Przejdź do treści

Tomografia procesowa

Pierwsze prace badawcze pod kierownictwem Prof. Dominika Sankowskiego w zakresie rozwoju systemów tomografii procesowej sięgają 2000 roku i dotyczyły przede wszystkim projektowania algorytmów akwizycji, przetwarzania i analizy danych tomograficznych. Opracowane rozwiązania służą automatycznej kontroli procesów przemysłowych w celu ich optymalizacji, poprawiającej jakość końcowego produktu.  Obecnie grupa, o nazwie wewnętrznej TomoKIS, swoje prace badawcze ukierunkowuje na:

  • Rozwój algorytmów rekonstrukcji tomograficznych obrazów 2D oraz 3D,
  • Rozwój algorytmów przetwarzania i analizy danych tomograficznych,
  • Opracowanie metod komunikacji w systemach przemysłowych z uwzględnieniem standardów “Przemysłu 4.0” w tym IoT oraz BigData,
  • Numeryczne modelowanie i konstrukcje czujników pomiarowych ECT,
  • Opracowanie nowoczesnych metod kontroli procesów przemysłowych z uwzględnieniem danych wizyjnych, sztucznej inteligencji, w tym sieci neuronowych, logiki rozmytej oraz nauczania maszynowego [1,2]

Opracowane rozwiązania są weryfikowane w Laboratorium Tomografii Procesowej im. Tomasza Dyakowskiego (link do laboratorium) [*], znajdującego się w budynkach Instytutu Informatyki Stosowanej PŁ. Laboratorium wyposażone jest w kilka pół-przemysłowych instalacji, w tym dedykowanych do kontroli przepływu dwufazowego mieszanin ciecz-gaz, przepływu pneumatycznego, przepływów grawitacyjnych materiałów sypkich [3,4][**], procesu separacji [***,$] oraz krystalizacji wsadowej [***,$].

obraz perspektywiczny który pokazuje cztery rure pożiomowe
grafika instalacje silosowe oraz transportu pneumatycznego

Badania prowadzone są również w szerokiej współpracy z naukowcami z wiodących jednostek uczelni europejskich, dzięki czemu możliwa jest wymiana doświadczeń oraz dynamiczny rozwój dziedziny Informatyki w obszarze monitorowania i kontroli systemów przemysłowych. Dzięki licznym stażom naukowym i możliwościom skorzystania z laboratoriów zaprzyjaźnionych uczelni, możliwy stał się również rozwój prac badawczych w zakresie przetwarzania obrazów tomograficznych pochodzących m.in. z systemów tomografii X-ray oraz gamma-ray.

Wybrane kontroli przepływu:

  • materiałów sypkich,
  • dwufazowego mieszanin ciecz-gaz
Treść (rozbudowana)
Przepływ grawitacyjny materiałów syptkich

Główne etapy pracy przykładowego systemu tomografii procesowej dedykowanego monitorowaniu przepływu grawitacyjnego materiałów sypkich [3,4][**]:

  • krok 1: budowa silosów
  • krok 2: opracowanie aplikacjach do projektowania czujników ECT w oparciu o analizę pola elektrycznego oraz do optymalizacji sił kanałów pomiarowych
  • krok 3: przegotowanie zestawu czujników pomiarowych
  • krok 4: opracowanie aplikacji przetwarzanie in analizy pomiarów tomograficznych
ilustracja kroków badania przepływu grawitacyjnego materiałów sypkich wykorzystając tomografii pojemnościowej

Proces analizy danych tomograficznych wsparty działaniem szerokiej grupy ludzi realizujących postawione przed nimi zadanie – crowdsourcing [5] lub big-data [6].

diagram blokowy który pokazuje kroki metody crowdsourcing

Badanie przepływu materiałów sypkich w silosach asymetrycznych - tomografia ECT [7] oraz tomografia X [8].

Pomiary ECT silosu asimytrycznego
Widok pomiarów przepływu asimytrycznego w tomografii X

 

przepływ dwufazowy mieszanin ciecz-gaz

Inteligentna kontrola procesu przepływu z użyciem diagnostyki 3DECT oraz logiki rozmytej ($$) [1]

interfejs programu który pokazuje rekonstruowany obraz przepływu

Projekt wbudowania kontroli separacji gaz-ciecz za pomocą inteligentnej tomografii (***)[8,9] 

Wybrane publikacje

[1] P. Fiderek, et al. Flow Meas. Instrum., 2017. 54: 88-96. DOI link

[2] H. Garbaa et al. Arch. Elec. Eng., 2016. 65: 657-669. DOI link

[3] G. Rybak et al. Flow Meas. Instrum, 2018. 62: 167-175. DOI link

[4] K. Grudzień. IEEE Sensors, 2017. 17: 8242 - 8250. DOI link

[5] C. Chen et al. ACM T. Intel. Sys. Tec., 2016. 7: 52. DOI link

[6] A. Romanowski. IEEE Trans Ind. Informat., 2019. 15: 1609-1618. DOI link

[7] K. Grudzień et al. Flow Meas. Instrum,, 2018. 62: 186-195. DOI link

[8] L. Babout et al. Compag. 2020. 172: 105346. DOI link

[9] B. Sahovic et al. Chemie Ingenieur Technik, 2020. 92: 554-563. https://doi.org/10.1002/cite.201900172

[10] M.A. Sattar et al. Sensors, 2020. 20: 6069. https://doi.org/10.3390/s20216069

[11] G. Rao et al. Sensors, 2021. 21: 564. https://doi.org/10.3390/s21020564

Granty / projekty

(*) FP6 ToK DENIDIA. D. Sankowski, L. Babout (kierownicy). 2006-2010

(**) MNiWS (3687/B/T02/2009/37). K. Grudzień, Z. Chaniecki, A. Romanowski. 2009-2012.

(***) H2020 MSCA ITN TOMOCON. U. Hampel (koordynator), L. Babout (Kierownik PŁ). 2017-2021

($) NCBiR PLATOM. D. Sankowski (kierownik). Netrix S.A. 2018-2021.

($$) NCN Sonata (2011/01/D/ST6/07209). R. Wajman. R. Banasiak, J. Kucharski. 2011-2014