РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ М.2.2.3 Методы …aco.ifmo.ru/upload/files/disciplines/prog_m... · 4. Формы контроля освоения дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ,

МЕХАНИКИ И ОПТИКИ»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УМР

______________Шехонин А.А.

“____“ ___________2012

м.п.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

М.2.2.3 Методы исследования и контроля качества оптических систем

Направление подготовки 200400 Оптотехника

Квалификация (степень) выпускника магистр

Магистерская программа Прикладная оптика

Форма обучения очная

Выпускающая кафедра Прикладной и компьютерной оптики

Кафедра-разработчик рабочей программы Прикладной и компьютерной оптики

Семестр Трудоем-

кость час.

Лек-ций, час.

Практич. занятий,

час.

Лаборат. работ,

час.

СРС, час.

Форма промежуточного контроля

(экз./зачет)

10 36 8 – – 28 зачет

11 72 – 8 16 48 экзамен

Итого 108 8 8 16 76 зачет, экзамен

Санкт-Петербург

2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Разделы рабочей программы

1. Цели освоения дисциплины

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО

3. Структура и содержание дисциплины

4. Формы контроля освоения дисциплины

5. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Приложения к рабочей программе дисциплины

Приложение 1. Аннотация рабочей программы

Приложение 2. Технологии и формы преподавания

Приложение 3. Технологии и формы обучения

Приложение 4. Оценочные средства и методики их применения

Приложение 5. Таблица планирования результатов обучения

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО (ОС вуза) по направлению

подготовки 200400 Оптотехника

Программу составили:

Кафедра Прикладной и Компьютерной Оптики

_____________________ Кирилловский В.К., д.т.н., профессор

_____________________ Точилина Т.В., к.т.н., доцент

Эксперт:

Ведущий научный сотрудник Института лазерной физики НПК «Государственный оптический

институт им. С.И. Вавилова»

_____________________ А.П. Жевлаков, к.ф.-м.н., ст.н.с.

Программа одобрена на заседании УМК факультета оптико-информационных систем и

технологий

Председатель УМК оптико-информационных систем и технологий

_____________________И.А. Коняхин, д.т.н., профессор

1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью освоения дисциплины является достижение следующих результатов образования (РО):

знания:

на уровне представлений: обобщенная систематизация классических и

современных методов и средств исследования и контроля качества оптических

систем и элементов, классические и современные принципы оценки, измерений и

контроля качества оптических систем и элементов; классификация направлений

исследования оптических систем и элементов, основы создания принципиально

новых методов и аппаратуры; методы и средства радикального расширения

диапазона измерений при многократном повышении точности измерений и

снижении погрешностей, существенное повышение чувствительности и

оперативности контроля. Методы синтеза инновационных схемных решений

методов и средств контроля в связи с требованиями к качеству и параметрам

систем различного назначения. Современный подход, математический аппарат,

алгоритмы и программы для всесторонней оценки качества оптических систем и

элементов, обработки данных при исследованиях и измерительных наблюдениях,

интерпретации полученных результатов;

на уровне воспроизведения: традиционные и современные критерии качества

поверхностей и качества оптических систем; схемы для контроля оптических

элементов и систем различного типа и назначения. Методы и аппаратура

оптических исследований, измерений и контроля первого, второго и третьего

поколения, принципиальное различие в их построении и возможностях.

на уровне понимания: понятие качества оптического изображения и качества

изображающей оптической системы; методы и принципы исследований и

контроля оптических систем и элементов, принципы синтеза современных

методов и средств оптических исследований в соответствии с поставленными

научными и практическими задачами;

умения:

теоретические: умение определять стратегию исследования, безошибочно

определять направление выбора либо синтеза методов и аппаратуры для

исследования оптических систем и измерения параметров их элементов, Умение

выбирать оптимальное направление исследования, методы и аппаратуру

достижения наилучших результатов наиболее эффективными и экономичными

средствами;

практические: получать и обрабатывать характеристические изображения в

исследовательских приборах, применять и совершенствовать методы их

обработки и интерпретации с целью получения максимального объема

исследовательской информации, ее наиболее эффективной интерпретации и

получения углубленной и обобщенной информации, характеризующей

физические и практические свойства и возможности объекта исследования;

навыки: синтез, создание и эксплуатация компьютеризированной аппаратуры и методов

исследования, оценки и автоматизированного контроля оптических систем и

элементов; владение наиболее современными программным обеспечением для

управления аппаратурой и комплексами исследования и всесторонней оценки

качества оптических систем, умение включать средства оптических

исследований и контроля в производственные и научные комплексы для

автоматизации процесса исследований, контроля и аттестации, работа на

компьютеризированных комплексах для контроля качества оптических

элементов и систем; с программами для генерации и расшифровки

интерферограмм; работа на компьютеризированных комплексах для

исследования и оценки качества оптических элементов и систем; создание

эффективных автоматизированных исследовательских комплексов на базе

существующих и вновь разработанных под сформированное техническое

задание алгоритмов и программ.

Перечисленные РО являются основой для формирования следующих компетенций:

общекультурных

ОК.СЛ.2 – способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к

изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной

деятельности;

ОК.ОН.3 – способен использовать современные фундаментальные знания по

естественнонаучным направлениям подготовки (физике, экологии, информатике и др.);

ОК.И.2 – способен использовать на практике умения и навыки в организации

исследовательских и проектных работ, оформлять и представлять результаты

исследований;

профессиональных

ПК.НИ.3 – способен и готов выбирать оптимальный метод и разрабатывать программы

экспериментальных исследований, проводить оптические, фотометрические и

электрические измерения с выбором технических средств и обработкой результатов;

ПК.ПТ.6 – способен разрабатывать и оптимизировать программы модельных и натурных

экспериментальных исследований приборов и систем оптотехники;

ПК.ОУ.3 – способен организовывать работы по совершенствованию, модернизации,

унификации выпускаемых приборов и систем оптотехники, а также их элементов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина «Методы исследования и контроля качества оптических систем» относится к

циклу профессиональных дисциплин.

Необходимыми условиями для освоения дисциплины являются: знание основ оптики

(геометрической и волновой), физики (теория интерференции, дифракции), высшей математики

(теория рядов, интегральное и дифференциальное исчисление, основы теории функции

комплексной переменной), умения использовать знания по физике и оптике для осуществления

синтеза, создания и эксплуатации инновационной компьютеризированной аппаратуры и

методов исследования, оценки правильности и адекватности получаемых при эксперименте и

моделировании результатов, умение использовать современные фундаментальные знания по

естественнонаучным направлениям подготовки, владение навыками работы с персональным

компьютером и программными продуктами для выполнения математических вычислений,

умение использовать знания по математике для выполнения оптических, фотометрических,

изофотометрических, интерферометрических и электрических измерения с выбором

существующих и синтезом инновационных технических средств и обработкой результатов;

владение навыками настройки простейших оптических приборов (микроскоп) и оснащения их

средствами агрегатирования с компьютером, владение способами создания систем оптико-

компьютерных комплексов, основанных на управлении компьютером работой

исследовательских приемников изображения и излучения.

Содержание дисциплины является логическим продолжением содержания дисциплин

«Основы оптики», «Прикладная оптика», «Оптические измерения», «Оптические технологии»,

«Теория и методы проектирования оптических систем», «Приборы научных исследований» и

служит основой для освоения дисциплины «Методы исследования и контроля качества

оптических систем», а также для выполнения выпускной квалификационной работы и

дальнейшей работы в области оптотехники.

В таблице приведены предшествующие и последующие дисциплины, направленные на

формирование компетенций, заявленных в разделе «Цели освоения дисциплины»:

№ п/п Наименование

компетенции Предшествующие дисциплины

Последующие дисциплины

(группы дисциплин)

Общекультурные компетенции

1. ОК.СЛ.2 – способен к

самостоятельному

обучению новым

методам исследования,

к изменению научного

и научно-

производственного

профиля своей

профессиональной

деятельности

Математика, Физика, Основы

Оптики, Прикладная Оптика,

Прикладное

программирование

Научно-исследовательская

работа

Практика

Подготовка и защита

магистерской диссертации

2. ОК.ОН.3 – способен

использовать

современные

фундаментальные

знания по

естественнонаучным

направлениям

подготовки (физике,

экологии, информатике

и др.)



Прикладное

программирование

Практика



3. ОК.И.2 – способен

использовать на

практике умения и

навыки в организации

исследовательских и

проектных работ,

оформлять и

представлять

результаты

исследований



Оптические измерения,

Лазерная техника


работа

Практика



Профессиональные компетенции

4. ПК.НИ.3 – способен и

готов выбирать

оптимальный метод и

разрабатывать

программы

экспериментальных

исследований,

проводить оптические,

фотометрические и

электрические

измерения с выбором

технических средств и

обработкой

результатов

Основы Оптики, Прикладная

Оптика, Оптические

измерения, Лазерная техника,

Оптические технологии,

Приборы для научных

исследований, Компьютерные

методы контроля оптики


работа

Практика



5. ПК.ПТ.6 – способен

разрабатывать и




работа

№ п/п Наименование

компетенции Предшествующие дисциплины

Последующие дисциплины

(группы дисциплин)

оптимизировать

программы модельных

и натурных

экспериментальных

исследований приборов

и систем оптотехники






Практика



6. ПК.ОУ.3 – способен

организовывать работы

по совершенствова-

нию, модернизации,

унификации

выпускаемых приборов

и систем оптотехники,

а также их элементов









работа

Практика



3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

№

раздела

Наименование

раздела дисциплины

Виды учебной нагрузки и их трудоемкость, часы

Лек

ци

и

Пр

ак

ти

чес

ки

е

зан

яти

я

Ла

бо

ра

то

рн

ые

ра

бо

ты

СР

С

Все

го

ча

сов

1

Теоретические основы

комплекса методов

исследования и контроля

качества оптических систем

4 – – 14 18

2

Оценка качества оптического

изображения,

сформированного

исследуемой системой,

методами прямых

исследований и измерений

4 – – 14 18

3 Аберрации и качество

изображения – 4 8 24 36

4

Компьютерные методы

обработки и интерпретации

интерферограмм

– 4 8 24 36

ИТОГО: 8 8 16 76 108

3.1. Содержание (дидактика) дисциплины

Раздел 1. «Теоретические основы комплекса методов исследования и контроля качества

оптических систем».

1.1. Основные принципы методов исследования и контроля качества оптических систем,

роль оптического изображения.

1.2. Прямые и косвенные методы оценки качества оптической системы. Количественные и

качественные методы оценки и контроля системы.

1.3. Обобщенная схема комплекса методов исследования и контроля оптических систем и

элементов. Особенности контроля и аттестации оптических элементов и систем

прямыми и косвенными методами, требования к погрешностям измерений при

исследованиях и контроле.

1.4. Оптическое изображение, сформированное в системе исследования и контроля

качества оптической системы как оптическое измерительное изображение:

изображения, подобные тест-объекту (точка, линия, шкала) как измерительные

изображения первого рода;

изображения, не повторяющие форму тест-объекта (тенеграмма, гартманограмма,

интерферограмма) как измерительные изображения второго рода.

1.5. Принципы методов исследования и контроля качества оптических систем, основанные

на применении измерительных изображений первого рода:

фотографическая фотометрия;

фотоэлектрическое сканирование;

изофотометрия.

Возможности, точность и диапазон измерений, недостатки.

1.6. Принципы методов исследования и контроля качества оптических систем, основанные

на применении измерительных изображений второго рода:

теневой метод ножа Фуко;

метод Гартмана;

интерферометрия.

1.7. Методы качественных и количественных оценок. Алгоритмы и программы расчета

характеристик качества изображения по данным расшифровки измерительных

изображений второго рода.

Раздел 2. «Оценка качества оптического изображения, сформированного исследуемой

системой, методами прямых исследований и измерений».

2.1. Понятие качества изображения оптической системы.

2.2. Элементы теории образования изображения, передача изображения через

оптическую систему.

2.3. Способы оценки качества изображения оптической системы прямыми методами.

2.4. Критерии оценки качества оптического изображения.

2.5. Задача исследования структуры пятна рассеяния.

2.6. Измерение частотно-контрастных характеристик объективов.

2.7. Фотографическая фотометрия пятна рассеяния.

2.8. Методы фотоэлектрического сканирования изображения светящейся точки.

2.9. Методы изофотометрии структуры оптического изображения тест-объекта.

2.10. Принцип, методика и аппаратура изофотометрии с изменяющимся временем

накопления.

2.11. Принцип, методика и аппаратура изофотометрии с изменяющимся световым

потоком.

2.12. Компьютерная изофотометрия функции рассеяния точки.

2.13. Метод и аппаратура изофотометрии функции рассеяния линии. Компьютерная

изофотометрия ФРЛ. Методы, алгоритмическое и программное обеспечение

определения ЧКХ по данным прямой изофотометрии ФРЛ.

Раздел 3. «Аберрации и качество изображения».

3.1. Кратко об истории методов исследования аберраций оптических систем и ошибок

оптических поверхностей.

3.2. Интерферометр Тваймана.

3.3. Интерферометр Физо.

3.4. Оптический измерительный комплекс на базе лазерного дифракционного

интерферометра.

3.5. Интерферометры с дифракцией на точечном отверстии для контроля ошибок формы

прецизионных поверхностей.

3.6. Функции преобразования в интерферометрии.

3.7. Высокоточная обработка и интерпретация сложных интерферограмм.

3.8. Конструктивное решение интерферометра с дифрагированным опорным волновым

фронтом.

3.9. Унифицированный интерферометр для контроля точной астрооптики.

Раздел 4. «Компьютерные методы обработки и интерпретации интерферограмм».

4.1. Интерферометр с голографической рассеивающей пластинкой.

4.2. Снижение погрешностей расшифровки интерферограмм средствами прикладной

фоторегистрации.

4.3. Снижение погрешностей расшифровки гартманограмм.

4.4. Снижение влияния вибраций при интерферометрии.

4.5. Интерферометр с решеткой Ронки.

3.2. Лекции

№

п/п

Номер раздела

дисциплины

Объем,

часов Тема лекции

1. 1 1 Основные принципы методов исследования и контроля

качества оптических систем, роль оптического изображения

2. 1 1

Методы качественных и количественных оценок.

Алгоритмы и программы расчета характеристик качества

изображения по данным расшифровки измерительных

изображений второго рода

3. 1 2

Оценка качества оптического изображения,

сформированного исследуемой системой, методами прямых

исследований и измерений

4. 2 1 Функционально-модульная идеология синтеза и унификации

оптических измерительных схем

5. 2 1

Понятие качества изображения оптической системы и

современные методы изофотометрии характеристик

качества оптического изображения

6. 2 1 Интерферометры с дифракцией на точечном отверстии для

контроля ошибок формы прецизионных поверхностей

7. 2 1

Функции преобразования в интерферометрии. Высокоточная

обработка и интерпретация сложных интерферограмм.

Инновационные направления в оптических измерениях и

исследованиях

Итого: 8

3.3. Практические занятия

№

п/п



Объем,

часов Тема практического занятия

1. 3 2 Методы и аппаратура, основанные на использовании

оптических измерительных изображений первого рода

2. 3 2 Методы и аппаратура, основанные на использовании

оптических измерительных изображений второго рода

3. 4 2 Элементы теории образования изображения и критерии

оценки качества изображения

4. 4 2 Освоение программного обеспечения и компьютерная

обработка данных лабораторных работ

Итого: 8

3.4. Лабораторные работы

№

п/п



Наименование лабораторной

работы

Наименование

лаборатории

Трудоемкость,

часов

1. 3

Исследование

микрообъективов на лазерном

телевизионном изофотометре

Лаборатория

«Современных методов

исследования и

контроля качества

оптических систем»

2

2. 3

Исследование

фотообъективов на

телевизионном изофотометре

по функции рассеяния линии






3

3. 3

Исследование аберраций

микрообъективов на лазерном

интерферометре ИН-1 с

дифрагированным эталонным

волновым фронтом






3

4. 4

Исследование ошибок

поверхностей оптических

деталей на лазерном

автоматизированном

интерферометре Физо






2

5. 4

Исследование ошибок формы

вогнутой сферической

поверхности на лазерном

неравноплечем

интерферометре






3

6. 4

Исследование аберраций

объектива микроскопа на

интерферометре с решеткой

Ронки






3

Итого: 16

3.5. Самостоятельная работа студента

Раздел


№

п/п Вид СРС

Трудоемкость,

часов

Раздел 1 1. Изучение теоретического материала 7

2. Выполнение дополнительной/творческой работы 7

Раздел 2 3. Изучение теоретического материала 7


Раздел 3

5. Изучение теоретического материала 6

6. Подготовка к лабораторным работам 6

7. Оформление отчета по лабораторным работам 5


Раздел 4

9. Изучение теоретического материала 6

10. Подготовка к лабораторным работам 6

11. Оформление отчета по лабораторным работам 5


Итого: 76

3.6. Домашние задания, типовые расчеты и т.п.

Не предусмотрены.

3.7. Рефераты


3.8. Курсовые работы по дисциплине


4. ФОРМЫ КОНТРОЛЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Текущая аттестация студентов производится в дискретные временные интервалы лектором и

преподавателем(ями), ведущими лекции, лабораторные работы и практические занятия

(семинары) по дисциплине в следующих формах:

выполнение дополнительных/творческих работ;

ведение конспекта и посещение лекций;

выполнение лабораторных работ;

защита отчетов лабораторных работ;

работа на практических занятиях.

Промежуточный контроль по результатам 10 семестра по дисциплине проходит в форме

зачета, по результатам 11 семестра – в форме экзамена.

Фонды оценочных средств и методы контроля, позволяющие оценить РО по данной

дисциплине, включены в состав УМК дисциплины и перечислены в Приложении 4.

Критерии оценивания, перечень контрольных точек и таблица планирования результатов

обучения приведены в Приложениях 4 и 5 к Рабочей программе.

5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

а) основная литература

1. Кирилловский В.К., Точилина Т.В. Методы исследования и контроля качества

оптических систем. – СПб: НИУ ИТМО, 2012. – 125 с.

2. Кирилловский В.К. Современные оптические исследования и измерения. – СПб:

ЛАНЬ, 2010. – 304 с.

3. Андреев А.Н., Гаврилов Е.В., Кирилловский В.К. и др. Оптические измерения. – М.

ЛОГОС, 2008. – 416 с.

4. Кирилловский В.К. Оптические измерения, ч. 6. – СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. – 131 с.

5. Электронно-библиотечная система. Издательство «Лань» [Электронный ресурс]

Кирилловский, В.К. Современные оптические исследования и измерения. – Лань,

2010. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=555,

своб.

6. Кирилловский В.К. Материалы к дисциплине «Методы исследования и контроля

качества оптических систем». – СПб: НИУ ИТМО, 2012. – Режим доступа:

http://aco.ifmo.ru/library.html, своб.

б) дополнительная литература:






12. Кирилловский В.К., Анитропова И.Л., Крынин Л.И. и др. Построение оптических схем

приборов контроля качества изображения. Учебное пособие. – Л.: ЛИТМО, 1990. –

53 с.

13. Кирилловский В.К., Петрученко И.Р. Дифракционные интерферометры. Учебное

пособие. – Л.: ЛИТМО, 1990. – 52 с.

14. Кирилловский В.К. Количественные теневые методы при контроле оптических систем.

Учебное пособие. – Л.: ЛИТМО, 1989. – 84 с.

15. Кирилловский В.К., Анитропова И.Л., Иванова Т.А. Синтез комплекса методов и

унифицированных приборов оптического контроля. Учебное пособие. – Л.: ЛИТМО,

1988. – 74 с.

в) программное обеспечение, Интернет-ресурсы, электронные библиотечные системы:

1. программный комплекс ZEBRA (генерация и расшифровка интерферограмм);

2. электронная копия учебного пособия Кирилловский В.К. Оптические измерения. Часть

1–6.

6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1. Лекционные занятия:

a. комплект электронных презентаций/слайдов;

b. аудитория, оснащенная презентационной техникой (проектор, экран,

компьютер/ноутбук).

2. Практические занятия:

a. компьютерный класс;

b. презентационная техника (проектор, экран, компьютер/ноутбук);

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=555

c. пакеты ПО общего назначения (текстовые редакторы, графические

редакторы);

d. специализированное ПО: программы обработки данных лабораторных

работ.

3. Лабораторные работы

a. лаборатория «Современных методов исследования и контроля качества

оптических систем», оснащенная: интерферометрическими

измерительными комплексами на основе интерферометра Физо (марка

М-2); интерферометра неравноплечего лазерного; оптическая скамья с

коллиматором, стойками для установки образцов, осветителем на основе

лазера и лампы накаливания; полупроводниковый He-Ne лазер;

микроинтерферометр МИИ-4 с набором прямоугольных мир, ПЗС-

камерой, набором оптических элементов (включая объективы, а также

детали с плоскими и сферическими полированными поверхностями).

4. Прочее

a. рабочее место преподавателя, оснащенное компьютером с доступом в

Интернет.

Приложение 1

к рабочей программе дисциплины

«Методы исследования и контроля качества оптических систем»

Аннотация рабочей программы

Дисциплина «Методы исследования и контроля качества оптических систем» является

частью профессионального цикла дисциплин подготовки студентов по направлению

подготовки 200400 Оптотехника. Дисциплина реализуется на факультете оптико-

информационных систем и технологий Санкт-Петербургского национального

исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики кафедрой

прикладной и компьютерной оптики.

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций:

способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению

научного и научно-производственного профиля своей профессиональной

деятельности (ОК.СЛ.2);

способен использовать современные фундаментальные знания по

естественнонаучным направлениям подготовки (физике, экологии, информатике и

др.) (ОК.ОН.3);

способен использовать на практике умения и навыки в организации

исследовательских и проектных работ, оформлять и представлять результаты

исследований (ОК.И.2);

профессиональных компетенций выпускника:

способен профессионально эксплуатировать современное техническое оборудование

(в соответствии с целями магистерской программы) (ПК.ОП.3);

способен и готов выбирать оптимальный метод и разрабатывать программы

экспериментальных исследований, проводить оптические, фотометрические и

электрические измерения с выбором технических средств и обработкой результатов

(ПК.НИ.3);

способен руководить монтажом, наладкой (юстировкой), испытаниями и сдачей в

эксплуатацию опытных образцов приборов и систем оптотехники (ПК.ПТ.4);

способен разрабатывать методы инженерного прогнозирования и диагностические

модели состояния приборов и систем оптотехники в процессе их эксплуатации

(ПК.ПТ.5);

способен разрабатывать и оптимизировать программы модельных и натурных

экспериментальных исследований приборов и систем оптотехники (ПК.ПТ.6);

способен организовывать работы по совершенствованию, модернизации,

унификации выпускаемых приборов и систем оптотехники, а также их элементов

(ПК.ОУ.3).

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с методами и аппаратурой

для исследования и контроля качества оптических систем.

Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного

процесса: лекции, лабораторные работы, практические занятия (семинары), самостоятельная

работа студента, консультации.

Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля: текущий контроль

успеваемости в форме выполнения дополнительных/творческих работ, выполнения и защиты

лабораторных работ, работа на практических занятиях, ведение конспекта лекций, а также

промежуточный контроль в форме зачета/экзамена.

Общая трудоемкость освоения дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.

Программой дисциплины предусмотрены лекционные (8 часов), практические (8 часов),

лабораторные (16 часов) занятия и (76 часов) самостоятельной работы студента.




ТЕХНОЛОГИИ И ФОРМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ

Рекомендации по организации и технологиям обучения для преподавателя

I. Образовательные технологии

Преподавание дисциплины ведется с применением следующих видов образовательных

технологий:

Информационные технологии: обучение в электронной образовательной среде с целью

расширения доступа к образовательным ресурсам, увеличения контактного взаимодействия с

преподавателем, построения индивидуальных траекторий подготовки и объективного контроля

и мониторинга знаний студентов.

Работа в команде: совместная работа студентов в группе при выполнении лабораторных работ

по разделу 3 «Аберрации и качество изображения» и разделу 4 «Компьютерные методы

обработки и интерпретации интерферограмм».

Case-study: анализ реальных проблемных ситуаций, имевших место в соответствующей

области профессиональной деятельности, и поиск вариантов лучших решений.

Проблемное обучение: стимулирование студентов к самостоятельному приобретению знаний,

необходимых для решения конкретной проблемы.

Междисциплинарное обучение: использование знаний из разных областей, их группировка и

концентрация в контексте задачи усвоения лекционного материала (разделы 1–2), выполнения

лабораторных работ и подготовки к их защите (разделы 3–4).

Опережающая самостоятельная работа: изучение студентами нового материала,

необходимого для выполнения лабораторных работ до его изучения в ходе аудиторных

занятий.

II. Виды и содержание учебных занятий

Раздел 1. Теоретические основы комплекса методов исследования и контроля качества

оптических систем

Теоретические занятия (лекции) – 4 часа.

Лекция 1. Информационная лекция. Основные принципы методов исследования и

контроля качества оптических систем, роль оптического изображения. Ответы на

вопросы.

Лекция 2. Информационная лекция. Методы качественных и количественных оценок.

Алгоритмы и программы расчета характеристик качества изображения по данным

расшифровки измерительных изображений второго рода. Ответы на вопросы.

Лекция 3. Информационная лекция. Оценка качества оптического изображения,

сформированного исследуемой системой, методами прямых исследований и измерений.

Ответы на вопросы.

Управление самостоятельной работой студента.

Формы управления самостоятельной работой студента: консультации по содержанию

теоретического материала, консультации по выполнению дополнительной/творческой

работы.

Раздел 2. Оценка качества оптического изображения, сформированного исследуемой

системой, методами прямых исследований и измерений

Теоретические занятия (лекции) – 4 часа.

Лекция 4. Информационная лекция. Функционально-модульная идеология синтеза и

унификации оптических измерительных схем. Примеры. Ответы на вопросы.

Лекция 5. Информационная лекция. Понятие качества изображения оптической системы

и современные методы изофотометрии характеристик качества оптического изображения.

Ответы на вопросы.

Лекция 6. Информационная лекция. Интерферометры с дифракцией на точечном

отверстии для контроля ошибок формы прецизионных поверхностей Ответы на вопросы.

Лекция 7. Информационная лекция. Функции преобразования в интерферометрии.

Высокоточная обработка и интерпретация сложных интерферограмм. Инновационные

направления в оптических измерениях и исследованиях. Ответы на вопросы.



теоретического материала, консультации по выполнению дополнительной/творческой

работы.

Раздел 3. Аберрации и качество изображения

Практические и семинарские занятия – 4 часа.

Занятие 1. Методы и аппаратура, основанные на использовании оптических

измерительных изображений первого рода. Форма проведения занятий (заслушивание

докладов студентов). Отрабатываемые вопросы.

Занятие 2. Методы и аппаратура, основанные на использовании оптических

измерительных изображений второго рода. Форма проведения занятий заслушивание

докладов студентов). Отрабатываемые вопросы.

Лабораторный практикум – 8 часов, 3 работы

Аннотации лабораторных работ

1. Наименование работы: «Исследование микрообъективов на лазерном телевизионном

изофотометре».

Форма выполнения: в группах по 2 человека, работа на реальном оборудовании.

Цель работы: изучение метода исследования микрообъективов на лазерном

телевизионном изофотометре, определение ФРТ прямым методом.

Используемое оборудование: He-Ne лазер, расширитель лазерного излучения, стойка с

контролируемым объективом, матричная камера для регистрации изофотограммы,

соединенная с компьютером. ПО для обработки изофотограммы, определения ФРТ

прямым методом, вычисления ЧКХ и ФКЭ.

2. Наименование работы: «Исследование фотообъективов на телевизионном

изофотометре по функции рассеяния линии (ФРЛ)».


Цель работы: изучение исследований на телевизионном изофотометре по ФРЛ.

Используемое оборудование: телевизионный изофотометр ФРЛ, ПЗС-приемник,

фреймграббер, видеомонитор, компьютер с установленным программным обеспечением

KIZO), фотометрический клин из стекла К8, стойки для установки пластин.

3. Наименование работы: «Исследование аберраций микрообъективов на лазерном

телевизионном интерферометре ИН-1 с дифрагированным эталонным волновым

фронтом».


Цель работы: ознакомление с измерительно-вычислительным комплексом ИН-1 с

дифрагированным эталонным волновым фронтом и методикой контроля

микрообъективов.

Используемое оборудование: измерительно-вычислительный комплекс ИН-1

(включающий в себя интерферометр ИН-1, ПЗС-приемник, фреймграббер, видеомонитор,

компьютер с установленным программным обеспечением ZEBRA), набор

микрообъективов.



теоретического материала, оформлению и защите лабораторных работ, оценка работы

студента на практическом занятии, консультации по выполнению

дополнительной/творческой работы.

Раздел 4. Компьютерные методы обработки и интерпретации интерферограмм

Практические и семинарские занятия – 4 часа.

Занятие 3. Элементы теории образования изображения и критерии оценки качества

изображения. Форма проведения занятий (заслушивание докладов студентов).

Отрабатываемые вопросы.

Занятие 4. Освоение программного обеспечения и компьютерная обработка данных

лабораторных работ. Форма проведения занятий заслушивание докладов студентов).

Отрабатываемые вопросы.

Лабораторный практикум – 8 часов, 3 работы

Аннотации лабораторных работ

4. Наименование работы: «Исследование ошибок поверхностей оптических деталей на

лазерном автоматизированном интерферометре Физо».


Цель работы: измерение частотно-контрастной характеристики объектива для двух

направлений штрихов и оценка качества объектива.

Используемое оборудование: осветитель, коллиматор, набор мир со штрихами

прямоугольного профиля, контролируемый объектив, микрообъектив, ПЗС-матрица,

компьютер.

5. Наименование работы: «Исследование ошибок формы вогнутой сферической

поверхности на лазерном неравноплечем интерферометре».


Цель работы: знакомство с методом исследование аберраций объектива на лазерном

автоматизированном интерферометре Физо.

Используемое оборудование: микроинтерферометр М-2, контролируемый фотообъектив,

видеокамера, компьютер с установленным программным обеспечением ZEBRA-

Mathoptics.

6. Наименование работы: «Исследование аберраций объектива микроскопа на

интерферометре с решеткой Ронки».


Цель работы: Исследование аберраций объектива микроскопа на интерферометре с

решеткой Ронки.

Используемое оборудование: измерительно-вычислительный комплекс Ронки_PC

(включающий в себя интеферометр Ронки, ПЗС-приемник c USB-выходом, видеомонитор,

компьютер с установленным программным обеспечением Tiger), контролируемый

объектив, дополнительное плоское, стойки для установки пластин и объектива.



теоретического материала, оформлению и защите лабораторных работ, оценка работы

студента на практическом занятии, консультации по выполнению

дополнительной/творческой работы.

Курсовые работы





ТЕХНОЛОГИИ И ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ

Рекомендации по освоению дисциплины для студента

Трудоемкость освоения дисциплины составляет 108 часов, из них 32 часов аудиторных занятий и 76 часов, отведенных на самостоятельную

работу студента.

Рекомендации по распределению учебного времени по видам самостоятельной работы и разделам дисциплины приведены в таблице.

Формы контроля и критерии оценивания приведены в Приложениях 4 и 5 к Рабочей программе.

Вид работы Содержание (перечень вопросов) Трудоемкость, час. Рекомендации Раздел 1. «Теоретические основы комплекса методов исследования и контроля качества оптических систем»

Подготовка к лекции №1 Самостоятельное изучение вопросов

1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6

3

См. подразделы 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5

учебного пособия: Кирилловский В.К.,

Точилина Т.В. Методы исследования и

контроля качества оптических систем. – СПб:

НИУ ИТМО, 2012 и презентации лекций по

дисциплине.


1.7, 3.1–3.3

3

См. раздел 3 учебного пособия:

Кирилловский В.К., Точилина Т.В. Методы

исследования и контроля качества

оптических систем. – СПб: НИУ ИТМО, 2012

и презентации лекций по дисциплине.


1.5, 2.1–2.13

3






Выполнение

дополнительной/творческой

работы

Изучение вопросов, связанных с

теоретическими основами методов

контроля оптики: применение методов,

схемы интерферометров, принципов и

методов контроля, применение

математического аппарата

5

Использование журналов «Оптический

журнал», «Оптика и спектроскопия»,

«Журнал технической физики», баз данных

SPIE, JOSA

Итого по разделу 1 14 часов

Вид работы Содержание (перечень вопросов) Трудоемкость, час. Рекомендации Раздел 2 «Оценка качества оптического изображения, сформированного исследуемой системой, методами прямых исследований и

измерений»


3.4, 3.8, 3.9

2







2.1–2.4

2







3.4, 3.5, 3.8, 3.9

2

См. разделы 8, 9 и 12 учебного пособия:






2.7–2.13, 3.6, 3.7, 4

3

См. разделы 5, 10, 11, 14–16 и подраздел 12.1

учебного пособия: Кирилловский В.К.,

Точилина Т.В. Методы исследования и

контроля качества оптических систем. – СПб:

НИУ ИТМО, 2012 и презентации лекций по

дисциплине.



работы


оценкой качества оптического

изображения 5




SPIE, JOSA

Итого по разделу 2 14 часов

Вид работы Содержание (перечень вопросов) Трудоемкость, час. Рекомендации Раздел 3. «Аберрации и качество изображения»

Подготовка к выполнению

и защите лабораторных

работ, подготовка к

практическому занятию

Изучение теоретического материала

8

См. описания лабораторных работ

Оформление отчетов по

лабораторным работам

Заполнение таблиц, выполнение

вычислений, формулировка выводов,

оформление отчета

6




работы


аберрациями и качеством изображения 10




SPIE, JOSA

Итого по разделу 3 24 часа

Раздел 4. «Компьютерные методы обработки и интерпретации интерферограмм»

Подготовка к выполнению

и защите лабораторных

работ, подготовка к

практическому занятию

Изучение теоретического материала

8


Оформление отчетов по

лабораторным работам

Заполнение таблиц, выполнение

вычислений, формулировка выводов,

оформление отчета

6




работы


конкретными схемами и методами

контроля оптики 10




SPIE, JOSA

Итого по разделу 4 24 часа




ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА И МЕТОДИКИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Оценивание уровня учебных достижений студента осуществляется в виде текущего

контроля и промежуточной аттестации в соответствии с Положением о проведении текущего

контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов НИУ ИТМО. Текущий

контроль проводится раз в 2 недели.

Фонды оценочных средств

Фонды оценочных средств, позволяющие оценить РО по данной дисциплине,

включают в себя темы дополнительных/творческих работ, которые размещены в системе ДО

(48 заданий).

Критерии оценивания

Лабораторные работы

Допуск к ЛР

Допуск к выполнению ЛР происходит в виде устной беседы (3–6 вопросов).

Отчет по ЛР

Отчет по лабораторной работе представляется в печатном виде. Защита отчета проходит в

форме ответов на вопросы преподавателя.

Основные требования к отчету:

Основные разделы:

титульный лист, содержащий название ВУЗа, название кафедры, название

дисциплины, номер и название лабораторной работы, фамилию преподавателя и

студента;

цель и задачи работы;

краткие теоретические сведения;

схема установки;

полученные результаты, а также математическая их обработка и выводы по

проделанной работе.

В случае если оформление отчета и поведение студента во время защиты соответствуют

указанным требованиям, студент получает отметку о выполнении.

Основаниями для не выполнения отчета являются:

небрежное выполнение;

низкое качество графического материала (неверный выбор масштаба чертежей,

отсутствие указания единиц измерения на графиках).

Отчет не может быть принят и подлежит доработке в случае:

отсутствия необходимых разделов;

отсутствия необходимого графического материала;

некорректной обработки результатов измерений.

Требование к процедуре защиты отчета:

Защита лабораторной работы включает в себя изложение методики выполнения

работы, ответы на вопросы по полученным результатам и по методике обработки данных.

Подготовка и защита дополнительной/творческой работы

Объем работы – не менее 15 страниц. Обязательно использование не менее 4 отечественных

источников. Рекомендуется использование электронных баз данных SPIE, JOSA. Желательно

использовать Интернет-ресурсы.

Процедура защиты работы: ответы на вопросы преподавателя.

Критерии оценивания

соответствие содержания заявленной теме, отсутствие в тексте отступлений от

темы;

соответствие целям и задачам дисциплины;

постановка проблемы, корректное изложение смысла основных научных идей, их

теоретическое обоснование и объяснение;

логичность и последовательность в изложении материала;

способность к работе с литературными источниками, Интернет-ресурсами,

справочной и энциклопедической литературой;

объем исследованной литературы и других источников информации;

способность к анализу и обобщению информационного материала, степень полноты

обзора состояния вопроса;

умение извлекать информацию, соответствующую поставленной цели, и

перераспределять информацию;

навыки планирования и управления временем при выполнении работы;

обоснованность выводов;

наличие авторской аннотации к творческой работе;

правильность оформления (соответствие стандарту, структурная упорядоченность,

ссылки, цитаты, таблицы и т.д.);

соблюдение объема, шрифтов, интервалов (соответствие оформления правилам

компьютерного набора текста).




Таблица планирования результатов обучения студентов 5 курса по дисциплине «Методы исследования

и контроля качества оптических систем» в 10 семестре

Недели семестра Промежу-

точная

аттестация 1-2 3-4 5-6 7-8


дополнительных/творческих

работ – + – + –

Ведение конспекта – – – – +

Посещение лекций + + + + –

Опрос на лекции + + + + –

Зачет – – – – +

Таблица планирования результатов обучения студентов 6 курса по дисциплине «Методы исследования

и контроля качества оптических систем» в 11 семестре

Недели семестра Промежу-

точная

аттестация 1-2 3-4 5-6 7-8


дополнительных/творческих

работ – + – + –

Выполнение л.р. + + + + –

Защита отчета по л.р. – + + + –

Посещение практических

занятий (семинаров) + + + + –

Работа на практических

занятиях + + + + –

Экзамен – – – – +

Documents

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ М.2.2.3 Методы …aco.ifmo.ru/upload/files/disciplines/prog_m... · 4. Формы контроля освоения дисциплины