The present thesis concerns with a few investigations on sensing/measurement of small angle rotation/tilt using Pattern Imaging Method. The methodology involves looking at the tailored-objects located adjacent to the observer (CCD camera) through a mirror and extracts the angular position of the mirror from their images by processing the latter through object specific algorithm. Its principal advantage stems from the fact that small-angle measurement can be done using ambient light which is neither collimated nor filtered for single wavelength. This makes the associated optical configuration not only simple but also robust for the said application, in comparison to currently competing technologies based on Autocollimation and Interferometry. The present thesis elaborates specifically four new Pattern-Designs proposed for tailoring the spatial-brightness of the objects. Introducing for the first time, processing algorithms based on ‘Modified Fringe-Processing Strategy’ and ‘Phase-Only-Correlation’, the investigations demonstrate enhanced performance for small angle measurement with all the proposed pattern designs. The first three designs for the pattern are evaluated for 1-D measurement through fringe processing approach while the fourth pattern design is evaluated for 2-D measurement through Phase-only-Correlation. The results of the investigations are utilized to propose, design and develop a novel optical inclinometer which can work with any of the proposed pattern designs as the object. The first three pattern-designs rely upon sinusoidal modulation of the object surface and utilize three custom developed algorithms -Algorithm-A, Algorithm-B and Algorithm-C -to extract two quantities namely wrapped phase Δαw and unwrapped phase Δαuw , from the captured images. Each of these quantities will have an associated measurement range and accuracy corresponding to any of the three pattern designs. All measurements are carried out keeping the object/camera to mirror distance constant at 250 mm. From wrapped phase measurement, all the three designs, each with pitch of 2mm for sinusoidal modulation and held at a distance of 250 mm from the mirror, have been found to facilitate reliable angle measurement over a range of 850 arc seconds with accuracy better than 1 arc second after curve fitting the experimentally obtained data. From unwrapped phase measurement, the color coded as well as BCD coded composite patterns, when tested using five bands of sinusoidal modulation (with a pitch of 2mm) and held at a distance of 250 mm from the mirror, facilitated reliable angle measurement over a larger range of nearly 10 . The 2-D angle measurement using fourth pattern-design and the Algorithm-D, facilitated measurement over a range of 10 with an accuracy of 9 arc seconds when the distance between the mirror and the pattern is held at 250 mm. A comparison of the results from the present investigation with the best performance from other investigators reveals the following. The proposed modifications in the processing algorithms as well as the pattern designs help to achieve a measurement range of 750 arc seconds with accuracy better than 1 arc second from this method, with an object pattern whose lateral size is smaller by a factor of nearly 15. Such a size reduction in the object as well as the associated mirror would help to construct angle measuring instruments that work on this method more compactly. The results of the investigation have been utilized to propose and demonstrate a novel prototype optical inclinometer which has been experimentally found to work in a range of 0.40 with accuracy nearly 6 arc seconds.

Povrchy inorganických materiálov, zvlášť kovov alebo kovových oxidov, ktoré sú často charakteristické vysokou povrchovou energiou, sú zvyčajne kontaminované adsorbovanými organickými molekulami. Tieto molekuly majú na povrchy zväčša nepriaznivý vplyv, do značnej miery napríklad ovplyvňujú funkcionalitu a výkonnosť polovodičov a znemožňujú, prípadne sťažujú prevedenie povrchových úprav na povrchoch kovov aj keramík. Taktiež majú nepriaznivý vplyv na priľnavosť. Adsorbované častice spôsobujú znižovanie hydrofilicity povrchu. Hydrofilicita, adhezivita a zmáčavosť povrchu sa veľmi dobre posudzujú prostredníctvom merania kontaktného uhlu. V tejto práci je značná pozornosť venovaná práve meraniu statického kontaktného uhlu. [10] Samotné meranie kontaktného uhlu je možné vykonať rôznymi spôsobmi, v tejto práci bol však použitý najvhodnejší prístup, a to metódou „sessile-drop“, teda pokladanej alebo depozitovanej kvapky na meraný povrch. K meraniu bol využitý klasický „sessile-drop goniometer“, teda aparatúra, ktorá pozostávala z nastaviteľného stojanu na vzorky, nad ktorým bol umiestnený zdroj svetla, a objektívu fotoaparátu, ktorý bol prepojený s kamerou zabudovaného smartfónu. Meranie prebiehalo tak, že kvapka s objemom 3L destilovanej superčistej vody bola depozitovaná na povrch substrátu pomocou mikroinjekčnej striekačky. Cieľom tejto práce bolo nielen stanoviť kontaktné uhly a porovnať ich hodnoty medzi rôznymi typmi materiálov navzájom a po upravách tepelného a/lebo chemického charakteru. Vyhodnotené údaje zachycovali zmeny, ku ktorým došlo na povrchoch daných keramických materiálov pri adsorpcii organických molekúl. Proces tepelnej úpravy (kalcinácia na teplote 800°C, následne pokles na teplotu 600°C, po celkovú dobu 16 hodín) bol aplikovaný na všetkých typoch vzoriek, kde niektoré sa medzi sebou líšili teplotou slinovania. Ihneď po kalcinácii boli vzorky podrobené meraniu kontaktných uhlov, z ktorého jasne vyplynulo, že hydrofilicita a zmáčavosť povrchu sa zvýšila. Tento jav bol pozorovaný na všetkých vzorkách, a na všetkých vzorkách sa hodnoty kontaktného uhlu líšili veľmi významne od hodnoty, ktorá bola získaná v tzv. primárnom meraní. Všetky detailné hodnoty a vyhodnotené výsledky sú posudzované v časti diskusia. Ďalšou úpravou povrchu, ktorá bola vykonaná na vybraných vzorkách, bolo čistenie povrchu etanolom. Proces bol opäť realizovaný na všetkých vzorkách. Potom, ako boli zrealizované všetky merania na kalcinovaných vzorkách, boli všetky tieto vzorky ponorené do etanolu na približne 2 hodiny. Po vybratí vzoriek a ich osušení na vzduchu boli uskutočnené ďalšie merania kontaktných uhlov. Výsledky priniesli opäť rozdielne hodnoty v porovnaní s predchádzajúcimi meraniami a sú rozvinuté v časti diskusia.

Univerzita Karlova v Praze 1. lékařská fakulta Postgraduální doktorský program v biomedicíně Studijní obor: Experimentální chirurgie Disertační práce MUDr. Jan Klouda: Preoperative planning of the reconstructive surgery of the forefoot Abstract The presented thesis describes a study aimed at the change of articular surface position in the region of first metatarsophalangeal joint after operative reconstruction due to hallux valgus deformity, done by performing Lapidus arthrodesis. The study evaluates a cohort of patients, who underwent surgery in Department of Orthopaedics, First Faculty of Medicine, Charles University in Prague at Motol University Hospital from 2010 to 2015. The results and clinical implications of the aforementioned retrospective study were published in 2018. The observers evaluated several defined angles on preoperative and postoperative radiographs of the forefoot. The angles were thoroughly selected with regard to the exact representation of first metatarsophalangeal joint articular surface position in relation to the axes of first metatarsal and the whole forefoot. The executed measurements allowed us to assess the overall effectivity of the performed surgery in deformity correction, as well as to describe possible pitfalls and disadvantages resulting from the change of structural...

Ein Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines Verfahrens zur 3D-Positionierung auf Basis elektrooptischer Pseudostreckenmessung. Ein zweites Ziel war die Entwicklung eines Reflexgoniometers zur zweiachsigen Winkelmessung. Im Rahmen der Arbeit wurden die Grundlagen zur instrumentellen Umsetzung beider Verfahren erarbeitet, die Genauigkeitspotentiale ermittelt und mögliche Anwendungen für die einzelnen Schlüsseltechnologien und deren Kombination abgeleitet. In einer Prototyp-Entwicklung wurden Vorschläge für die wesentlichen Funktionselemente des räumlichen Weg- bzw. Winkelmesssystems gemacht. Hierzu gehören das kardanisch aufgehängte Etalon, die temperaturstabilisierte Laseroptik und die temperaturkalibrierte CCD der Winkelmesseinheit (Reflexgoniometer), die Systeme zur Erzeugung und Detektion ultrakurzer Laserpulse, eine elastische Optik, Möglichkeiten zur Formung des transversalen Strahlprofils, das TCSPC-System und die zur Auswertung und Kalibrierung notwendigen Algorithmen, wie z.B. die Autokollimation eines Lasers. ("Veröffentlicht von der Deutschen Geodätischen Kommission Reihe C (Dissertationen) unter der Nummer C 614 (München 2008; ISBN 3 7696 5053 0; 2; 144 S.") / One goal of the thesis was the development of a method for three-dimensional positioning based on electro-optical measurement of pseudo ranges. Another goal was the development of a reflex goniometer for biaxial angle measurement. Within the scope of this thesis the basics for the instrumental realisation of both methods were developed, the accuracy potentials were determined and possible applications for the separate key technologies and their combination were deduced. In a prototype development proposals were made for the main functional elements of the spatial distance and angle measurement systems. These include the gimbal mounted etalon, the temperature stabilised laser optics and the temperature calibrated CCD of the angle measurement device (reflex goniometer), the systems for creation and detection of ultrashort laser pulses, an elastic optical device, possibilities of transversal beam shaping, the TCSPC system and the algorithms which are necessary for analysis and calibration, e.g. the autocollimation of a laser.

Ein Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines Verfahrens zur 3D-Positionierung auf Basis elektrooptischer Pseudostreckenmessung. Ein zweites Ziel war die Entwicklung eines Reflexgoniometers zur zweiachsigen Winkelmessung. Im Rahmen der Arbeit wurden die Grundlagen zur instrumentellen Umsetzung beider Verfahren erarbeitet, die Genauigkeitspotentiale ermittelt und mögliche Anwendungen für die einzelnen Schlüsseltechnologien und deren Kombination abgeleitet. In einer Prototyp-Entwicklung wurden Vorschläge für die wesentlichen Funktionselemente des räumlichen Weg- bzw. Winkelmesssystems gemacht. Hierzu gehören das kardanisch aufgehängte Etalon, die temperaturstabilisierte Laseroptik und die temperaturkalibrierte CCD der Winkelmesseinheit (Reflexgoniometer), die Systeme zur Erzeugung und Detektion ultrakurzer Laserpulse, eine elastische Optik, Möglichkeiten zur Formung des transversalen Strahlprofils, das TCSPC-System und die zur Auswertung und Kalibrierung notwendigen Algorithmen, wie z.B. die Autokollimation eines Lasers. ("Veröffentlicht von der Deutschen Geodätischen Kommission Reihe C (Dissertationen) unter der Nummer C 614 (München 2008; ISBN 3 7696 5053 0; 2; 144 S.") / One goal of the thesis was the development of a method for three-dimensional positioning based on electro-optical measurement of pseudo ranges. Another goal was the development of a reflex goniometer for biaxial angle measurement. Within the scope of this thesis the basics for the instrumental realisation of both methods were developed, the accuracy potentials were determined and possible applications for the separate key technologies and their combination were deduced. In a prototype development proposals were made for the main functional elements of the spatial distance and angle measurement systems. These include the gimbal mounted etalon, the temperature stabilised laser optics and the temperature calibrated CCD of the angle measurement device (reflex goniometer), the systems for creation and detection of ultrashort laser pulses, an elastic optical device, possibilities of transversal beam shaping, the TCSPC system and the algorithms which are necessary for analysis and calibration, e.g. the autocollimation of a laser.

Adhezní schopnosti gekona byly předmětem mnoha studií a inspirací pro vytvoření mnoha napodobenin. Tato práce navrhuje vlastní verzi umělých gekoních struktur ve tvaru mikroskopických pilířů, které by vykazovaly adhezní vlastnosti srovnatelné s tlapkou gekona. Vyrobeny byli struktury z polymeru Parylen C pomocí fotolitografie a technik na leptání křemíku. Dalším cílem bylo různými metodami pro modifikaci povrchu a charakterizaci vytvořených struktur, které určí adhezní síly těchto povrchů, před a po modifikacích.