpływ błędów detekcji współrzędnych narożników o kształcie

prostokątnych znaczników na zmienność elementów macierzy homografii oraz konfiguracja

44

systemu wizyjnego i jego lokalizacja na wyznaczane wartości przemieszczenia belki. W tym

celu opracowany został numeryczny model kamery, na której płaszczyznę obrazową

rzutowano model analizowanej belki, swobodnie podpartej i poddanej obciążeniom siłą

skupioną. Na wirtualnej scenie zamodelowano również prostokątne znaczniki pomiarowe

leżące w tej samej płaszczyźnie co analizowana belka. Model wirtualnej kamery zawierał

macierz parametrów wewnętrznych (macierz kalibracji kamery) oraz zbiór parametrów

zewnętrznych opisujących położenie i orientację kamery względem globalnego układu

współrzędnych. W publikacji przeprowadzono badania i dyskusję zmienności elementów

macierzy homografii oraz niepewności wartości zmierzonego ugięcia konstrukcji dla

przypadków zmiany orientacji kamery względem normalnej do płaszczyzny konstrukcji

(uwzględniając zmiany ogniskowej) oraz zmiany odchylenia standardowego szumu dodanego

do współrzędnych narożników prostokątnych znaczników użytych do estymacji macierzy

homografii. Niepewność detekcji położenia narożników znaczników zamodelowano za

pomocą szumu addytywnego opisanego funkcją gęstości prawdopodobieństwa odpowiadającą

rozkładowi normalnemu. W celu potwierdzenia tego założenia zbadano zachowanie detektora

Harris'a użytego do wyznaczania współrzędnych narożników znaczników. Wykonano

eksperyment na stanowisku laboratoryjnym i dla wykrytych 36 położeń o różnych

orientacjach narożników przeprowadzono nieparametryczny test Kołmogorowa-Smirnowa w

celu potwierdzenia zgodności współrzędnych wykrytych narożników znaczników z

rozkładem normalnym. Wykonane testy potwierdziły Gaussowski charakter szumu

generowanego przez detektor Harris'a.

W wyniku wykonanych eksperymentów numerycznych zaobserwowano, że największą

wrażliwość na błąd detektora krawędzi wykazują elementy macierzy homografii związane z

translacją. Otrzymano liniową zależność pomiędzy wartościami parametrów wejściowych

(położeniami narożników znaczników), a wartościami wyjściowymi odchylenia

standardowego macierzy homografii (wszystkimi składowymi macierzy homografii).

Przeprowadzone badania wykazały, że zależność ta była funkcją długości ogniskowej. W

przypadku ogniskowej obiektywu mniejszej od 35 mm zaobserwowano nieliniową zależność

między zmianami położenia kamery względem obiektu i odchyleniem standardowym

elementów macierzy homografii. Sformułowano generalny wniosek, że w przypadku

stosowania ogniskowej o małej wartości ogniskowej następuje znaczące pogorszenie

powtarzalności wyników. Największą niepewność elementów macierzy homografii

stwierdzono dla przypadku stosowania szerokokątnego obiektywu o długości ogniskowej

45

równej 12 mm. Odnotowano liniową zależność pomiędzy maksymalnym odchyleniem

standardowym zmierzonego ugięcia konstrukcji, a zmianą odległości kamery od konstrukcji.

Wykazano, że możliwe jest uzyskanie mniejszych wartości odchylenia standardowego dla

obszaru maksymalnego przemieszczenia belki w stosunku do założonego wejściowego

poziomu odchylenia standardowego położeń narożników znaczników, niezależnie od poziomu

szumu wejściowego.

Dla przypadku kamery orbitującej wokół konstrukcji oraz dla wszystkich rozważanych

przypadków i długości ogniskowych zauważono, że odchylenie standardowe zmierzonego

ugięcia było funkcją przemieszczenia kamery w kierunku równoległym do płaszczyzny

konstrukcji. Największy wpływ poziomu szumu wejściowego zaobserwowano na końcowych

punktach belki, ponieważ w tym obszarze występowały najmniejsze przemieszczenia

punktów i ich pomiar łatwo ulegał zakłóceniom wprowadzanym przez szumy występujące w

obrazie. Najmniejszą niepewność pomiaru otrzymano dla pomiaru przemieszczenia punktów

leżących w połowie długości belki, niezależnie od przypadku przemieszczenia kamery.

Przeprowadzono również wstępne testy na stanowisku laboratoryjnym, które potwierdziły

uzyskane wyniki symulacji numerycznych. Opracowana metoda badań numerycznych oraz

uzyskane wyniki umożliwiły wstępne określenie zakresu stosowalności wykonanego

prototypowego wizyjnego systemu pomiarowego.

Wstępne testy na stanowisku laboratoryjnym opisane w artykule [8] rozszerzono w

publikacji [6], w której zaprezentowano opracowany system wizyjny do monitorowania stanu

konstrukcji oraz przeprowadzono dyskusję dotyczącą jego jakości w zakresie rozrzutu

wyników. W celu określenia niepewności pomiaru ugięcia wybrano statystyczne metryki i

zbadano wpływ algorytmu rektyfikacji oraz warunków zewnętrznych na niepewność pomiaru.

Przedstawiono opracowaną metodykę badań i omówiono przeprowadzone eksperymenty

umożliwiające badanie wpływu zmian położenia (lokalizacji i orientacji) kamery oraz zmian

ogniskowej na wydajność opracowanego algorytmu pomiarowego.

W celu przeprowadzenia badań eksperymentalnych przygotowano stanowisko badawcze.

Do testów wykorzystano aluminiową belkę, na którą naniesiono teksturę w postaci szumu

optycznego o losowym rozkładzie wzorców jasności. Belkę obustronnie utwierdzoną

obciążono punktowo w środkowej części. W celu wyznaczenia przekształcenia

homograficznego, zbiór znaczników (w kształcie prostokątów) umieszczony został

współpłaszczyznowo z czołową powierzchnia belki. Obrazy belki rejestrowane były przez

dwa aparaty fotograficzne ( Canon EOS 5D Mark II o rozdzielczości 21.1mega pikseli).

46

Pierwszy aparat pozyskujący zdjęcia referencyjne, ustawiony został prostopadle do belki.

Drugi aparat zmieniał swoje lokalizacje (położenie i orientacje) względem pierwszego, a

pozyskane zdjęcia służyły do wyznaczenia pola przemieszczeń belki, po zastosowaniu

przekształcenia homograficznego. Rozważono kilka przypadków analiz wpływu wybranych

wartości parametrów definiujących konfigurację pomiarową na określone statystyki dla

zmierzonych przebiegów krzywej ugięcia belki, m.in. uśredniony profil ugięcia, wartości

odchylenia standardowego oraz współczynnik zmienności (ang. coefficient of variation).

Przeprowadzone analizy uwzględniały: zamiany odległości od badanego obiektu, zmiany

długości ogniskowej oraz zmiany orientacji ( dla zdjęć pozyskanych z drugiego aparatu

"orbitującego" wokół badanego obiektu ). Ze względu na pojawiające się wartości odstające

od zmierzonych wielkości (ang. outliers) zastosowano technikę filtracji cyfrowej, opartą o

filtry o skończonej odpowiedzi impulsowej. Dla wszystkich trzech rozpatrywanych

przypadków wyznaczono poziomy szumów pomiarowych (estymowanych jako średnia

wartość odchylenia standardowego wyznaczonego po wszystkich punktach pomiarowych

wzdłuż belki), które wyniosły odpowiednio: 0.0189mm, 0.0045mm oraz 0.0068 mm.

Przeprowadzone pomiary umożliwiły ocenę jakości opracowanej metody wizyjnej do

pomiaru ugięcia konstrukcji, opartej o korelację obrazu z zaimplementowanym algorytmem

rektyfikacji. Uzyskane wyniki odnosiły się do współczynnika skali wynoszącego 0.28

mm/piksel, co dla przyjętej konfiguracji systemu determinowało zakres zastosowania technik

podpikselowych do rozdzielczości na poziomie 0.03mm. Dla wszystkich rozpatrywanych

przypadków, na podstawie uzyskanych wyników, potwierdzono wysoką powtarzalność

pomiaru w określaniu przebiegu krzywej ugięcia niezależnie od zmiennych konfiguracji

pomiarowej, szczególnie dla dwóch przypadków: zmienianych odległości oraz ogniskowych.

Dla wspomnianych przypadków zidentyfikowane rozrzuty pomiaru ugięcia mieściły się w

zakresie powtarzalności pomiarowej, określonej na podstawie wartości odchylenia

standardowego. Na podstawie badań odnotowano, że dla wszystkich konfiguracji proces

rektyfikacji nie pogorszył powtarzalności pomiaru dla wszystkich współrzędnych w obszarze

całej belki. Uzyskane wyniki (powtarzalność w odniesieniu do wielkości piksela) wskazały na

bezzasadność stosowania technik podpikselowych, w przypadku większych odległości aparatu

od obiektu i w pobliżu miejsc utwierdzeń. Zastosowana technika filtracji danych wizyjnych

pozwoliła na skuteczną eliminację wartości odstających spośród danych pomiarowych.

Na podstawie przetworzonych danych pomiarowych uzyskanych z obu aparatów

pomiarowych rozważono również wpływ warunków zewnętrznych na niepewności

47

opracowanej metody. W tym celu opracowano metodę umożliwiającą odseparowanie

informacji związanych z wpływem warunków zewnętrznych od oddziaływania zmiennych

parametrów systemu na niepewności pomiaru ugięcia na podstawie przetworzonych danych

wizyjnych.

Histogramy znormalizowanych błędów względnych oraz porównanie między

wartością odchylenia standardowego pomiaru ugięcia dla przypadku referencyjnego oraz

przypadku, w którym konfiguracja oraz parametry kamery uległy zmianie, ujawniło wpływ

tych parametrów na niepewności metody. Pozwoliło to również na wyodrębnienie

dodatkowego wpływu warunków zewnętrznych (np. warunków oświetleniowych) na wyniki

odchylenia standardowego. W przypadku zmiany odległości kamery zarówno wartości

odchyleń standardowych jak i przebieg krzywej odchylenia standardowego wykazały duże

podobieństwo do przebiegu krzywej odchylenia standardowego dla pomiarów referencyjnych.

Źródłem niepewności był wpływ warunków zewnętrznych, ponieważ odnotowano podobne

oddziaływanie dla analizowanych zestawów danych z obu kamer. Natomiast w przypadku

zmiany ogniskowej, odnotowano istotny wpływ tego parametru i algorytmu rektyfikacji na

niepewność uzyskanych wyników. Wartość odchylenia standardowego jest większa w

przypadku zmiennego parametru ogniskowej i wymaganej rektyfikacji obrazu. Ostatni

przypadek ujawnił wpływ dwóch czynników: zmiennego parametru ( zmiany orientacji

kamery) oraz warunków zewnętrznych . Dla niewielkich wartości obrotu kamery, uzyskana

krzywa odchylenia standardowego wykazała duże podobieństwo do krzywej odchylenia

standardowego dla pomiarów referencyjnych. Główny wpływ niepewności pochodzi od

warunków zewnętrznych, ponieważ oddziałuje równomiernie na obie kamery. Przeciwnie, w

przypadku większych kątów obrotu kamery obserwuje się dominujący wpływ tego parametru

na niepewności pomiaru. Niepewność pomiaru jest znacząco większa w przypadku

przetwarzania obrazów w których występuje efekt skrótu perspektywicznego.

Wyniki prezentowane w pracy potwierdziły zasadność stosowania przekształcenia

homograficznego w systemach wizyjnych stosowanych do pomiaru ugięć konstrukcji. Obrazy

pozyskiwane przez opracowany system z różnych lokalizacji i z różnymi ogniskowymi

obiektywów mogą być z powodzeniem przetwarzane i stosowane do oceny stanu

monitorowanej konstrukcji. Pozycjonowanie aparatu w czasie pomiarów nie jest wymagane.

Metoda pozwala również na kompensację błędów pomiaru powstałych w wyniku względnego

ruchu kamery podczas dokonywania pomiaru oraz drgań podłoża. Zaproponowana metoda

umożliwia uproszczenie procedury pomiarowej oraz pominięcie złożonego i czasochłonnego

48

etapu pozycjonowania kamery. Zaprezentowany system pomiarowy charakteryzuje się

wysoką dokładnością i gęstością pomiaru i nie wymaga użycia drogich i czasochłonnych

aktywnych systemów optycznych.

Przedstawiona w publikacjach [5,6,8,17,21] opracowana struktura systemu wizyjnego,

zaimplementowane metody wizyjne oraz opracowana metodyka ich badań stanowią istotny

wkład w rozwój badań nad bezkontaktowymi metodami pomiaru i odgrywają istotną rolę w

rozwoju w pełni zautomatyzowanych sensorów pomiarowych. Perspektywa ich zastosowania

rozszerza możliwości nowoczesnych systemów monitorowania i diagnozowania stanu

konstrukcji (SHM – ang. Structural Health Monitoring).

Po przeprowadzeniu procesu weryfikacji opracowanego systemu wizyjnego zarówno

podczas eksperymentów numerycznych jak i laboratoryjnych przystąpiono do badania pracy

systemu wizyjnego w trybie ciągłym (on-line) podczas symulowanych badań

eksploatacyjnych elementów dachu o konstrukcji nośnej z dźwigarów.

W publikacji [18] zaprezentowano opracowaną metodykę pomiarową do weryfikacji pracy

systemu wizyjnego oraz wyniki uzyskane z testów pracy dźwigarów wykorzystywanych w

konstrukcjach dachowych. W publikacji omówiono również opracowaną metodę

diagnozowania stanu konstrukcji z możliwością detekcji i lokalizacji uszkodzenia dźwigarów

dachowych w oparciu o estymaty sygnałów wizyjnych.

Badania przeprowadzono na skonstruowanym przez Instytut Pojazdów Politechniki

Warszawskiej stanowisku badawczym do testów rzeczywistych warunków pracy dźwigarów

wykorzystywanych w konstrukcjach dachowych. Podczas badań realizowanych na konstrukcji

dźwigara, w węzłach pomiarowych umieszczonych w newralgicznych punktach konstrukcji,

zamontowano m.in. zestaw klasycznych przetworników tensometrycznych, które przez cały

czas trwania eksperymentu rejestrowały wzrost obciążeń proporcjonalny do siły obciążającej.

Do pomiaru deformacji w połowie dolnego pasa dźwigara umieszczony został przetwornik

indukcyjnego czujnika przemieszczenia (LVDT), którego wyniki porównano z wynikami

uzyskanymi z systemu wizyjnego.

W pomiarowy obszar pola widzenia systemu wizyjnego wchodziły następujące elementy

konstrukcji: dolny pas dźwigara, na powierzchni którego naniesiono szum optyczny z

losowym rozkładem poziomów jasności oraz markery do pomiaru współczynnika skali. W

celu wyznaczenia przekształcenia homograficznego, naniesiono zestaw prostokątnych

znaczników współpłaszczyznowo z czołową powierzchnią badanej kratownicy. Sekwencje

zdjęć kratownicy pozyskiwane były przez dwie lustrzanki cyfrowe Canon EOS 5D Mark II

49

wyposażone w profesjonalne obiektywy Canon 24-70 mm F/2.8L. Pierwsza kamera

umieszczona została prostopadle do badanej powierzchni dźwigara, druga zaś skośnie.

Zewnętrzne naturalne warunki oświetleniowe charakteryzowały się ekstremalnie dużą

zmiennością, od bardzo mocnego nasłonecznienia aż po pochmurne niebo wpływające na

słabe warunki oświetleniowe pomieszczenia badawczego. Przed rozpoczęciem pomiarów

wykonano kalibrację systemu wizyjnego. Następnie w celu monitorowania stanu konstrukcji i

detekcji uszkodzenia, skonfigurowano i przełączono opracowany system wizyjny w tryb

pracy ciągłej [15,17,21]. Podczas konfiguracji ustalone zostały m.in. poziomy ostrzegawcze

oraz poziom alarmowy, po przekroczeniu których system automatycznie informował o ich

przekroczeniu. System automatycznie wysyłał wiadomość do operatora o przekroczeniu stanu

ostrzegawczego lub powstałym uszkodzeniu konstrukcji. Opracowana i zaimplementowana w

systemie metoda detekcji uszkodzenia i lokalizacji oparta została o algorytm porównujący

zmierzoną wartość estymaty przemieszczenia z ustawioną przez operatora progową wartością

ostrzegawczą lub alarmową.

Wartości przemieszczeń otrzymane w trakcie eksperymentów z czujnika LVDT w

środkowym punkcie dolnego pasa dźwigara zostały porównane z wynikami przemieszczenia

obliczonymi w tym samym punkcie pomiarowym z systemu wizyjnego. Dla wszystkich

przeprowadzonych testów bezwzględna wartość różnicy między tymi pomiarami znajdowała

się w przedziale od 0.099 mm do 0.386 mm. Dla obu aparatów fotograficznych oszacowano

powtarzalność systemu wizyjnego. Nie odnotowano znaczącej różnicy wartości odchylenia

standardowego między danymi uzyskanymi z kamery referencyjnej a kamery ustawionej

skośnie w stosunku do badanej konstrukcji.

W artykule omówiono opracowane metody wizyjne (łącznie z oprogramowaniem oraz

strukturą systemu wizyjnego) zastosowane do automatycznego monitorowania i

diagnozowania stanu obiektów inżynierii lądowej z możliwością wykrycia uszkodzenia.

Wielką zaletą takiego rozwiązania, oprócz ciągłego monitorowania jest możliwość

oszacowania propagacji uszkodzenia poprzez ustalenie poziomów sygnałów ostrzegawczych,

których przekroczenie jest wskaźnikiem dla operatora o konieczności podjęcia działań

zapobiegających ewentualnym awariom. Inną zaletą zastosowania bezkontaktowych metod

pomiarowo-diagnostycznych jest ich duża gęstość pomiarowa, możliwość wykonania

globalnej inspekcji stanu obiektu, elastyczność, uniwersalność i niski koszt systemu.

W przeciwieństwie do opisanych we wcześniejszych pracach [27] metod detekcji i

lokalizacji uszkodzenia opartych na modelu, z uwagi na możliwość uzyskania dużej gęstości

50

pomiarowej systemu wizyjnego, w publikacji [3] przedstawiono opracowane metody detekcji

i lokalizacji uszkodzenia konstrukcji oparte o analizę zmian przebiegu krzywej ugięcia. W

artykule omówiono następujące nowe, opracowane przy współudziale Autora, metody:

a) metoda "odcinków" (line segments, LS) - metoda oparta o charakterystykę geometryczną

krzywej ugięcia dokonuje wpasowania w przebieg krzywej ugięcia dwóch odcinków w taki

sposób, aby zminimalizować sumaryczny błąd dopasowania. Indeks punktu pomiędzy

najlepiej wpasowanymi odcinkami jest lokalizacją uszkodzenia, natomiast wartość kąta

pomiędzy odcinkami wskazuje stopień uszkodzenia (wskaźnik uszkodzenia) ;

b) metodę głosowania ("Voting", V) - metoda łączy dwa sygnały otrzymane z algorytmu

opartego o drugą pochodną oraz z algorytmu "odcinków" w celu uzyskania lepszych

rezultatów detekcji i lokalizacji uszkodzenia. Przebiegi uzyskane z dwóch algorytmów są

dodawane, a wynikowa krzywa traktowana jest jako nowy detektor uszkodzenia.

Maksymalna wartość krzywej jest wskaźnikiem uszkodzenia, podczas położenie wartości

maksymalnej stanowi lokalizację uszkodzenia.

Obie metody należą do grupy globalnych metod SHM (ang. Structural Health Monitoring),

w których badaniu podlegają globalne zmiany geometrii monitorowanej struktury.

Wykorzystanie do analiz całego przebiegu krzywej ugięcia zapewnia opracowanym

algorytmom większą odporność na szum i mniejszą czułość na niewielkie uszkodzenia.

Należy podkreślić, że opracowana metoda pomiarowa bazująca na odpowiedniej konfiguracji

systemu wizyjnego i zaimplementowanej korelacji obrazów z algorytmami podpikselowymi

spełniała wymagania dużej gęstości pomiarowej i gładkiego przebiegu krzywej ugięcia.

Został również zaimplementowany algorytm oparty o analizę drugiej pochodnej ("SD") z

przebiegu krzywej ugięcia. Maksymalna wartość drugiej pochodnej przekraczająca przyjęty

próg wskazywała obecność uszkodzenia, zaś odpowiadające jej położenie punktu - na miejsce

uszkodzenia.

Opracowane metody zostały porównane z algorytmem opartym o drugą pochodną (SD) i

zweryfikowane na podstawie przeprowadzonych serii badań na stanowisku badawczym.

W celu zbadania skuteczności opracowanych metod diagnostycznych przeprowadzono

serię zintensyfikowanych eksperymentów polegających na wprowadzaniu kontrolowanych

uszkodzeń (nacięć) do utwierdzonych jednostronnie belek obciążonych na wolnym końcu

masą. Przeprowadzono prawie 300 pomiarów dla różnych faz uszkodzenia konstrukcji. W

celu uzyskania wysokiej rozdzielczości pomiarowej opracowano strukturę i dobrano elementy

systemu wizyjnego. Do akwizycji sekwencji zdjęć użyto dwóch lustrzanek cyfrowych o

51

wysokiej rozdzielczości (Canon EOS 5DMII). Pierwszy aparat ustawiono prostopadle do

badanej powierzchni belki, natomiast drugi zlokalizowano w dowolnym położeniu celem

zbadania wpływu algorytmu rektyfikacji na rezultaty detekcji i lokalizacji uszkodzenia.

Po przeprowadzeniu analizy wyników nie odnotowano istotnych różnic dla uzyskanych

wartości przebiegów na podstawie przetworzonych zdjęć z obu aparatów. Otrzymane

rezultaty ponownie potwierdziły dużą skuteczność algorytmu rektyfikacji i wskazały na

możliwość przeprowadzenia procedury monitorowania uszkodzenia konstrukcji z dowolnej

lokalizacji kamery.

Należy podkreślić wysoką rozdzielczość pomiarową przygotowanej konfiguracji systemu

wizyjnego. Wszystkie uzyskane wyniki z opracowanych metod detekcji i lokalizacji

uszkodzenia dotyczą zmiany wielkości ugięcia belki (średnio) poniżej 1mm.

Odnotowano bardzo wysoką skuteczność zaimplementowanych dwóch nowych metod

detekcji i lokalizacji uszkodzenia (V oraz LS) opartych o analizę zmian krzywizny ugięcia .

Wskazano również ich słabe i mocne strony. Biorąc pod uwagę lokalizację uszkodzenia oraz

podatność na szum: metoda SD ujawnia silną zależność w przeciwieństwie do metod LS oraz

V wykazujących dużą odporność na szum.

W celu zbadania niezawodności opracowanych algorytmów przeprowadzono również

analizę prawdopodobieństwa wykrycia i lokalizacji uszkodzenia w oparciu o algorytm "hit

and miss". Otrzymane w wyniku analiz krzywe ujawniły prawdopodobieństwo wykrycia

uszkodzenia opracowanych metod w odniesieniu do rozmiaru uszkodzenia. Uzyskane wyniki

potwierdziły największą skuteczność algorytmu "głosującego" (V), kolejno przed

algorytmami "odcinków" (LS) oraz drugiej pochodnej (SD).

Zaprezentowane dwie nowe metody detekcji uszkodzenia oparte o dane wizyjne są

nowatorskie i wnoszą znaczący wkład w obszar wiedzy i badań naukowych z zakresu

nowoczesnych metod monitorowania i diagnozowania stanu konstrukcji.

Kolejnym etapem weryfikacji opracowanego wizyjnego systemu pomiarowego były

badania eksploatacyjne na rzeczywistych przemysłowych urządzeniach dźwigowych. W

publikacji [14] zaprezentowano wizyjną metodę pomiaru ugięcia na przykładzie

przemysłowego żurawia poddanego obciążeniom eksploatacyjnym. Dokonano weryfikacji

zaproponowanej metody wizyjnej i porównania wyników pomiarów otrzymanych z

opracowanego systemu wizyjnego opartego o algorytm korelacji obrazów z danymi

uzyskanymi z laserowego systemu Leica Laser Tracker.

52

W publikacji przedstawiono również nową metodę wyznaczania współczynnika skali

zaimplementowaną w wykonanym systemie wizyjnym. Metoda ta znajduje zastosowanie

szczególnie w przypadkach, gdy oś kamery pomiarowej nie jest prostopadła do badanej

konstrukcji. W takich sytuacjach nie można wykorzystać jednego współczynnika skali do

przeskalowania wszystkich przemieszczeń punktów pomiarowych. W zawiązku z tym

zaproponowano metodę, w której wykorzystuje się dwa współczynniki skali na dwóch

przeciwległych punktach konstrukcji. Wartość współczynnika skali w każdym punkcie

pomiarowym wyznaczana jest poprzez liniową interpolację między tymi dwoma wartościami

współczynników wyznaczonych ze znaczników umieszczonych na obu końcach badanego

obiektu. Współczynniki skali współrzędnych punktów pomiarowych w obu osiach (x i y)

wyznaczane są niezależnie.

Do pomiaru ugięcia żurawia zastosowano jeden aparat fotograficzny ustawiony pod kątem

względem badanej konstrukcji (kąt między powierzchnią badanej konstrukcji oraz osią

aparatu). Uzyskane przemieszczenia górnej belki żurawia zostały przeskalowane za pomocą

metody bazującej na interpolacji między dwoma współczynnikami skali. Przeskalowane

wartości przemieszczeń punktów pomiarowych (reprezentowanych przez specjalnie

przygotowane znaczniki z naniesionym szumem optycznym o losowym rozkładzie poziomów

jasności) porównano z wynikami otrzymanymi z systemu laserowego wykorzystującego

dotykową głowicę pomiarową. Maksymalna różnica w pomiarze ugięcia między systemem

wizyjnym oraz systemem optycznym Leica Laser Tracker wyniosła 0.199 mm, zaś

minimalna: 0.013 mm. Dla systemu wizyjnego wyznaczono również budżet niepewności, w

którym uwzględniono niepewność algorytmu cyfrowej korelacji obrazu (opartej o

zaimplementowany znormalizowany współczynnik korelacji wzajemnej z algorytmem

wyznaczającym wyniki z dokładnością podpikselową ) oraz niepewność pomiaru wzorca

skalującego. Uzyskane rezultaty wskazały, że największa niepewność pomiaru związana jest

ze znacznikami zastosowanymi do skalowania pomiaru (pomimo wydruku na

wysokorozdzielczej drukarce laserowej).

Porównanie rezultatów z obu systemów potwierdziło dużą dokładność oraz niezawodność

działania opracowanego systemu wizyjnego w warunkach przemysłowych. Wizyjny system

pomiarowy oparty o cyfrową korelację obrazu umożliwił nie tylko oszacowanie statycznego

ugięcia konstrukcji, ale również automatyczne diagnozowanie stanu konstrukcji podczas jej

pracy, w warunkach przemysłowych.

53

Ostatni etap weryfikacji opracowanego wizyjnego systemu pomiarowego obejmował

badania eksploatacyjne na obiektach konstrukcji inżynierii lądowej.

W publikacji [1] przedstawiono porównanie dwóch bezkontaktowych metod pomiarowych

do badania stanu konstrukcji inżynierii lądowej. Zaprezentowano opracowany system wizyjny

wyznaczający pole przemieszczeń konstrukcji w oparciu o technikę korelacji obrazu oraz

system do pomiaru deformacji konstrukcji za pomocą radaru interferometrycznego. Pola

przemieszczeń otrzymane z obu systemów porównano w wyniku przeprowadzonych testów

polowych na wiślanych wałach przeciwpowodziowych oraz eksperymentów eksploatacyjnych

na przykładzie wiaduktu tramwajowego. W artykule zaprezentowano również zaproponowaną

analityczną metodę skalowania wyników.

Przed wykonaniem docelowego pomiaru ugięcia wiaduktu, przeprowadzono test polowy na

opracowanej konstrukcji (wyposażonej w aparaturę), której wielkości przemieszczeń

kontrolowano za pomocą precyzyjnych geodezyjnych urządzeń pomiarowych. Do polowego

stanowiska pomiarowego zamocowano reflektor mikrofalowy używany w pomiarze

systemem interferometrycznym oraz płaską płytę pokrytą wzorcem w postaci szumu

optycznego wykorzystywaną przy pomiarze wizyjnym opartym o korelację obrazu. Warunki

geometryczne systemu pomiarowego zapewniono za pomocą tachimetru elektronicznego.

Aparaturę symulującą przemieszczenia i wysokorozdzielczy cyfrowy aparat pomiarowy

zainstalowano na koronie wału, natomiast drugi system pomiarowy- interferometr radarowy

IBIS-S ustawiono poniżej wału przeciwpowodziowego, na międzywale. Tak opracowana

geometria stanowiska umożliwiała odtworzenie typowych warunków występujących przy

pomiarach ugięć przęsła konstrukcji mostowych.

Uzyskane rezultaty poddano analizie statystycznej. W celu oszacowania korelacji i

niepewności metod pomiarowych wyznaczono odchylenie standardowe różnic pomiarów oraz

współczynnik korelacji Pearson'a.

Pomimo skrajnych warunków oświetleniowych od pełnego i bardzo mocnego światła

słonecznego po pochmurne niebo powodujące słabe doświetlenie analizowanego

przemieszczenia obiektu, uzyskano wysokie dokładności wizyjnego systemu pomiarowego.

Wartość odchylenia standardowego różnic pomiarów wyniosła 0.51 mm dla pomiaru

wizyjnego oraz 0.38 mm w przypadku pomiaru radarowego. Współczynnik korelacji na

poziomie 99.9% wskazywał wysoką zgodność wyników pomiarowych. Otrzymane wyniki

potwierdziły również wysoką zgodność użytych przyrządów geodezyjnych i ich przydatność

54

do weryfikacji dokładności wyznaczanych przemieszczeń przez system wizyjny oraz radar

interferometryczny.

W celu zrealizowania pełnej weryfikacji obu bezkontaktowych systemów pomiarowych

wykonano eksperyment na obiekcie rzeczywistym konstrukcji lądowej. Monitorowane było

28 metrowe przęsło wiaduktu tramwajowego. Oba systemy dokonywały pomiaru ugięcia

konstrukcji pod wpływem ciężaru przejeżdżających pojazdów szynowych. Pomiar

przemieszczenia przęsła wykonywany był z dwóch lokalizacji radaru względem konstrukcji i

z jednej lokalizacji wysokorozdzielczego aparatu cyfrowego (Canon EOS 5DMII)

umieszczonego 27.7 m od wiaduktu.

Opracowany system wizyjny posiada moduł, w którym zaimplementowano klika metod

umożliwiających wyznaczenie współczynnika skali, omówionych m.in. w artykułach [5, 14,

18]. W pomiarze polowym na wałach przeciwpowodziowych współczynnik skali wyznaczany

był automatycznie przez zaimplementowany algorytm systemu wizyjnego, na podstawie

znanej odległości między dwoma punktami wzorca długości. W przypadku pomiarów

wiaduktu zaproponowano oraz opracowano analityczną metodę wyznaczenia współczynnika

skali i eliminacji efektu nieprostopadłości osi optycznej pomiarowego aparatu

fotograficznego. W tym celu wyznaczono parametry wewnętrzne i zewnętrzne aparatu

fotograficznego. Parametry orientacji zewnętrznej lustrzanki cyfrowej wyznaczono za pomocą

metod fotogrametrycznych, dla których pozyskano parę zdjęć, a położenia punktów

kontrolnych pomierzono w jednolitym układzie współrzędnych za pomocą tachimetru Leica

TCRA 1102+). Wykorzystana metoda analityczna oparta jest o wyznaczenie składowych

wektorów w przestrzennym układzie tłowym zdjęć. Następnie po wprowadzeniu parametrów

orientacji wewnętrznej aparatu, obliczono wartości ugięcia wiaduktu. Dla wykonanych badań

eksploatacyjnych wartość odchylenia standardowego różnic pomiarów ugięcia przęsła

wiaduktu dla obu bezkontaktowych systemów pomiarowych wyniosła 0.61 mm. W oparciu o

test Bland–Altman wykonano również analizę kompatybilności zastosowanych dwóch

bezkontaktowych metod pomiarowych.

Wyniki przeprowadzonych na wiadukcie badań eksploatacyjnych z wykorzystaniem

opracowanego systemu wizyjnego w porównaniu do systemu radarowego, potwierdziły jego

większą dokładność pomiarową oraz możliwość uzyskania dużo gładszych przebiegów

krzywej ugięcia wiaduktu.

Rozważając zaproponowaną, w pomiarze ugięcia wiaduktu, analityczna metodę korekcji

wyników pomiaru należy podkreślić znaczącą zaletę opracowanej przez Autora metody

55

rektyfikacji opartej o wyznaczenie macierzy homografii. Mianowicie w przypadku często

stosowanej w fotogrametrii (i geodezji ) metody analitycznej korygującej tylko współrzędne

zamierzonych punktów pomiarowych, opracowana w systemie wizyjnym metoda rektyfikacji

dokonuje przekształcenia całego obrazu zawierającego punkty pomiarowe i w ten sposób

eliminuje zniekształcenia perspektywiczne z wybranej płaszczyzny konstrukcji [3, 5, 6, 8, 15,

17, 18, 21].

Zaprezentowane przez Autora metody wizyjne umożliwiające pomiary stanów statycznych

w przestrzeni dwuwymiarowej jak również procesów dynamicznych w przestrzeni

trójwymiarowej zostały wykorzystane w zadaniu badawczym projektu związanego z liniami

elektroenergetycznymi napowietrznymi. Publikacja [12] przedstawia opracowaną metodykę

umożliwiającą wyznaczenie charakterystyk statycznych oraz dynamicznych przęsła

napowietrznej linii przesyłowej za pomocą bezkontaktowych metod pomiarowych

wykorzystujących techniki wizyjne.

Przedstawione w publikacji prace opracowano w ramach projektu badawczego [P6] nt."

Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi sieci elektroenergetycznych przy

wykorzystaniu innowacyjnych technik pomiarowych". Autor brał udział projekcie jako jeden z

podstawowych wykonawców oraz kierownik zespołu zajmującego się opracowaniem i

zastosowaniem metod wizyjnych w wybranych zadaniach badawczych projektu. W ramach

projektu opracowano kilka metod pomiarowych, uwzględniając pomiary stanów statycznych

(np. strzałki ugięcia, zwisu przewodu) oraz dynamicznych (drgań przewodów i słupów). Dla

każdego zaproponowanego scenariusza pomiarowego zostały stworzone metody i procedury

pomiaru wizyjnego, np. w przypadku kamery (lub aparatu) usytuowanego prostopadle do

płaszczyzny lub w płaszczyźnie ugięcia przewodu, kamery/aparatu zamontowanego na

słupie; podobnie przygotowano różne scenariusze dla układów stereowizyjnych

proponowanych do pomiarów dynamicznych. Aktualnie, opracowane metody są na etapie

końcowym procesu weryfikacji przeprowadzanym nie tylko na stanowiskach laboratoryjnych

ale również na obiektach rzeczywistych (przęśle linii 110 kV) w trakcie realizacji

eksperymentów polowych. Uzyskane rezultaty będą prezentowane w kolejnych prestiżowych

czasopismach zagranicznych lub krajowych.

W artykule [12] zaprezentowano podstawowe dwie metody umożliwiające wizyjny pomiar

zmiany zwisu przewodu oraz drgań przewodu linii napowietrznej. Dla metod tych,

szczegółowo przedstawiono procedury przeprowadzenia pomiarów. Skuteczność metod

56

zweryfikowano na stanowisku laboratoryjnym, na którym monitorowano stan przęsła linii

energetycznej pod wpływem zmieniającego się obciążenia oraz wymuszenia zewnętrznego

sygnałem szumu losowego.

W ramach pierwszego scenariusza pomiarowego przeprowadzono wizyjny pomiar zmiany

zwisu przewodu pod wpływem zmieniającego się obciążenia (poprzez dołożenie

dodatkowych mas). Pomiar wykonano za pomocą zbudowanego systemu wizyjnego opartego

o korelację obrazu [5, 15, 17, 21].

Do pomiaru zastosowano dwie różne lustrzanki cyfrowe o wysokiej rozdzielczości. Jedna z

obiektywem o krótszej ogniskowej służyła do wyznaczenia pełnej krzywej ugięcia przewodu

pod wpływem zmieniającego się obciążenia. Dla poszczególnych stanów obciążenia

wyznaczono również maksymalne wartości ugięcia przewodu. Natomiast, w tym samym

czasie, drugi aparat o dłuższej ogniskowej wykonywał wysokorozdzielczy pomiar

względnego przemieszczenia dwóch markerów umieszczonych na przewodzie.

Dla przyjętej struktury i konfiguracji systemu wizyjnego uzyskano bardzo niskie poziomy

szumu pomiarowego: 0.03 mm dla pierwszego aparatu oraz 0.0037 mm ( w kierunku osi x) i

0.0067 mm ( w kierunku osi y) w przypadku drugiego.

Wielką zaletą zaproponowanej metody pomiaru ugięcia jest:

a) możliwość uzyskania bardzo dużych rozdzielczości i dokładności pomiaru, w

zależności od wymaganego pola widzenia;

b) uzyskanie gęstego pola przemieszczeń lub wykonanie pomiaru w jednym z wybranych

punków na przewodzie;

c) możliwość monitorowania stanu obiektu w trybie ciągłym.

Do pomiarów drgań w wybranych punktach przewodu energetycznego w przestrzeni

trójwymiarowej opracowano stereowizyjny system wykorzystujący dwie szybkie kamery

cyfrowe Phantom v.91 oraz program Tema do przetwarzania i analizy wyników. W wyniku

zastosowanej metody uzyskano przebiegi drgań w wybranych punktach pomiarowych

rozłożonych na przewodzie na całej długości analizowanego przęsła. Dla rozpatrywanej

konfiguracji stereowizyjnego systemu pomiarowego uzyskano niskie poziomy szumów

pomiarowych (0.0298 mm, 0.0102 mm oraz 0.00921 mm, odpowiednio wzdłuż osi x, y z).

W jednym z etapów badań dynamicznych na przewód linii energetycznej naniesiono

również dodatkową masę symulującą oblodzenie przewodu. Uzyskane charakterystyki

dynamicznych przebiegów drgań w przestrzeni trójwymiarowej oraz charakterystyki

amplitudowo-częstotliwościowe potwierdziły możliwość zastosowania metod detekcji

57

uszkodzenia oraz bardzo dużą skuteczność i czułość zaproponowanej metody pomiaru linii

energetycznych.

W pracy [12] przedstawiono metodykę umożliwiającą wyznaczenie charakterystyk

statycznych oraz dynamicznych przęsła napowietrznej linii przesyłowej za pomocą systemów

wizyjnych oraz potwierdzono ich wysoką skuteczność podczas testów laboratoryjnych.

W pracach [1, 3, 5, 6 , 8, 12, 14, 15, 17, 18, 21] został zaprezentowany wykonany w pełni

zautomatyzowany system wizyjny dedykowany do pomiarów pola przemieszczeń obiektów.

Kolejne publikacje przedstawiały opracowany system i zaimplementowane metody wizyjne

zaczynając od fazy koncepcyjnej poprzez symulacyjne badania numeryczne, testy

laboratoryjne i badania eksploatacyjne. Wyznaczono również niepewności pomiaru systemu

wizyjnego. Zaprezentowano pracę systemu podczas pomiarów pola przemieszczeń

konstrukcji oraz monitorowania i diagnozowania stanu konstrukcji.

3.5. Podsumowanie głównych osiągnięć prac będących podstawą wszczęcia postępowania habilitacyjnego

W przedstawionym powyżej cyklu publikacji powiązanych tematycznie wiodącymi

zagadnieniami są metody i algorytmy wizyjne wykorzystane w różnych architekturach

systemów wizyjnych, metodologia ich badań oraz rozwój zastosowań technologii wizyjnej w

automatyce i robotyce oraz w różnych obszarach nauki i techniki. W zaprezentowanych

pracach wskazać można na znaczący wkład opracowanych technologii wizyjnych w rozwój

następujących obszarów i dziedzin naukowo-badawczych: w obszarze analizy modalnej; wizji

komputerowej i maszynowej, robotyki, w tym w zakresie robotyki podwodnej oraz robotyki

medycznej, biomechaniki w obszarze medycyny sportowej, w systemach mobilnego

skaningu, dynamiki strukturalnej oraz w nowoczesnych systemach monitorowania stanu

konstrukcji.

Przytoczone prace, stanowiące podstawę cyklu habilitacyjnego, wnoszą istotny wkład w

rozwój metod wizyjnych w obszarze wiedzy teoretycznej i doświadczalnej. Należy podkreślić

iż wiele z przedstawionych zagadnień, w świetle braku podobnych rozwiązań w literaturze

światowej, prezentuje oryginalne rozwiązania i stanowi o oryginalności podjętych badań.

Omówione architektury systemów wizyjnych jako w pełni zintegrowanej platformy

sprzętowo-programowe stanowią przykład automatyzacji pomiarów i odgrywają istotną rolę

w rozwoju w pełni zautomatyzowanych sensorów pomiarowych.

58

W podsumowaniu chciałbym zaprezentować zestawianie najważniejszych osiągnięć

naukowych zawartych w zbiorze publikacji powiązanych tematycznie:

Integracja technik wizyjnych z metodami analizy modalnej w celu estymacji

wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji

Opracowanie architektury i wykonanie pierwszego w skali światowej prototypu

systemu wizyjnego zintegrowanego z narzędziem programowym VIOMA

dedykowanego do realizacji i automatyzacji analizy modalnej. W tym opracowanie

metodyki oraz algorytmów do realizacji wizyjnych metod pomiarowych

wykorzystujących jedną szybka kamerę cyfrową i opartych o dwuwymiarowe oraz

trójwymiarowe pasywne techniki analizy ruchu oraz rekonstrukcji obiektów [13,

19].

Opracowanie architektury oraz udział w wykonaniu prototypu systemu wizyjnego

zintegrowanego ze stanowiskiem umożliwiającym sterowanie ruchem kamery i

dedykowanego celom realizacji analizy modalnej oraz analizie ruchu [13].

Opracowanie metodyki oraz algorytmów do automatycznego odwzorowania

geometrii i lokalizacji punków pomiarowych [13, 19].

Udział w opracowaniu metod i algorytmów, opartych o analizę przebiegu postaci

drgań uzyskanych na podstawie danych wizyjnych, umożliwiających detekcję i

lokalizację pojawiającego się na konstrukcji uszkodzenia [27].

Analiza ruchu oraz rekonstrukcja obiektów w przestrzeni 3D

Opracowanie metodyki pomiaru oraz algorytmów wizyjnych wykorzystujących

jedną szybka kamerę cyfrową do analizy ruchu oraz rekonstrukcji obiektów w

przestrzeni trójwymiarowej [22].

Opracowanie metodyki pomiaru oraz metod wizyjnych do wyznaczenia dwu oraz

trójwymiarowych składowych amplitud drgań maszyn wibracyjnych pracujących

pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych [7, 20].

Robotyka

Opracowanie struktury systemu wizyjnego oraz metod i algorytmów wizyjnych do

wyznaczania pozycji i orientacji obiektów w układzie współrzędnym robota oraz

kalibracji systemu wizyjnego z robotem przemysłowym Mitsubishi [16].

59

Opracowanie struktury systemu wizyjnego oraz metod i algorytmów wizyjnych do

wyznaczania pozycji i orientacji obiektów w przestrzeni roboczej robota oraz do

kalibracji systemu wizyjnego z robotem przemysłowym Mitsubishi (umożliwiającej

automatyczną transformację wyników opracowanego systemu wizyjnego w

głównym układzie współrzędnych robota; kalibracja typu kamera-robot) [16].

Robotyka podwodna [9, 10]

Opracowanie metodyki pomiaru, architektury i algorytmów systemu wizyjnego

umożliwiającego wyznaczenie ugięcia (deformacji) szponów gąsienicy robota

podwodnego w celu obliczenia poślizgu gąsienicy robota [9].

Opracowanie koncepcji architektury systemu wizyjnego wyposażonego w kamery

oraz układ laserów dla podwodnego robota inspekcyjno-pomiarowego [10]. W

ramach prowadzonych prac dotyczących części wizyjno-pomiarowej:

o Opracowanie metod i algorytmów do pomiaru odległości i orientacji

względem analizowanej powierzchni (ściany zbiornika) oraz udział w ich

implementacji. W tym zakresie również opracowano i zaimplementowano

algorytmy do kalibracji systemu wizyjnego zintegrowanego z układem

laserów

o Opracowanie i implementacja algorytmów przetwarzania obrazu w celu

wykrywania uszkodzeń badanych powierzchni

Medycyna: Robotyka medyczna [25]

Opracowanie metodyki pomiaru, architektury i algorytmów stereowizyjnego

systemu wizyjnego do wyznaczenia trójwymiarowego toru narzędzi chirurgicznych

podczas operacji endoskopowych w obrębie miednicy mniejszej

Medycyna: Biomechanika sportowa [11]

Opracowanie metodyki pomiaru, architektury i algorytmów stereowizyjnego

systemu wizyjnego do analizy ruchu w przestrzeni trójwymiarowej wybranych grup

mięśni zawodnika kitesurfingu podczas wykonywania niebezpiecznych manewrów

freestyle

Mobilne systemy skaningu laserowego

Współautorstwo w opracowaniu koncepcji kompleksowego systemu do pomiaru

skrajni kolejowej (system jest aktualnie w trakcie procesu testowania i wdrażania

przez PKP PLK) [2].

60

Udział w opracowaniu i analizie metod doboru sensorów wizyjnych stosowanych

dla potrzeb pomiaru skrajni kolejowej oraz w określeniu zestawu cech istotnych dla

optymalnego wyboru systemu wizyjnego [26].

Inżynieria materiałowa

Opracowanie metod i algorytmów wizyjnych służących do wyznaczania

współczynnika pęcznienia iłów [4].

Monitorowanie i diagnozowanie stanu konstrukcji (obiektów)

Opracowanie koncepcji struktury systemu wizyjnego do pomiarów pola

przemieszczeń opartego o funkcje korelacji oraz metodę rektyfikacji w przypadku

realizacji pomiarów z dowolnej lokalizacji [5, 15, 17, 21].

Udział w opracowaniu metod i algorytmów systemu wizyjnego oraz ich testowaniu,

korygowaniu i rozwoju aplikacji [1, 3, 5, 12, 14, 17, 18, 21].

Współautorstwo w opracowaniu metodologii badania niepewności pomiaru

systemu wizyjnego oraz wpływu opracowanych algorytmów wizyjnych na

propagację niepewności pomiaru oraz udział i merytoryczny nadzór nad realizacją

badań, analizą i opracowaniem wyników [6, 8].

Udział w opracowaniu i przygotowaniu do wdrożenia kompletnego

zautomatyzowanego systemu wizyjnego umożliwiającego pomiar deformacji

konstrukcji w trybie pracy off-line i w trybie pracy ciągłej [5, 14, 15, 17, 18, 21].

Udział w opracowaniu nowych metod detekcji i lokalizacji uszkodzeń w oparciu o

analizy zmian przebiegu krzywych ugięcia uzyskanych z opracowanego systemu

wizyjnego oraz w przeprowadzeniu analiz prawdopodobieństwa wykrycia i

lokalizacji uszkodzenia dla opracowanych metod [3].

Należy podkreślić że opracowany prototyp systemu wizyjnego pozwalający na użycie

kilku aparatów cyfrowych firmy Canon jest pierwszym w skali światowej

zautomatyzowanym systemem umożliwiającym monitorowanie i diagnozowanie

ugięcia konstrukcji w trybie pracy ciągłej z możliwością wysyłania bieżących estymat,

alarmów i raportów. W literaturze światowej brak jest doniesień na temat

przedstawionych przez Autora opracowanych rozwiązań. Wykonany system przeszedł

procedurę komercjalizacji oraz wdrożenia i oferowany jest do sprzedaży (przez spółkę

MonitSHM sp.z.o.o). Spółka MonitSHM jest spółką typu spin-off powstałą po

61

zakończaniu projektu [P5] i stanowi bardzo dobry przykład przeprowadzenia

komercjalizacji uzyskanych wyników badań naukowych po zakończeniu w realizacji

projektu badawczego.

4. Statystyki publikacji stanowiących cykl powiązany tematycznie

4.1. Publikacje z JCR

Sumaryczny Impact Factor publikacji naukowych : 14.395

Publikacja Impact Factor Pkt. MNiSW

[1] 3,206 40

[2] 2,437 30

[3] 2,082 35

[4] 1,781 20

[5] 1,526 30

[6] 0,566 25

[7] 0,508 15

[8] 0,452 15

[9] 0,384 15

[10] 0,384 15

[11] 0,384 15

[12] 0,384 15

[13] 0,178 6

[14] 0,123 15

Suma 14.395 291

62

4.2. Recenzowane publikacje naukowe (punktowane przez MNiSW)

Lista recenzowanych publikacji naukowych punktowanych przez MNiSW wybranych do

cyklu publikacji powiązanych tematycznie, będących podstawą osiągnięcia naukowego:

Publikacja Pkt. MNiSW

[16] 10

[17] 10

[18] 10

[19] 6

[20] 6

[21] 5

[22] 4

[23] 4

[24] 4

[26] 4

Suma: 63

4.3. Rozdziały w monografiach lub książkach (punktowane przez MNiSW)

Lista publikacji w monografiach lub książkach wybranych do cyklu publikacji powiązanych

tematycznie, będących podstawą osiągnięcia naukowego:

[15] ( punktacja wg. MNiSW: 20 pkt) - rozdział książce

[25] ( punktacja wg. MNiSW: 4 pkt ) - rozdział w monografii

[27] ( punktacja wg. MNiSW: brak ) - rozdział w monografii

4.4. Podsumowanie

Poniższa tabela zawiera podsumowanie punktacji za publikacje przedstawione do oceny w

ramach cyklu publikacji powiązanych tematycznie zgodnie z bazą Journal Citation Reports

oraz listą czasopism punktowanych MNiSW:

Liczba publikacji Łączny Impact Factor Łączna punktacja MNiSW

27 14.395 315(A) + 63(B) = 378

63

5. Podsumowanie działalności naukowej

5.1. Autorstwo i współautorstwo w publikacjach naukowych

Jestem autorem i współautorem 95 publikacji, w tym 7 przed doktoratem oraz 88 po

uzyskaniu stopnia doktora:

14 publikacji z listy JCR (wszystkie po doktoracie)|

27 recenzowanych publikacji w wysoko punktowanych czasopismach spoza bazy

JCR (w tym 26 po doktoracie)

19 rozdziałów monografii lub książek (w tym jedna wydana nakładem

wydawnictwa Wiley) (w tym 17 po doktoracie)

35 publikacji w materiałach konferencyjnych (w tym 31 po doktoracie)

5.2. Liczba cytowań oraz indeks Hirscha

Liczba cytowań wszystkich moich prac w bazach Web of Science, Scopus oraz Google

Scholar (z dnia 01-09-2016r) jest następująca:

Cytowania Web of Science Scopus

Google Scholar

Bez autocytowań 33 49 Suma 53 84 220

H index 4 4 9

Łączna punktacja MNiSW (prace przed i po doktoracie) : 509

6. Inna działalność naukowa

6.1. Udział w projektach badawczych

Brałem udział w następujących projektach badawczych:

Po uzyskaniu stopnia doktora brałem udział w 12 projektach badawczych (krajowych i

międzynarodowych).

Byłem kierownikiem projektu badawczego nr 4T07B05726 (2004-2006), " Systemy

wizyjne w analizie modalnej i pomiarach wielkości charakteryzujących własności dynamiczne

konstrukcji"

64

Jestem kierownikiem w projekcie badawczym złożonym, w czerwcu 2016r., w ramach

konkursu OPUS 11 ( który jest aktualnie w trakcie procedury oceny) : 2016/21/B/ST7/02223,

(2016-2019), "Rozwój metod klasyfikacji stanów i wykrywania anomalii w konstrukcjach w

oparciu o dane wizyjne"

Byłem kierownikiem zadań (oraz głównym wykonawcą) w dwóch projektach badawczych

realizowanych w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka:

a) POIG. 01.01.02-00-013/08, (2008-2012), MONIT - „Monitorowanie Stanu

Technicznego Konstrukcji i Ocena jej Żywotności”

b) 5.72.130.151, (2011-2013), "Opracowanie innowacyjnej metodyki i

informatycznego systemu zarządzania dla kodyfikacji linii kolejowej Etap I".

W pozostałych projektach badawczych brałem udział jako główny wykonawca oraz

wykonawca.

4T07B05726, (2004-2006), "Systemy wizyjne w analizie modalnej i pomiarach wielkości charakteryzujących własności dynamiczne konstrukcji", Projekt badawczy finansowany przez KBN, kierownik projektu

4T07A02630 (2006-2008), "Inteligentne systemy w maszynach wibracyjnych”, finansowany przez MNiSW, wykonawca,

R0301502, (2007- 2009), "Systemy monitorowania i diagnostyki dla konstrukcji o wysokim poziomie ryzyka awarii", Projekt badawczy finansowany przez NCBiR, wykonawca,

POIG. 01.01.02-00-013/08, (2008-2012), MONIT-"Monitorowanie Stanu Technicznego Konstrukcji i Ocena Jej Żywotności", Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, kierownik zadań,

5.72.130.151 (nr umowy), (2011-2013), "Opracowanie innowacyjnej metodyki i informatycznego systemu zarządzania dla kodyfikacji linii kolejowej Etap I", Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, kierownik zadań ,

NR03005710 , (2010-2013), "Mechatroniczne projektowanie robotów do diagnostyki i konserwacji zbiorników z cieczą, Projekt finansowany przez NCBiR, główny wykonawca,

PBS1/A9/3/2012, (2012-2015),"Mikromanipulacja narzędziami chirurgicznymi dla wspomagania zabiegów intrakorporalnych z wykorzystaniem obrazowania wizyjnego", Projekt finansowany przez NCBiR, wykonawca,

GEKON 1/02/214108/19/2014, (2014-2016), "Dynamiczne zarządzanie zdolnościami przesyłowymi sieci elektroenergetycznych przy wykorzystaniu innowacyjnych technik pomiarowych", Projekt finansowany przez NCBiR, wykonawca,

65

2014/13/B/ST7/00690, (2015-2017), "Ludzkie ścięgno Achielles'a - modelowanie jego

fizjologicznej i chorobowo zmienionej struktury oraz detekcja mikropęknięć przy wykorzystaniu technik optoakustycznych i mikroskopowych", Projekt finansowany przez NCN, wykonawca,

2016/21/B/ST7/02223 (nr rej.), (2016-2019), "Rozwój metod klasyfikacji stanów i wykrywania anomalii w konstrukcjach w oparciu o dane wizyjne" Projekt badawczy złożony, w czerwcu 2016, w ramach konkursu OPUS11 - jest aktualnie w trakcie procedury oceny przez NCN, kierownik projektu,

Udział w innych projektach

Uzyskanie Certyfikatu i nominacji za uczestnictwo w charakterze Eksperta Branżowego

w projekcie: "Foresight priorytetowych, innowacyjnych technologii na rzecz automatyki i robotyki i techniki pomiarowej". Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, Os priorytetowa: Badania i Rozwój nowoczesnych technologii, Działanie 1.1: Wsparcie badań naukowych dla budowy gospodarki opartej na wiedzy", Warszawa, 2010r

Prowadzenie stażu w ramach programu MARR (Małopolska Agencja Rozwoju Regionalnego SA) , nr umowy stażowej : MARR/1149/2014/DZPP zawartej z WIMiR w dniu 2014-03-31 (w ramach udziału w projekcie pt. Wiedza, praktyka, współpraca - klucz do sukcesu w biznesie dla przedsiębiorstw, pracowników przedsiębiorstw i jednostek naukowych), 2014,

6.2. Wykonanie ekspertyz lub innych opracowań na zamówienie organów władzy publicznej, samorządu terytorialnego, podmiotów realizujących zadania publiczne lub przedsiębiorców

Jestem autorem 21 prac, ekspertyz/opracowań wykonanych na zlecenie instytucji

zewnętrznych. Wykonałem 12 rejestracji testów zderzeniowych (absorberów energii

zderzeniowej oraz kabin pojazdów szynowych) za pomocą szybkich kamer cyfrowych wraz z

opracowaniem danych wizyjnych w postaci raportów końcowych (w większości na zlecenie

Centrum Naukowo-Technicznego Kolejnictwa), pięć (5) badań nakłuwaczy do pobierania

krwi, które obejmowały rejestrację i badania działania wybranych typów nakłuwaczy z

wykorzystaniem szybkiej kamery cyfrowej wraz z opracowaniem danych wizyjnych w

postaci raportów końcowych ( na zlecenie HTL-STREFA S.A oraz HT Lancet Sp.z o.o) oraz

udział w serii czterech (4) pomiarów ugięcia podkład-szyna podczas przejazdu składu

Pendolino obejmujących rejestrację za pomocą szybkich kamer cyfrowych kilkudziesięciu

przejazdów oraz analizę danych wizyjnych wraz z opracowaniem wyników ( we współpracy z

EC Test System Sp.z.o.o).

66

6.3. Patenty międzynarodowe i krajowe

W roku 2013 – jako współautor – dokonałem dwóch zgłoszeń patentowych:

System i sposób pomiaru oraz analizy elementów skrajni linii kolejowej (System and

method for measurement and analysis of the railway line clearance gauge elements) PKP

Polskie Linie Kolejowe Spółka Akcyjna, Warszawa ; wynalazca: Świniarska Ewa,

Leszczewicz Zbigniew, Warda Agnieszka, UHL Tadeusz, MIKRUT Sławomir, PYKA Krystian,

TOKARCZYK Regina, BARSZCZ Tomasz, KOHUT Piotr, SITKOWSKI Tomasz; Polska. Opis

zgłoszeniowy wynalazku ; PL 406247 A1 ; Opubl. 2015-06-08. Zgłosz. nr P.406247 z dn.

2013-11-26 , Biuletyn Urzędu Patentowego ; ISSN 0137-8015 nr 12, s. 13.,

System i sposób dynamicznego pomiaru elementów infrastruktury kolejowej (System and

method for dynamic measurement of the railway infrastructure elements), PKP Polskie

Linie Kolejowe Spółka Akcyjna, Warszawa ; wynalazca: Świniarska Ewa, Leszczewicz

Zbigniew, Warda Agnieszka, UHL Tadeusz, MIKRUT Sławomir, PYKA Krystian,

TOKARCZYK Regina, BARSZCZ Tomasz, KOHUT Piotr, SZWEDO Mariusz. ; Polska. Opis

zgłoszeniowy wynalazku ; PL 406246 A1 ; Opubl. 2015-06-08; Zgłosz. nr P.406246 z dn.

2013-11-26 , Biuletyn Urzędu Patentowego ; ISSN 0137-8015 nr 12, s. 13.,

6.4. Udział w konferencjach naukowych

Po uzyskaniu stopnia doktora brałem osobisty udział w 33 konferencjach naukowych, w tym

17 zagranicznych i międzynarodowych oraz 16 konferencjach krajowych (w tym w 4 na

Plenarnych Posiedzeniach sekcji KM PAN), w których jako prelegent referowałem swoje

prace.

A. Wygłoszenie referatów na międzynarodowych i krajowych konferencjach naukowych:

1. MMAR 2003, The 9th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics: Międzyzdroje, August 25-28, 2003

2. SYROCO'03 : 7th Symposium on Robot Control, Wrocław, 1-3 September 2003,

3. VIII Szkoła Analizy Modalnej, Kraków, 1-2 grudnia, 2003

4. DIAGNOSTICS'2004:3rd International Congress of Technical Diagnostics, Poznań, September 6-9, 2004

5. IX Szkoła Analizy Modalnej, Kraków, 1-2 grudnia, 2004

6. CARS & FOF 21th International Conference on CAD/CAM, Robotics and Factories of the Future , Krakow, July 17 -20, 2005

67

7. IMAC XXIV a conference & exposition on Structural dynamics : St. Louis, Missouri, USA, January 30 – February 2, 2006

8. OPTIMESS2007, 3rd Workshop on Optical Measurement Techniques for Structures and Systems, Leuven, Belgium, May 28-29, 2007

9. KMP 2007, I Kongres Mechaniki Polskiej, Warszawa, 28 -31 sierpień, 2007

10. AI-METH 2007, Symposium on Methods of Artificial Intelligence, Gliwice, 7-9 November, 2007

11. XII Szkoła Analizy Modalnej, Kraków, 6-7 grudnia, 2007

12. XLVII Sympozjon Modelowanie w Mechanice, Wisła, 25-29 luty, 2008

13. SHM2008, The Fourth European Workshop on Structural Health Monitoring, Krakow, July 2–4, 2008

14. 13th School of Modal Analysis , December 4-5, Krakow, 2008

15. VIII Sympozjum nt. kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie, 4 listopada, Warszawa, 2008

16. OPTIMESS2009, The 4th International Conference on Optical Measurement Techniques for Structures & Systems, Antwerp, Belgium, 25-26 May, 2009

17. EVACES'09, The international conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures , 14-16 October, Wrocław, 2009

18. The Fifth European Workshop Structural Health Monitoring, , Sorrento, Italy, June 28–July 4, 2010

19. DAMAS 2011, 9th International Conference on Damage Assessment of Structures, Oxford, July 11–13, 2011

20. Structural Health Monitoring II, The Second International Conference on Smart Diagnostics of Structures, Krakow, November 14-16, 2011

21. XIII Sympozjum nt. kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie, p.t. Teleinformatyka jako podstawa monitoringu w budownictwie, 27 kwiecień, Kraków, 2011

22. 5th International Congress on Technical Diagnostics, Krakow, 3rd–5th September, 2012

23. 6th European Workshop on Structural Health Monitoring, 3-6 July, Dresden, Germany, 2012

24. XLIII Ogólnopolskie Sympozjum DIAGNOSTYKA MASZYN, 29 luty-4 marca, Wisła, 2016

25. AIVELA 2016, 12th International Conference on Vibration Measurements by Laser and Noncontact Techniques, Ancona, Włochy, June 28- July 01, 2016

68

B. Udział oraz wygłoszenie referatów na plenarnych posiedzeniach Sekcji Komitetu

Mechaniki PAN

1. Plenarne Posiedzenie Sekcji Dynamiki Układów KM PAN, w ramach XLVIII Sympozjonu

"Modelowanie w Mechanice" , Wisła, 23-27 luty, 2009r

2. Plenarne Posiedzenie Polskiego Komitetu Teorii Maszyn i Mechanizmów, AGH, Kraków, 27 października 2009r,

3. Plenarne Posiedzenie Sekcji Dynamiki Układów, Politechnika Warszawska, Warszawa, 03 luty 2011r.

4. Plenarne Posiedzenie Sekcji Dynamiki Układów KM PAN, AGH, Kraków, 12 czerwca 2014r,

C. Pozostałe referaty: 1. VI Sympozjum nt. kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie, p.t. Zdalne

pomiary przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w obiektach budowlanych, Warszawa, 25 czerwca, 2007

2. Międzynarodowa Konferencja Naukowa Transport XXI wieku, The Transport of XXI The Century, Białowieża, 21 - 24 września, 2010

3. Monitorowanie stanu technicznego konstrukcji i ocena jej żywotności: Panel ekspertów projektu MONIT, Krynica Zdrój, 27-28 luty, 2012

4. Zebranie Naukowe, Bielsko-Biała Oddział PTMTS, Bielsko-Biała , 10 czerwca 2014r

6.5. Udział w komitetach organizacyjnych międzynarodowych i krajowych konferencji naukowych

Byłem członkiem komitetów organizacyjnych następujących konferencji:

14th School on Modal Analysis, Krakow, December 2009 – członek komitetu

organizacyjnego

17th School on Modal Analysis, Krakow, December 2013 – członek komitetu

organizacyjnego

Structural Health Monitoring II : 2nd International Conference on Smart

Diagnostics Krakow, November, 2011– członek komitetu organizacyjnego

6.6. Członkowstwo w międzynarodowych i krajowych organizacjach oraz towarzystwach naukowych

Sekcja Dynamiki Układów Komitetu Mechaniki PAN (2003-2011) , sekretarz

Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej (od 2012r)

69

6.7. Informacja o osiągnięciach organizacyjnych

Działalność organizacyjna na Wydziale Inżynierii Mechanicznej i Robotyki:

Członek Wydziałowej Komisji Rekrutacyjnej (od 1999r.)

Czynny udział w organizacji Festiwalu Nauki w Krakowie w latach: 2003, 2008 r

Czynny udział w organizacji jesiennej edycji "Spotkań z Uczelnią w latach: 2003r,

2004r,

6.8. Działalność recenzencka w czasopismach o zasięgu międzynarodowym i krajowym

Recenzuję prace naukowe dla następujących czasopism:

Experimental Techniques, Wydawnictwo WILEY-BLACKWELL, IF = 0.545

Journal of Visual Communication and Image Representation,

Wydawnictwo Elsevier, IF = 1.218

Measurement, Wydawnictwo Elsevier, IF = 1.526

Automation in Construction, Wydawnictwo Elsevier, IF = 1.812

Sensors, Wydawnictwo MDPI, IF = 2.437

Recenzent publikacji w następujących konferencjach:

2010, ICMIC, International Conference on Modelling, Identification and Control,

July, Baltimore, MD

2015, Methods & Tools for CAE - concepts and applications, Bochnia, October

2016, IROS, IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and

Systems, Daejeon, Korea, October

70

7. Literatura

7.1. Wykaz literatury przedstawionej w cyklu publikacji powiązanych tematycznie

1. Kohut P., Holak K., Uhl T., Ortyl Ł, Owerko T., Kuras P., Kocierz R., Monitoring of a civil structure's state based on non-contact measurements, Structural Health Monitoring, Vol. 12, Issue 5-6 September pp. 411 - 429, 2013

2. Mikrut S., Kohut P., Pyka K., Tokarczyk R., Barszcz T., Uhl T., Mobile Systems for measuring the clearance gauge – state of play, testing and outlook, Sensors, 16(5), 683; 2016,

3. Dworakowski Z., Kohut P., Holak K., Gallina A., Uhl T., Vision-based algorithms for damage detection and localization in structural health monitoring, Structural Control and Health Monitoring, Vol.23, Issue 1, pp.35–50, Jan 2016,

4. Panna W., Wyszomirski P., Kohut P., Application of hot stage microscopy to evaluating sample morphology changes on heating, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, Vol. 125, Issue 3, pp.1053-1059, doi: 10.1007/s10973-016-5323-z, 2016

5. Sładek J., Ostrowska K., Kohut P., Holak K., Gąska A., Uhl T., Development of a vision based deflection measurement system and its accuracy assessment, Measurements, Volume 46, Issue 3, Pages 1237–1249, April 2013,

6. Kohut P., Martowicz A., Holak K., Uhl T., Quality assessment of a vision-based measurement system using probabilistic approach, Nondestructive Testing and Evaluation, doi:10.1080/10589759.2016.1159306, 2016,

7. Giergiel M., Kohut P., Optical 3D measurement of amplitude of vibrations, Polish Journal of Environmental Studies; Vol. 20, No. 5A, pp. 61–65., 2011,

8. Kohut P., Holak K., Martowicz A., An uncertainty propagation in developed vision based measurement system aided by numerical and experimental tests, Journal of Theoretical and Applied Mechanics; Vol. 50, No.4, pp. 1049-1061, 2012,

9. Kohut P. , Kurc K., Szybicki D., Cioch W., Burdzik R., Vision-based motion analysis and deflection measurement of a robot's crawler unit, Journal of Vibroengineering , Vol. 1, Issue 8, p. 4112-4121, 2015

10. Kohut P., Giergiel M., Cieślak P., Ciszewski M., Buratowski T., Underwater robotic system for reservoir maintenance, Journal of Vibroengineering, DOI http://dx.doi.org/10.21595/jve.2016.17364, 2016,

11. Grzeczka A., Kohut P., Kłaczyński M., Wittbrodt E., Uhl T., Motion analysis of a kitesurfer employing a vision-based measurement system, Journal of Vibroengineering , Vol. 18, Issue 3, p. 1884-1892 , 2016,

12. Kohut P. , Holak K., Dworakowski Z., Mendrok K., Vision-based measurement systems for static and dynamic characteristics of overhead lines, Journal of Vibroengineering, Vol.18, Issue 4, pp.2113-2122, 2016,

13. Kohut P. , Kurowski P., Application of modal analysis supported by 3D vision-based measurements, Journal of Theoretical and Applied Mechanics; Vol. 47, No. 4, pp. 855–870, 2009,

71

14. Kohut P., Gąska A., Holak K., Ostrowska K., Sładek J., Uhl T., Dworakowski Z., A structure's deflection measurement and monitoring system supported by a vision system, tm-Technisches Messen, Vol. 81, Issue 12, pp.635-643, 2014

15. Kohut P., Holak K., Krupiński K., Uhl T., Narzędzie systemu wizyjnego do monitorowania odkształcenia konstrukcji, W: Teleinformatyka jako podstawa monitoringu w budownictwie : system kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie — [ICT as the basis for building monitoring] / [aut.]: Witakowski P., Pawluś D., Postawa Z., Lasoń A., Goździkiewicz A., Pietrow W., Kohut P., Holak K., Krupiński K., Uhl T., Sztajer J.; [Red. Nauk.]: Piotr Witakowski. — Kraków : Wydawnictwa AGH, 2012, (Wydawnictwa Naukowe / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 484). s. 158–167. — ISBN: 978-83-7464-557-7

16. Kohut P., Mechatronics systems supported by vision techniques, Solid State Phenomena, Vol. 196, pp. 62-73, 2013

17. Uhl T, Kohut P., Holak K, Krupiński K, Vision based condition assessment of structures, Journal of Physics. Conference Series; ISSN 1742-6588, vol. 305, pp.1–10, 2011, doi:10.1088/1742-6596/305/1/012043

18. Kohut P. , Holak K., Mączak J., Szulim P., Uhl T., Application of vision based damage detection for real civil engineering structure, Key Engineering Materials, Vol. 588, pp.22-32, 2014,

19. Kohut P., Kurowski P., Application of vision for modal experiment, Machine Dynamics Problems, Vol. 29, No 2, pp.81-90, 2005,

20. Giergiel M., Kohut P., Analysis of dynamics of vibratory machines applying vision based measurements, Mechanics and Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 4, pp.43–51, 2011,

21. Kohut P., Holak K., Uhl T., Prototype of the vision system for deflection measurements , Diagnostyka, Nr4(60), pp.3-12, 2011,

22. Kohut P., 3D measurements and motion analysis supported by passive vision techniques, Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences, Vol.14, No.4, pp.637-649, 2007,

23. Kohut P., Metody wizyjne w robotyce (cz. 1), Vision Methods in Robotics (part I), Przegląd Spawalnictwa, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich ; ISSN 0033-2364, R. 80 nr 12, pp. 21–25, 2008

24. Kohut P., Metody wizyjne w robotyce, (cz. 2), Vision methods in robotics, (part II), Przegląd Spawalnictwa, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich ; ISSN 0033-2364, R. 81 nr 1, pp. 31–38, 2009

25. Holak K., Kohut P. Petko M., Rekonstrukcja toru narzędzi chirurgicznych w przestrzeni z wykorzystaniem stereowizji , (3D trajectory reconstruction of a surgical tool based on stereovision), W: Projektowanie mechatroniczne : zagadnienia wybrane : praca zbiorowa pod red. M. Mańka. Kraków: Akademia Górniczo-Hutnicza. Katedra Robotyki i Mechatroniki, ISBN: 978-83-943189-0-1., pp.53–65, 2015,

26. Tokarczyk R., Kohut P., Kolecki J., Sensory wizyjne stosowane w systemach do pomiaru skrajni kolejowej i analiza metod ich doboru, (Vision sensors in railway clearance measurement systems and analysis of their selection methods), Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji = Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing ; ISSN 2083-2214, vol. 23 s. 429–441, 2012,

27. Kohut P. , Kurowski P., The integration of vision based measurement system and modal analysis for detection and localization of damage, W: Engineering achievements across the global village , ed. Janusz Szpytko. Cracow–Glasgow–Radom:The International Journal of INGENIUM, 2005,

72

(Monographic series of the Library of Maintenance Problems = Monograficzna seria wydawnicza Biblioteka Problemów Eksploatacji).

7.2. Wykaz literatury przed uzyskaniem stopnia doktora

B.1. Kohut P.: Szybkie prototypowanie układów sterowania wizyjnego robotów, w: Wybrane problemy projektowania mechatronicznego, Praca zbiorowa pod redakcją Tadeusza Uhla:, s.163-177, Wydawnictwo Katedry Robotyki i Dynamiki Maszyn AGH, Kraków, Grudzień 1999

B.2. Kohut P., Uhl. T., Sterowanie wizyjne (mechatronicznym) układem aktywnego tłumienia drgań, w: Projektowanie mechatroniczne, zagadnienia wybrane, Praca zbiorowa pod redakcją Tadeusza Uhla:, s.108-120, Wydawnictwo Katedry Robotyki i Dynamiki Maszyn AGH, Kraków, 2002

B.3. Kohut P. , Szybkie prototypowanie układów sterowania wizyjnego, Pomiary Automatyka Kontrola, s.25-28, nr 12, Grudzień, 2002

B.4. Uhl T., Kohut P., Zastosowanie obliczeń symbolicznych w modelowaniu układów mechanicznych (Application of symbolical computations in mechanical systems modeling), XXII Ogólnopolskie Sympozjum DIAGNOSTYKA MASZYN, Z. 2/95, pp.62-65, Węgierska Górka, Marzec, 1995r.

B.5. Uhl T., Kohut P., Zastosowanie obliczeń symbolicznych do analizy drgań układów mechanicznych (Application of symbolic computation for vibration analysis of mechanical systems), III Ogólnopolska Konferencja "Układy Dynamiczne w aspekcie Teorii i Zastosowań", Łódź, Grudzień, 1995r.

B.6. Kohut P., Uhl T.: The rapid prototyping of the visual servoing on Matlab/Simulink/dSPACE environment, Proc. of the 7th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, pp. 672-677 Międzyzdroje, 28-31 August 2001

B.7. Kohut P., Uhl T., Szybkie prototypowanie układów sterowania wizyjnego w środowisku Matlab/Simulink/dSPACE, VII Krajowa Konferencja Robotyki, T.2, s.117-126, Lądek Zdrój, 5-8 września, 2001

7.3. Wykaz literatury po uzyskaniu stopnia doktora

C1. Introduction to robotics, ed. Wojciech LISOWSKI ; [aut.]: Tomasz BOJKO, Tomasz BURATOWSKI, Mariusz GIERGIEL, Piotr KOHUT, Wojciech LISOWSKI, Maciej PETKO, Tadeusz UHL, Kraków : AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, 2004, 154, [1] s, (Wydawnictwa Naukowe, Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie ; KU 0135), 85 AGH 1919–2004, ISBN 83-89388-33-2

C2. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Pomiary wizyjne w analizie modalnej, (Vision measurements in

modal analysis), W: Zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych : praca zbiorowa , pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Akademia Górniczo-Hutnicza. Katedra Robotyki i Dynamiki Maszyn, 2003, ISBN 83-916598-4-4, S. 139–148.

C3. Piotr KOHUT , Mariusz GIERGIEL, Zastosowanie analizy obrazu pomiarów drgań maszyn

wibracyjnych , (Employment of vision systems image analysis in vibration measurements of vibratory machines) , W: Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych : praca zbiorowa , pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, 2004, ISBN 83-7204-428-7, s. 127–132

C4. Mariusz SZWEDO, Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Techniki optyczne w pomiarach drgań, (Optical

techniques in vibration measurements) , w: Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych : praca zbiorowa ,pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Wydawnictwo Instytutu

73

Technologii Eksploatacji – Państwowego Instytutu Badawczego, 2005, ISBN 83-7204-489-9, S. 27–35.

C5. Piotr KOHUT , An application of optical flow for vibration velocity distribution of surface sound

sources estimation, W: Acoustical engineering , ed. Ryszard Panuszka, co-ed. Marek Iwaniec; Polish Acoustical Society. Division Kraków. — Kraków : PAS Division with coop. of the Structural Acoustics and Biomedical Engineering Laboratory at the Staszic University AGH, 2005, (Structures – Waves – Human Health ; vol. 14 no. 1), s. 81–86

C6. Mariusz SZWEDO, Piotr KOHUT, Wykorzystanie systemów wizyjnych do rekonstrukcji

trójwymiarowej struktury obiektów , (Vision system applied to 3D structure reconstruction of objects), W: Projektowanie mechatroniczne : zagadnienia wybrane : praca zbiorowa , pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Zespół Mechatroniki Komitetu Budowy Maszyn Polskiej Akademii Nauk, Katedra Robotyki i Mechatroniki Akademii Górniczo-Hutniczej, 2006, ISBN 83-7204-565-8,s. 134–142.

C7. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT , Krzysztof HOLAK, Zastosowanie korelacji obrazów do pomiaru

zmian stanu konstrukcji, (Image correlation applied to measurements of changes of constructions state) , W: Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych : praca zbiorowa, pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Akademia Górniczo-Hutnicza. Katedra Robotyki i Mechatroniki, 2008 , Monografia powstała w wyniku dyskusji prowadzonej na XII Szkole Analizy Modalnej : Kraków, grudzień 2007, ISBN 978-83-7204-683-3, s. 323–331,

C8. Krzysztof HOLAK, Piotr KOHUT, Jacek CIEŚLIK, Zastosowanie trójwymiarowych technik wizyjnych w pomiarach drgań mechanicznych, (Application of three-dimensional visional techniques in mechanical vibrations measurement) , W: Projektowanie mechatroniczne : zagadnienia wybrane : praca zbiorowa , pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Katedra Robotyki i Mechatroniki, Akademia Górniczo-Hutnicza; Radom : Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, 2008, ISBN 978-83-7204-745-8, s. 63–70,

C9. Mariusz GIERGIEL, Piotr KOHUT, Optical measurement of vibration of vibratory machine , W: Selected problems of modal analysis of mechanical systems , ed. Tadeusz Uhl, Kraków ; Radom : Publishing Hause of the Institute for Sustainable Technologies – National Reserch Institute, 2009, ISBN 978-83-7204-832-5, Zawiera materiały 13th School of Modal Analysis,s. 48–52

C10. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT , Krzysztof HOLAK, Structure deflection examination by

means of correlation coefficient , W: Selected problems of modal analysis of mechanical systems, ed. Tadeusz Uhl, Kraków ; Radom : Publishing Hause of the Institute for Sustainable Technologies – National Reserch Institute, 2009, ISBN 978-83-7204-832-5, Zawiera materiały 13th School of Modal Analysis, s. 173–180

C11. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Zastosowanie korelacji w diagnozowaniu konstrukcji, (Image correlation in construction diagnostics) , W: Teleinformatyzacja i automatyzacja prac na placu budowy : system kompleksowego zarządzania jakością w budownictwie , red. nauk. Piotr Witakowski, Warszawa : PIAP, 2009, (Monografie, Studia, Rozprawy , Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów), ISBN 978-83-61278-05-4,s. 57–65

C12. Tadeusz UHL, Andrzej KLEPKA, Piotr KOHUT, Adam MARTOWICZ, Krzysztof MENDROK,

Krzysztof HOLAK, Łukasz PIECZONKA, Mateusz ROSIEK, Mariusz SZWEDO, Wyniki uzyskane przez zespół Katedry Robotyki i Mechatroniki Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, (Results obtained by the team of the Department of Robotics and Mechatronics, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, AGH University of Science and Technology in Krakow), W: System monitorowania i diagnostyki konstrukcji o wysokim poziomie ryzyka awarii , pod red. Tadeusz Uhla, Krzysztofa Mendroka, Radom : Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, cop. 2009. — ISBN 978-83-7204-861-5, s. 71–167,

74

C13. Krzysztof HOLAK, Piotr KOHUT, Mariusz SZWEDO, Tadeusz UHL, Image registration and mode shape visualization in objects' deformation measurements, W: Wybrane zagadnienia analizy modalnej konstrukcji mechanicznych : praca zbiorowa , pod red. Tadeusza Uhla, Kraków : Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji – Państwowego Instytutu Badawczego, 2010, ISBN: 978-83-7204-983-4, s. 103–110,

C14. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Vision-based monitoring system, W: Advanced structural

damage detection: from theory to engineering applications , eds. Tadeusz Stepiński, Tadeusz Uhl, Wiesław Staszewski, Chichester: John Wiley & Sons, cop. 2013, ISBN: 9781118422984, S. 279–320,

C15. Janusz SZPYTKO, Mateusz TEKIELAK, Piotr KOHUT, Optoelektroniczna metoda analizy przemieszczeń obiektów, (Optoelectronics methods for objects displacement analysis), Pomiary, Automatyka, Kontrola, Stowarzyszenie Inzynierów i Techników Mechaników Polskich. Sekcja Metrologii, Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR ; ISSN 0032-4140, 2003 nr 11 s. 5–7,

C16. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Wykorzystanie systemów wizyjnych do przeprowadzenia analizy modalnej konstrukcji, (Vision systems utilization to modal analysis construction realization), Diagnostyka, Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej ; ISSN 1641-6414, 2004, vol. 30 t. 1, s. 265–270. — Bibliogr. s. 270, DIAGNOSTICS’2004 : 3rd international congress of Technical diagnostics : September 6–9, 2004 Poznan, Poland. — Warszawa : Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej, 2004,

C17. Piotr KOHUT, Application of optical flow to the estimation to the vibration velocity distribution on the surface of sound sources, Archives of Acoustics; ISSN 0137-5075, 2005 vol. 30 no. 2 s. 280, The XIVth Conference on Acoustical and Biomedical Engineering 2005 : Zakopane, 1st– 5th of June, 2005,

C18. Piotr KUROWSKI, Piotr KOHUT, Zastosowanie systemu wizyjnego do detekcji i lokalizacji

uszkodzeń, (Vision based system for SHM application) , Diagnostyka, Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej ; ISSN 1641-6414, 2005 vol. 35 s. 71–76,

C19. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Diagnozowanie konstrukcji z zastosowaniem korelacji obrazu, Construction diagnosting using digital image correlation, Diagnostyka, Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej ; ISSN 1641-6414, 2007, nr 3, s. 15–24,

C20. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Zastosowanie trójwymiarowych technik wizyjnych do pomiaru i analizy drgań, Application of 3D vision techniques for vibration measurement and analysis , Diagnostyka , Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej ; ISSN 1641-6414, 2007, nr 3 s. 55–63,

C21. Piotr KOHUT, Mariusz GIERGIEL, Optical measurement of amplitude of vibration of

machine, Mechanics and Mechanical Engineering; ISSN 1428-1511, 2008 vol. 12, no. 2, s. 147–156,

C22. Piotr KOHUT, Mariusz GIERGIEL, Optyczny pomiar amplitudy drgań maszyn wibracyjnych, (Optical measurement of vibration of vibratory machine), Modelowanie Inżynierskie, Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechniki Slaskiej ; ISSN 1896-771X, 2008 t. 4 nr 35 s. 51–58 ,

C23. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Zastosowanie metod wizyjnych do monitorowania stanu konstrukcji, (Application of Vision techniques for construction state monitoring); Pomiary, Automatyka, Kontrola, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich. Sekcja Metrologii, Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR ; ISSN 0032-4140, 2010 vol. 56, nr 6, s. 569–572

75

C24. Krzysztof HOLAK, Piotr KOHUT, Adam MARTOWICZ, Tadeusz UHL, An uncertainty analysis for developed measurement vision system aided by numerical simulations, Analiza niepewności pomiarowego systemu wizyjnego wspomagana eksperymentem numerycznym, Mechanics and Control, AGH University of Science and Technology. Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Commission on Applied Mechanics of Polish Academy of Sciences. Cracow Branch ; ISSN 2083-6759. — Tytuł poprz.: Mechanics ; ISSN 1734-8927, 2011 vol. 30 no. 2, s. 65–72,

C25. Regina TOKARCZYK, Piotr KOHUT, Sławomir MIKRUT, Jakub KOLECKI, Przegląd metod

teksturowania modeli 3D obiektów uzyskanych na drodze laserowego skanowania naziemnego i technik fotogrametrycznych, Review of methods of texturing 3D object models obtained through terrestrial laser scanning and photogrammetric techniques , Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji = Archives of Photogrammetry, Cartography and Remote Sensing ; ISSN 2083-2214, 2012 vol. 24, s. 367–381, ISBN: 978-83-61576-22-8

C26. Mariusz GIERGIEL, Tomasz BURATOWSKI, Piotr MAŁKA, Krzysztof KURC, Piotr KOHUT,

Konrad MAJKUT, The project of tank inspection robot, Key Engineering Materials ; ISSN 1013-9826 ; vol. 518, s. 375–383,2012; Structural Health Monitoring II : proceedings of the 2nd international conference on Smart Diagnostics 2011 : November 14–16, 2011, Cracow, Poland, ed. Tadeusz Uhl,

C27. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Tadeusz UHL, Krzysztof KRUPIŃSKI, Tomasz OWERKO, Przemysław KURAS, Structure’s condition monitoring based on optical measurements , Key Engineering Materials ; ISSN 1013-9826. — 2012 vol. 518, s. 338–349, Structural Health Monitoring II : proceedings of the 2nd international conference on Smart Diagnostics 2011 : November 14–16, 2011, Cracow, Poland, ed. Tadeusz Uhl

C28. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Ziemowit DWORAKOWSKI, Tadeusz UHL, Vision data employed for crack detection and localization, Diagnostyka, Polskie Towarzystwo DiagnostykiTechnicznej ; ISSN 1641-6414, 2012 nr 3, s. 35–41,

C29. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Krzysztof MENDROK, Wojciech MAJ, Structure’s damage

detection supported by contact and contact-less global methods, Wykrywanie uszkodzeń konstrukcji z wykorzystaniem globalnych metod kontaktowych i bezkontaktowych, Diagnostyka, Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej ; ISSN 1641-6414, 2013 vol. 14 no. 1, s. 47–56,

C30. Jakub KORTA, Piotr KOHUT, Tadeusz UHL, OpenCV based vision system for industrial

robot-based assembly station: calibration and testing; System wizyjny zrobotyzowanego stanowiska produkcyjnego oparty na bibliotekach OpenCV: kalibracja i testy; Pomiary, Automatyka, Kontrola; Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich. Sekcja Metrologii, Polskie Stowarzyszenie Pomiarów Automatyki i Robotyki POLSPAR ; ISSN 0032-4140, 2014 vol. 60, nr 1, s. 35–38,

C31. Piotr KOHUT, Vision based control and measurement, W: MMAR 2003. Vol. 2, Robotics modeling and simulation artificial intelligence discrete processes and scheduling problems : proceedings of the 9th IEEE international conference on Methods and Models in Automation and Robotics : 25–28 August 2003, Miedzyzdroje, Poland , ed. R. Kaszynski. — Szczecin : Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecinskiej, [2003]. — ISBN 83-88764-77-2 (complete set) ; ISBN 83-88764-82-9 (vol. 2),s. 1231–1236.

C32. Piotr KOHUT, Zastosowanie analizy obrazu do pomiaru przemieszczeń, Application of

image analysis for displacements measurement, W: Diagnostyka procesów przemysłowych = Diagnostics of industrial processes : VI krajowa konferencja naukowo-techniczna : Władysławowo 15–17 wrzesnia 2003, red. naukowa Zdzisław Kowalczuk ; Politechnika Gdanska. — Gdansk : Pomorskie Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2003, s. 519–524.

C33. Piotr KOHUT, Tadeusz UHL, Application of the visual servoing for an active vibration

control system, W: Robot Control 2003 : a proceedings volume from the 7th IFAC symposium :

76

Wrocław, Poland, 1–3 September 2003, Vol. 1, ed. I. Duleba ; co-ed. J. Z. Sasiadek, Oxford : Elsevier , 2004, ([IFAC proceedings volumes] ; ISSN 1474-6670), ISBN 0-08-044009-6, s. 165–170, W: SYROCO’03 : 7th symposium on Robot control : September 1–3, 2003 Wrocław, Poland : preprints, Vol. 1 / IFAC (International Federation of Automatic Control), Wrocław : Wrocław University of Technology, 2003, s. 175–180;

C34. Janusz Dąbrowski, Piotr KOHUT, Zagadnienie przepływu optycznego oraz struktury z

ruchu ,Problems of optical flow and structure from motion, Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego ; ISSN 1732-0925, 2004, nr 4 s. 111–120, Bibliogr. s. 120, Referaty laureatów XLI Sesji Studenckich Kół Naukowych Pionu Hutniczego Akademii Górniczo-Hutniczej, pod red. Jadwigi Orewczyk i Leszka Kurcza ; Studenckie Towarzystwo Naukowe, Kraków : Wydawnictwo STN, 2004

C35. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Mariusz SZWEDO, The application of spatial-vision based

measurements for modal analysis, W: ISMA 2006: International Conference on Noise and Vibration Engineering : September 18–20, 2006, Leuven (Belgium) : conference proceedings on CD-Rom, eds. P. Sas, M. De Munck ; Katholieke Universiteit Leuven. Departement Werktuigkunde, Belgium : KUL, 2006, ISBN 90-73802-83-0, s. 1879–1888

C36. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, The integration of vision system and modal analysis for

SHM application, W: IMAC XXIV : Proceedings of the IMAC-XXIV: a Conference & Exposition on Structural Dynamics : January 30–February 2, 2006 St. Louis, Missouri USA, Society for Experimental Mechanics Inc., USA : SEM,. 2006, 1 dysk optyczny. s 1–8

C37. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, The 3D vision-based measurements for modal analysis,

W: Proceedings of the optimess 2007 : 3rd Workshop on Optical Measurement Techniques for Structures and Systemsm, May 28–29, 2007, Leuven, Belgium, cerated by Mich¨ael Van Damme, Belgium: Optimess, cop. 2007, 1 dysk optyczny,s. 139–146

C38. Krzysztof Holak, Piotr KOHUT, Zastosowanie technik wizyjnych do rekonstrukcji

trójwymiarowego ruchu i struktury obiektów, Application of vision techniques for objects’ 3D structure and motion reconstruction, Zeszyty Studenckiego Towarzystwa Naukowego ; ISSN 1732-0925, 2007 nr 13 s. 71–77, Artykuły laureatów XLIV Sesji Studenckich Kół Naukowych Pionu Hutniczego Akademii Górniczo-Hutniczej , pod red. Leszka Kurcza i Andrzeja Gołdasza, Kraków, Wydawnictwo STN, 2007

C39. Piotr KOHUT, Piotr KUROWSKI, Zastosowanie trójwymiarowych technik wizyjnych do

pomiaru i analizy drgan, (Application of 3D vision techniques for vibration measurement and analysis), W: KMP 2007, I Kongres Mechaniki Polskiej : Warszawa, 28–31 sierpnia 2007 r. : materiały kongresowe, red. J. Kubik, W. Kurnik, W. K. Nowacki, Warszawa : 2007, 1 dysk optyczny,s. 1–10

C40. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Tadeusz UHL, Application of image correlation for SHM

of steel structures, W: Structural health monitoring 2008 : Proceedings of the fourth European Workshop : Cracow, Poland, July 2–4, 2008, eds. Tadeusz Uhl, Wiesław Ostachowicz, Jan Holnicki-Szulc, Lancaster, Pennsylvania : DEStech Publications, Inc., cop. 2008, ISBN 978-1-932078-94-7, s. 1257–1264.

C41. Michał MANKA, Piotr KOHUT, Daniel PRUSAK, Mariusz SZWEDO, Tadeusz UHL,

Zastosowanie technik wizyjnych w badaniu układów mikromechanicznych , (The application of Vision techniques in experiments with micro mechanical systems), W: I Krajowa konferencja nano- i mikromechaniki : Krasiczyn, 8–10 lipca 2008 r., Komitet Mechaniki Polskiej Akademii Nauk, Politechnika Rzeszowska im. Ignacego Łukasiewicza, Instytut Postawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk. — [Polska : s. n., 2008]. — S. 79

C42. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Image correlation and homography

mapping in optical deflection measurement, W: OPTIMESS2009 : proceedings of the 4th international conference on Optical Measurement Techniques for Structures & Systems : Antwerp,

77

Belgium, 25–26 May 2009, eds. Joris Dirckx, Jan Buytaert, Belgium: Shaker Publishing, 2009, ISBN 978-90-423-0366-9, s.191–200

C43. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Image correlation techniques in structures

deflection measurements , W: EVACES’09 : proceedings of the international conference on Experimental Vibration Analysis for Civil Engineering Structures : 14–16 October 2009, Wrocław, Poland , eds. Jan Bien, Wrocław : Dolnoslaskie Wydawnictwo Edukacyjne, 2009 + CD-ROM, ISBN 978-83-7125-184-9, s. 147–148.

C44. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Mariusz SZWEDO, Krzysztof HOLAK, Static and dynamic

optical measurement in SHM of civil structures , W: Structural health monitoring 2009. Vol. 2, From system integration to autonomous systems : Proceedings of the 7th International Workshop on Structural Health Monitoring : Stanford, CA, September 9–11, 2009, ed. Fu-Kuo Chang. — Lancaster : DEStech Publications, Inc., 2009. — ISBN 978-1-60595-007-5. — S. 1765–1773.

C45. Tadeusz UHL, Krzysztof MENDROK, Piotr KUROWSKI, Tomasz BARSZCZ, Piotr KOHUT,

Krzysztof HOLAK, Wojciech MAJ, Paweł PAĆKO, Prototypowe rozwiązania systemów monitorowania w oparciu o niskie częstotliwości drgań, (Prototypes of structural health monitoring systems based on low-frequency vibrations), W: Monitorowanie stanu technicznego konstrukcji i ocena jej żywotności : II seminarium projektu „MONIT” : Warszawa, 18 listopada 2010, Warszawa, 2010, s. 43–58

C46. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Tadeusz UHL, Uncertainties in vision based SHM

measurement system , W: 11th IMEKO TC 10 workshop on Smart diagnostics of structures [Dokument elektroniczny] : Krakow, October 18–20, 2010 , AGH University of Science and Technology, Dysk Flash, s. 1–8

C47. Tadeusz UHL, Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Krzysztof KRUPINSKI, Vision based

vibration and deformation measurement in civil structures, W: Proceedings of the fifth European Workshop Structural Health Monitoring 2010 : June 28–July 4, 2010, eds. Fabio Casciati, Michele Giordano, Pennsylvania : DEStech Publications, Inc., cop. 2010 + CD. — ISBN: 978-1-60595-024-2, s. 1005–1010

C48. Przemysław KURAS, Tomasz OWERKO, Łukasz ORTYL, Rafał KOCIERZ, Piotr KOHUT,

Krzysztof HOLAK, Krzysztof KRUPIŃSKI, Comparison of methods for measuring deflection and vibration of bridges, W: Proceeding of the Joint international symposium on Deformation monitoring [Dokument elektroniczny] : 2–4 November 2011, Hong Kong, China. ,2011, 1 dysk optyczny, s. 1–8

C49. Mariusz GIERGIEL, Piotr KOHUT, Optical 3D measurement of amplitude of vibrations

:abstract, W: XIII konferencja automatyzacji i eksploatacji systemów sterowania i łączności : Jastrzębia Góra, 12–14 października 2011 : ASMOR 2011 , Akademia Marynarki Wojennej im. Bohaterów Westerplatte, 2011, s. 39

C50. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Jędrzej MĄCZAK, Przemysław SZULIM, Tadeusz UHL,

Application of vision based damage detection for real civil engineering structure, W: 5th International congress on Technical diagnostics 2012 : Kraków, 3rd–5th September 2012, AGH University of Science and Technology, Kraków ,AGH, 2012

C51. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Tadeusz UHL, Innowacyjne metody diagnostyki i

monitorowania stanu technicznego konstrukcji. Cz.3, Wizyjny pomiar przemieszczeń i ugięć konstrukcji, (Innovative monitoring and diagnostic techniques. Pt. 3, Vision-based measurement of structures deflections and deflection), Służby Utrzymania Ruchu ; ISSN 1896-0677, 2012 nr 4, s. 46–48

C52. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Tadeusz UHL, Monitoring of civil engineering structures

supported by vision system , W: Structural Health Monitoring 2012 : Dresden, Germany, July 3–6,

78

2012. Vol. 2, Proceedings of the sixth European Workshop, ed. Christian Boller, Berlin : DGZfP e. V., 2012, ISBN: 978-3-940283-41-2, s. 1575–1582

C53. Mariusz GIERGIEL, Piotr KOHUT, Patryk CIEŚLAK, Tomasz BURATOWSKI, Prototype of

the vision system for underwater diagnostics , W: 5th International congress on Technical diagnostics 2012 : Kraków, 3rd–5th September 2012, AGH University of Science and Technology, Kraków : AGH, 2012, s. 45

C54. Piotr KOHUT, Sławomir MIKRUT, Krystian PYKA, Regina TOKARCZYK, Tadeusz UHL,

Research on the prototype of rail clearance measurement system, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences ; ISSN 1682-1750, 2012, vol. 39–B4, s. 385–389, XXII ISPRS congress : 25 August – 01 September 2012, Melbourne, Australia, London: ISPRS Council, 2012

C55. Mariusz GIERGIEL, Piotr KOHUT, Patryk CIEŚLAK, System wizyjny podwójnego robota

inspekcyjnego, (Vision system for underwater inspection robot), W: „Modelowanie w mechanice” : 51. sympozjon : 25 lutego – 29 lutego 2012 r., Ustroń : program ; zeszyt streszczeń , Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice, Komitet Mechaniki Polskiej Akademii Nauk, Katedra Mechaniki Stosowanej Politechniki Śląskiej, Ustroń, 2012, S. 61.

C56. Piotr KOHUT, Krzysztof HOLAK, Ziemowit DWORAKOWSKI, Tadeusz UHL, Vision data

employed for crack detection and localization , W: 5th International congress on Technical diagnostics 2012 : Kraków, 3rd–5th September 2012, AGH University of Science and Technology, Kraków : AGH, 2012, s. 59

C57. Zbigniew LESZCZEWICZ, Agnieszka WARDA, Tomasz BARSZCZ, Piotr KOHUT , Sławomir

MIKRUT, Jarosław PRZYWIECZERSKI, Krystyna PYKA, Tomasz SITKOWSKI, Regina TOKARCZYK, Tadeusz UHL, Wykorzystanie mobilnego skaningu laserowego do pomiarów skrajni linii kolejowej i kodyfikacji linii kolejowych , Use of mobile laser scanning for railway lines gauge measurement and railway lines codification, W: Nowoczesne technologie i systemy zarządzania w transporcie szynowym = Modern technologies and management systems for rail transport, Kraków : Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczypospolitej Polskiej. Oddział w Krakowie, 2013, Zeszyty Naukowo-Techniczne Stowarzyszenia Inżynierów i Techników Komunikacji Rzeczpospolitej Polskiej. Oddział w Krakowie = Research and Technical Papers of Association for Transportation Engineers in Cracow ; ISSN 1231-9155. Seria: Materiały Konferencyjne ; ISSN 1231-9171 ; nr 3, s. 211–241

C58. Tymoteusz TURLEJ, Włodzimierz KOWALSKI, Marian BANAŚ, Krzysztof KOŁODZIEJCZYK,

Piotr KOHUT, An Influence of concentration of coal suspension on the sedimentation rate of thickening process assisted by use of automated sedimentation test, W: SGEM 2015 : ecology, economics, education and legislation : 15th international multidisciplinary scientific geoconference : 18–24, June, 2015. Albena, Bulgaria : conference proceedings. Vol. 1, Ecology and environmental protection. — Sofia : STEF92 Technology Ltd., cop. 2015,( International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM ; ISSN 1314-2704). — ISBN: 978-619-7105-39-1, s. 41–48,

C59. Anna Grzeczka, Piotr KOHUT , Maciej KŁACZYŃSKI, Edmund Wittbrodt, Tadeusz UHL,

Vision-based motion analysis of a kitesurfer, Vibroengineering Procedia ; ISSN 2345-0533, 2015 vol. 6, s. 302–305, International conference ”Vibroengineering - 2015”, Katowice, 14–15 October 2015

C60. Wojciech PANNA, Piotr WYSZOMIRSKI, Piotr KOHUT, Hot stage microscopy in the

evaluation of a sample morphology, W: CCTA12 : 12th Conference on Calorimetry and Thermal Analysis ; 5th joint Czech-Hungarian-Polish-Slovakian Thermoanalytical Conference : 6–10 September 2015, Zakopane, Poland : book of abstracts, eds. Zofia Rzączyńska, Barbara Pacewska, Renata Łyszczek. — Lublin : Maria Curie-Skłodowska University Press, 2015, ISBN: 978-83-7784-684-1,s. 51.