Вісник КПІ. Серія Приладобудування: збірник наукових праць, Вип. 69(1)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Biomedical imaging and structural assessment of bone tissue during osseointegration(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Serdiuk, Olexandra; Stelmakh, NataliiaThis paper presents approaches to assessing bone tissue changes before and after application of osseointegrative prosthetics using modern information and measurement technologies. Particular attention is paid to a comprehensive analysis of the state of bone structures at different stages of osseointegration, which allows for a deeper understanding of the processes of tissue remodelling under the influence of implantation.One of the key research tools is the use of high-resolution computed tomography data. Based on the obtained tomographic slices, three-dimensional (3D) models of bone structures are built using specialised software. These models provide a detailed visualisation of the anatomical features, spatial location of the implant and surrounding tissues, and allow for the analysis of morphological changes resulting from the osseointegration process.In addition to the morphological assessment, mechanical testing of the bone tissue is carried out as part of the work. Loading methods are used to determine physical and mechanical characteristics such as strength, stiffness and elastic properties of the bone in the area of contact with the implant. This allows not only to detect structural changes but also to assess their impact on the functional capacity of the musculoskeletal system after prosthetics.The results are combined into a single data set for comprehensive analysis. This approach allows us to objectively assess the effectiveness of the osseointegration process, identify potential risk areas for implant stability, and formulate recommendations for individualising prosthetic planning for each patient.An important feature of the applied methodology is the possibility of early detection of pathological changes or unsatisfactory implant integration by monitoring the dynamics of morphometric and mechanical parameters in the postoperative period. This opens up prospects for improving the overall success of osseointegrative prosthetics and reducing the number of complications associated with implant instability or rejection.Thus, the developed approach demonstrateshigh informative value and practical significance, providing a multilevel assessment of bone tissue condition, which is extremely important for ensuring long-term stability and functionality of osseointegrative prostheses in clinical practice.Документ Відкритий доступ Система багатохвильової фотоплетизмографії(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Велигоцький, Д. В.; Дуга, С. О.; Мамілов, С. О.Фотоплетизмографія (ФПГ) є перспективною технологією для оцінки стану серцево-судинної системи завдяки здатності аналізувати зміни об'єму крові в мікросудинному руслі. Окрім стандартних параметрів, таких як частота серцевих скорочень і насичення крові киснем, форма пульсової хвилі сигналу ФПГ містить додаткову цінну інформацію, яку можна використовувати для оцінки варіабельності серцевого ритму, жорсткості артерій і артеріального тиску. Однак успішне використання ФПГ у повсякденній діяльності потребує надійного отримання сигналів, вільних від насичення, артефактів руху та інших завад. У цій роботі представлено сенсорну систему багатохвильової фотоплетизмографії (БХ-ФПГ), яка забезпечує безперервну реєстрацію сигналів у реальному часі. Розроблено два типи датчиків: трихвильовий пальцевий датчик ФПГ розсіяного назад світла та трихвильовий вушний датчик ФПГ прохідного світла. Система здатна записувати до восьми незалежних сигналів, а її функціонування контролюється мікроконтролером, який керує підсистемами живлення та обробки сигналів. Програмне забезпечення дозволяє задавати параметри роботи, зокрема режими підсилення сигналів та послідовність активації світлодіодів. Для оцінки якості роботи системи проведено аналіз сигналів за допомогою коефіцієнта кореляції Пірсона (ККП). Середні значення ККП для пальцевого і вушного датчиків становлять від 0,973 до 0,995, що свідчить про високу точність і надійність розробленої системи. Найвищі значення ККП отримано для пари сигналів з довжинами хвиль 660 нм і 940 нм, тоді як нижчі показники зафіксовано для пари 568 нм і 660 нм через сильніше поглинання випромінювання тканинами на хвилі 568 нм. Результати підтверджують ефективність запропонованої системи БХ-ФПГ для вимірювання якісних фізіологічних сигналів.Документ Відкритий доступ Модель нейромережевого автоенкодера для формування скорочених векторів ознак ЕКГ сигналів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Мневець, А. В.; Іванушкіна, Н. Г.У статті розглянута актуальна проблема вдосконалення моделей нейронних мереж для класифікації серцево-судинних патологій шляхом стиснення інформації, яка міститься в електрокардіографічних (ЕКГ) сигналах. Через активне впровадження штучного інтелекту в медичну діагностику в роботі зосереджено увагу на створенні скороченого вектора ознак ЕКГ сигналів, що дозволяє зменшити обсяг тренувальних даних без втрати важливої інформації. Дослідження присвячено розробці моделі автоенкодера зі спеціалізованою архітектурою, яка поєднує згорткові та повнозв’язні шари, шари уваги, залишкові зв’язки та симетричну структуру зі спільними вагами. Такий підхід дозволяє не лише стискати вхідний багатоканальний сигнал, але й формувати латентний простір, з якого можна відновити сигнал або використовувати його як вектор ознак для класифікації. В архітектурі моделі автоенкодера виконано поєднання латентного представлення та вектору вагових коефіцієнтів шарів у єдиний скорочений вектор, що одночасно містить інформацію як про форму, так і про структуру ознак ЕКГ сигналу. Навчання моделі відбувалося з використанням комбінованої функції втрат, яка дозволяє балансувати між якістю реконструкції сигналу та точністю класифікації. Для тестування моделі було використано низку альтернативних методів скорочення розмірності: зниження частоти дискретизації; перетворення до ортогональних відведень Франка; обчислення результуючого вектора; метод головних компонент (PCA). Усі методи були протестовані на базі даних PTB-XL, яка містить 12-канальні ЕКГ-записи з широким спектром патологій. Для оцінки ефективності скороченого вектора ознак застосовано дві моделі – згорткову нейронну мережу EcgNet і повнозв’язну мережу з двома прихованими шарами. Аналіз результатів показав, що в середньому точність класифікації з використанням скороченого вектора знижується лише на 2% для EcgNet і збільшується на 3–6% для повнозв’язної мережі, що свідчить про збереження діагностичної інформації навіть у разі значного коефіцієнту стиснення сигналу зі значенням 25. Водночас, традиційні методи зменшення розмірності, такі як PCA або переведення в ортогональну систему відведень, демонструють суттєве погіршення якості класифікації (до –16%). Зменшення частоти дискретизації до 75 Гц хоча дозволяє суттєво знизити обсяг даних, однак, також веде до втрати високочастотної інформації, критичної для виявлення ішемій та аритмій. Окрему увагу приділено пізнім потенціалам шлуночків (ППШ) та передсердь (ППП), що мають низькоамплітудну і високочастотну природу. Сформований скорочений вектор ознак забезпечив збереження інформативних характеристик цих класів, що відобразилось у підвищенні точності їх класифікації порівняно з традиційними методами зменшення розмірності. З огляду на це, розроблений скорочений вектор ознак демонструє здатність до збереження діагностичної інформації за умов суттєвого зменшення розмірності даних ЕКГ, що дозволяє досягти балансу між обчислювальною ефективністю, точністю класифікації та універсальністю застосування. Отримані результати свідчать про те, що використання запропонованого скороченого вектора ознак може бути перспективним рішенням для компактних і продуктивних систем автоматизованого аналізу ЕКГ, в мобільних, або обмежених за обчислювальними ресурсами системах, а також дає можливість пришвидшити розробку та тестування нових нейромережевих моделей для діагностики.Документ Відкритий доступ Modelling of the control system of a transfemoral prosthesis of the human lower limb(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Krynitsky, P. K.; Klotchko, T. R.In this work considers current problems of modern medicine and rehabilitation, which are based on the development of automated systems with the ability to control transfemoral lower limb prostheses. This is one of the most complex problems that perform the necessary tasks associated with the study of the features of the construction of prosthetic structures, used materials, and combinations, which affects the ultimate reliability and functionality of these devices. The paper analyzes the methods of ensuring the operation of an automated transfemoral prosthesis with the aim of further optimizing the main characteristics of the control system. Thus, some of the most important parameters of the system are considered, which are designed to ensure improved reliability and durability of the prostheses, increase the level of comfort of daily use, use of light and durable materials, and improve the interaction between the prosthesis and the user. Thus, the conducted studies of the strength resource of the prosthesis are intended for further optimization of its weight according to minimization criteria. Based on the conducted studies of the analysis of load distribution in the prosthetic transfemoral part of the lower limb, parameters for minimizing the mass of the prosthesis part while maintaining its strength are proposed, and the results of the study of frames are presented. The results of modelling the optimization of an automated control system for transfemoral prostheses taking into account gait defects are presented in order to select parameters that improve the operation of such prostheses, taking into account the design and psychological aspects of their application. The authors of this work consider promising areas of research to be optimization of control algorithms for the automated prosthesis system, since these approaches also allow for correction of the trajectory and speed of movement, and the patient's maneuverability in a defined workspace.Документ Відкритий доступ Modelling the influence of conjunctivathickness on tension distribution and development of childhood glaucoma(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Tkachuk, R. А.; Tkachuk, R. М.; Yanenko, О. P.Introduction. Glaucoma is an ophthalmological disease that is detected at birth or during life, where its development without treatment leads to severe consequences - blindness. Cases of partial or complete loss of visual functions in children due to increased intraocular pressure (IOP) are increasingly being detected, and this figure is constantly increasing in Eastern European countries (1-2 cases per 2500 newborns are registered). The appearance of this disease, its course and complications depend on the intraocular pressure, which at birth is 9-12 mm Hg. st., and later increases, reaching a maximum of 22-45 mm Hg. st. already in adulthood. Therefore, it is necessary to monitor IOP even in the early stages of development of the child's body. Main purpose of this study Timely detection of the disease in the early stages of is an extremely important problem in glaucoma and allows you to use drug treatment with a positive effect. In childhood, during growth, the parameters of the eye change, including the thickness of the eye membrane, its elasticity, which have a significant impact on the pressure distribution and the possibility of glaucoma. The authors conducted a simulation of the impact of changes in the thickness of the eye membrane on the distribution of stresses, which can lead to the occurrence of glaucoma.. Conclusions During the modeling process, it was determined that within the thickness of the eye membrane of 0.1-0.3 mm and the pressure of 9-14 mm Hg. optimal tension of less than 100 kPa is provided. Raising IOP values more than 21 mm Hg. leads to a sharp increase in tension (˃150 kPa) and the progressive development of glaucoma. Recommendations include preventive examination, IOP control when the thickness of the eye membrane changes, possible stages of drug and surgical treatmentДокумент Відкритий доступ Integrated approach for 3d point cloud segmentation in tank calibration(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Proskurenko, D. M.; Bezuglyi, M. O.The paper presents a hybrid method for segmenting 3D point clouds for the calibration of cylindrical horizontal tanks, combining RANSAC and DBSCAN algorithms with subsequent boundary refinement based on local geometric features.Analysis of prior research indicates that RANSAC is effective for detecting cylindrical surfaces but sensitive to noise, while DBSCAN excels in clustering noisy data but requires parameter optimization. Hybrid methods combining these algorithms demonstrate improved results; however, their robustness to low-density point clouds and accuracy in transition zones remain underexplored. The objective of this study is to develop and evaluate a hybrid 3D point cloud segmentation method integrating RANSAC, DBSCAN, and boundary refinement to achieve automated tank calibration with high accuracy across densities levels ranging from ~1 million to ~18 million points.The research results are based on a comparison of a scanned model (18,012,345 points at maximum density) and an ideal model (17,986,543 points) of the tank. The hybrid method enabled precise estimation of geometric parameters: radius (R ≈ 1.5 m, error ±0.03 m) and length (L ≈ 10.8 m, error ±0.05 m). The segmentation identified thefront bottom (372,890 points, ~2.07%), rear bottom (411,230 points, ~2.28%), and noise (2,181,240 points, ~12.1%). The proportionality of point reduction for bottoms with decreasing density was confirmed by linear approximation (Fig. 1): slopes of ~20,700–22,800 points/million for the scanned model and ~20,900–21,100 for the ideal model, with R² ≈ 0.999. Relative segmentation errors range from 0.1–0.7% for the front bottom and 8.3–8.9% for the rear bottom, indicating higher accuracy for the front bottom and a need for improvement in the rear bottom. The stability of noise (~12.1–12.2%) confirms the effectiveness of DBSCAN. The method maintained accuracy even at low density (~1 million points), although the increased error for the rear bottom (~8.75%) suggests potential loss of detail.In conclusion, the developed hybrid method is robust to noise, scalable for densities levels of 1–18 million points, and suitable for automated tank calibration. The proportionality of components and stable noise level highlight the method’s reliability, while visualization (cylinder –red, front bottom –green, rear bottom –blue) illustrates clear component separation. Future research may focus on optimizing DBSCAN for low-density point clouds and reducing errors for the rear bottom in transition zones.Документ Відкритий доступ Розробка системи генерації на основі алгоритму штучного інтелекту. Частина 2(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Вережинський, В. А.; Даниленко, А. В.; Рупіч, С. С.; Цибульник,С. О.Під штучним інтелектом часто розуміють певний алгоритм або ансамбль моделей машинного навчання, що надає змогу вирішувати прикладні задачі різного характеру, найчастіше з присутньою характерною нелійнійністю, з урахуванням специфіки області дослідження та можливості застосування нетривіальних підходів. Однією з таких задач є завдання генерації нових об’єктів чи поєднань. В даній роботі розглядається повний цикл розробки системи генерації, починаючи від збору даних, завершуючи готовою моделлю з елементами штучного інтелекту. Зазвичай моделі та алгоритми, що використовуються, потребують набір початкових даних, який забезпечує навчання та пошук певних закономірностей, та в подальшому може бути використаний для інших досліджень. Перша частина статті присвячена вирішенню задачі формування набору даних. Було розглянуто методи захисту інтернет-джерел, розроблено парсер для автоматичного збору даних з електронних джерел та ресурсів, виконано препроцесінг отриманої інформації та виконано композицію датасету комбінацій слів. Це найбільш трудоємкий та важливий етап у розробці системи генерації, адже всі подальші результати, їх якість та достовірність, повністю залежать від повноти, чистоти та правильності сформованих даних. Друга частина присвячена наступним етапам розробки системи генерації, а саме візуалізації даних, налаштуванню параметрів математичної моделі та перевірка згенерованих результатів. На етапі формування датасету інформація представляється у табличному вигляді, тому важливим етапом є візуальний аналіз. В даній роботі для візуалізації використовуються вектори ембедингу, що отримані через просту нейронну мережу Word2Vec, оскільки дані представляються у текстовому вигляді. Ці вектори трансформуються у двовимірний простір за допомогою методу t-SNE. В якості моделі генерації на останньому етапі розробки системи застосовується алгоритм класичного машинного навчання Ланцюг Маркова. Такий підхід надає можливість створювати відносно просту, але ефективну систему, що в повній мірі відповідає процесу моделювання для знаходження нових закономірностей та поєднань.Документ Відкритий доступ Аналіз стану та тенденцій розвитку систем автоматизованого проєктування засобів вимірювання витрати плинних середовищ(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Сапелюк, Р. В.; Матіко, Ф. Д.Стаття є комплексним дослідженням сучасного стану та тенденцій розвитку систем автоматизованого проектування (САПР) для вимірювання параметрів плинних середовищ. Основна увага приділяється аналізу спеціалізованих програмних продуктів для автоматизованого проєктування систем вимірювання витрати та витратомірів. Виконано аналіз функціональних можливостей широко застосовуваних програмних продуктів САПР «Витратомір», Arian Flow CAD, Simcenter FloEFD та виділено їх переваги і недоліки. Як окремий критерій аналізу виділено здатність програмного продукту проєктувати витратоміри змінного перепаду тиску відповідно до вимог міжнародних стандартів ISO 5167. Розглянуто технологічні переваги продуктів, зокрема наявність інтерактивної взаємодії з дослідником та можливість оптимізації характеристик витратоміра. Також виконано аналіз функціональних можливостей програмних пакетів, розроблених на основі CFD-методів, зокрема SolidWorks, Ansys Fluent. Вказано, що ці програмні пакети є ефективним додатковим інструментом для дослідження витратомірів плинних середовищ при нестандартних умовах монтажу вузлів обліку, при розширенні області застосування за межі дії стандартів, зокрема ISO 5167, як за діапазоном числа Рейнольдса, так і за типами витратомірів, при дослідженні потоків в пристроях підготовки потоку та удосконаленні конструкції цих пристроїв. Сформовано порівняльну таблицю переваг і недоліків розглянутих програмних продуктів. Виконано огляд новітніх технологій, які впроваджують у системи проектування інженерних продуктів, зокрема веб-технологій, хмарних рішень і алгоритмів штучного інтелекту, які сприяють підвищенню ефективності автоматизованого проєктування. Розглянуто переваги застосування цифрових двійників для прогнозування поведінки систем у реальних умовах експлуатації, а також застосування хмарних платформ у забезпеченні доступності, масштабованості та інтеграції САПР із системами управління даними. Наукова новизна дослідження полягає у виділенні ключових напрямів розвитку САПР засобів вимірювання витрати та кількості плинних середовищ з урахуванням вимог сучасних стандартів, автоматизації процесів проектування та впровадження адаптивних інструментів моделювання.Документ Відкритий доступ Software algorithms for enhancing stability during locomotion of a walking robot(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Spivak, Serhii; Pavlovskyi, OleksiiThis study develops and tests a method for improving the stability of a quadruped walking robot during straight-line motion by upgrading its control algorithms. Such robots are widely used in military applications, rescue operations, construction, industry, research, and even daily life. Ensuring stability during movement is a critical issue for all types of walking robots, but it is particularly challenging for bipeds and quadrupeds due to their structural features and operational modes. In the investigation of quadruped robot stability, it was determined that stability can be conditionally divided into dynamic and static stability. Dynamic stability refers to maintaining balance during body movement, while static stability pertains to maintaining balance in a stationary position. A common issue for quadrupeds is falling onto the lifted limb, which is a problem of static stability since it results from losing a support point without body movement. The paper reviews recent studies and concludes that proposed stability enhancement methods for walking robots can be broadly categorized into structural and algorithmic approaches. Structural methods are commonly used for robot stabilization but are not universal, as they require modifications to the design. Algorithmic methods are more versatile, but their application is often limited by the robot’s computational capacity, power constraints, and lack of necessary sensors. After analyzing the limitations of existing methods, a stabilization method was proposed that does not require structural modifications or significant computational resources. The essence of the method is shifting the center of mass from its initial position within the support triangle formed by the legs in the swing phase. This is achieved by repositioning the support points of the limbs toward the lifted limb. The proposed method was implemented in the robot's motion control algorithm and tested on a quadruped robot model that previously exhibited stability loss when transferring a limb to a new position. A test algorithm was developed, defining a sequence of movements for straight-line locomotion, and an analysis was conducted on the impact of center of mass shifting on the time required to traverse a fixed-length section. The conducted studies demonstrated the feasibility and effectiveness of the proposed method.Документ Відкритий доступ Багатокритеріальна оптимізація розміщення деталей в умовах автоматизованого складу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Дмитренко, С. А.; Барандич, К. С.Проблема ефективного розміщення деталей на автоматизованому складі є ключовою для підвищення продуктивності логістичних процесів і дотримання сучасних вимог до швидкості виконання замовлень у межах індустрії 4.0. Класичні підходи до складування — зокрема ABC‑аналіз і одноцільова оптимізація за критерієм популярності деталей — часто призводять до нерівномірного розподілу найзатребуваніших позицій між зонами, надмірного навантаження окремих ділянок і необґрунтованого підйому важких компонентів на високі яруси. Це знижує гнучкість системи у разі змін попиту та ускладнює підтримку необхідного рівня обслуговування (SLA). Метою дослідження стало створення багатокритеріальної моделі розміщення деталей, що одночасно забезпечує мінімізацію часу доступу до деталей, збалансованість завантаження різних зон складу та уникнення розміщення важких компонентів на високих рівнях стелажів. Запропонований підхід базується на врахуванні трьох взаємопов’язаних критеріїв — час відбору, балансу популярності деталей між зонами та відповідність вагових і габаритних обмежень технічним характеристикам комірок — із можливістю налаштування пріоритетів через вагові коефіцієнти. Для перевірки адекватності моделі використано кілька методів валідації: аналіз залишків виконання структурних обмежень, аналіз чутливості до зміни вагових коефіцієнтів та порівняння результатів із еталонними сценаріями. Запропонована процедура валідації дозволяє переконатися, що рішення відповідають технічним вимогам, уникати порушення вантажопідйомності й об’єму комірок та забезпечувати рівномірне навантаження автоматизованих зон. Отримані результати свідчать про доцільність застосування багатокритеріальної оптимізації як альтернативи традиційним методам складування, що дозволяє гнучко адаптувати стратегії розміщення деталей відповідно до бізнес‑пріоритетів і поточних виробничих обмежень. Запропонована модель може бути інтегрована в інформаційні системи управління складом (ERP/MES) для автоматизованого планування і переналаштування розміщення товарів, що сприятиме підвищенню точності комплектування замовлень, зменшенню експлуатаційних витрат і покращенню загальної ефективності роботи автоматизованих складів.Документ Відкритий доступ Методи вдосконалення якості обліку природного газу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Горжий, І. В.; Писарець, А. В.Питання достовірного та надійного обліку природного газу є критично важливими в умовах трансформаційних процесів, що відбуваються в газотранспортній та газорозподільній системах нашої країни, які пов'язані зі зменшенням обсягів транспортування газу, занепадом промисловості, переходом споживачів на альтернативні енергоресурси та іншими структурними змінами в енергетичному секторі. Особливо актуальною ця проблема є для промислових підприємств та газорозподільних станцій (ГРС), де спостерігаються значні коливання витрат газу. Зокрема, обладнання газорозподільних станцій ГРС часто працює в режимах, які виходять за межі оптимальних діапазонів роботи традиційних засобів вимірювальної техніки. Тому традиційні вузли обліку газу (побудовані на застосуванні одного приладу вимірювання витрати за робочих умов) не завжди забезпечують необхідні діапазон та точність вимірювань у всьому діапазоні робочих витрат, що призводить до економічних втрат як постачальників, так і споживачів газу. У зв’язку з цим актуальності набувають питання, пов’язані із застосуванням декількох вимірювальних ліній з різними діапазонами вимірювання та системою автоматичного перемикання діапазонів. Авторами запропоновано структурний склад автоматизованого комплексу обліку природного газу, обґрунтовано вимоги до структурних елементів, розроблено алгоритм керування перемиканням діапазонів вимірювання ліній системи обліку природного газу. Впровадження автоматизованих комплексів запропонованої структури на промислових підприємствах та газорозподільних станціях зі змінним характером споживання дозволить значно розширити діапазон вимірювання та забезпечити високу точність вимірювань за рахунок оптимального використання вимірювального приладу кожної лінії та сприятиме зменшенню небалансів у газотранспортній й газорозподільній системах, а також підвищенню ефективності використання природного газу.Документ Відкритий доступ Аналіз сучасних підходів до автоматизації витратовимірювальних установок дзвонового типу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Гук, О. Р.; Матіко, Ф. Д.Точне вимірювання витрати та кількості природного газу є одним з визначальних факторів підвищення ефективності технологічних процесів та виробництв. Для метрологічної перевірки та калібрування лічильників газу широко застосовують дзвонові установки, які мають високу точність відтворення одиниці витрати та об’єму газу. Однак процес перевірки лічильника газу на цій установці є трудомістким та потребує автоматизації. У цій статті виконано аналіз установок різних типів для метрологічної перевірки витратомірів та лічильників газу, виділено їх переваги та недоліки. На основі аналізу наукових джерел та результатів експериментальних досліджень дзвонових еталонних установок встановлено, що ці установки залишаються одним із найточніших засобів калібрування лічильників газу. Проте їх метрологічні характеристики суттєво залежать від умов застосування, зокрема робочого тиску, рівня замкової рідини та температури середовища. Зміна робочого тиску може викликати систематичні похибки до 1,5%, зміна рівня замкової рідини під впливом температури, випаровування або вібрацій може спричинити похибку до 0,7%. Ці похибки можуть бути значно зменшені за допомогою автоматизації процесів відтворення одиниці об’єму газу та перевірки лічильника газу. За результатами аналізу дзвонової установки як об’єкта керування пропонується удосконалити системи стабілізації тиску повітря під дзвоном, регулювання рівня замкової рідини для компенсації зміни рівня в динамічних процесах, стабілізації температури повітря під час процедури перевірки лічильників. Додатково авторами планується удосконалити систему керування дзвоновою установкою із застосуванням математичних моделей похибок відтворення об’єму та реалізації коректуючих впливів під час процесу перевірки лічильників та витратомірів газу. Удосконалення системи автоматизації дзвонової установки забезпечить підвищення точності установки, зменшення суб’єктивний впливу оператора, можливість інтеграції з системами збору та аналізу даних.Документ Відкритий доступ Визначення концентрації нітратів у воді методом багатоспектрального УФ-аналізу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Защепкіна, Наталія; Мельниченко, ДмитроУ роботі представлено результати дослідження з розробки, калібрування та випробування експериментального прототипу портативної системи для визначення концентрації нітратів у воді на основі багатоспектрального ультрафіолетового аналізу в поєднанні з алгоритмами машинного навчання. Актуальність проблеми пов’язана з масштабним поширенням нітратного забруднення природних і питних вод, що виникає через надмірне використання азотних добрив, стоки та природне ґрунтове вимивання. Високі концентрації нітратів у воді викликають серйозні загрози здоров’ю, особливо у дітей, зумовлюючи розвиток метгемоглобінемії та сприяючи виникненню хронічних захворювань. З огляду на це, критично необхідним є створення автономних рішень, здатних забезпечити швидкий і точний аналіз води без використання складних лабораторних процедур та хімічних реагентів. Запропонована система базується на використанні чотирьох світлодіодів з довжинами хвиль 265, 308, 365 і 395 нм. Кожен з каналів виконує окрему функцію: 308 нм — виявлення нітратів, 265 нм — контроль органічних домішок, 365 нм — моніторинг мутності, 395 нм — стабілізація вимірювань. Оптична система побудована на фотодіоді у фотопровідному режимі з трансимпедансним підсилювачем. Було реалізовано алгоритм автоматичного затримання вимірювання у випадку виявлення нестабільного середовища за допомогою каналу 395 нм. Диференційна обробка спектральних даних (A308−A265, A308/A265) у поєднанні з алгоритмом Random Forest забезпечила точне визначення концентрації нітратів у діапазоні до 300 мг/л. Отримано високу кореляцію між прогнозованими та реальними значеннями (R² = 0.9806) при середній абсолютній похибці 0.77 мг/л. Запропонований підхід дозволяє розв’язати проблему впливу спектрального фону та відхилень від закону Бугера–Ламберта–Бера за рахунок використання адаптивної математичної моделі. Система має перспективи впровадження у мобільних польових приладах моніторингу водних ресурсів, станцій спостереження за довкіллям, аграрному секторі та побутовому водокористуванні. Подальші дослідження передбачають розширення кількості каналів, інтеграцію сенсорів pH та електропровідності, а також застосування в складніших багатокомпонентних системах.Документ Відкритий доступ Методика врахування похибок прицілу для підвищення живучості бойової машини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Баган, В. Р.; Микитенко, В. І.Стаття присвячена підвищенню надійності та точності прицілювання озброєння, встановленого на борту бойової машини та оснащеного автоматизованими засобами обчислення положення прицільної марки, що формується з використанням колімаційного прицілу. Для забезпечення надійності конструкція прицілу має бути максимально простою і не містити складних об’єктивів. Найкращими варіантами в такій ситуації є використання об’єктивів на базі дублетів або товстої одиночної лінзи. При цьому відомі способи стрільби бойової машини не враховують того факту, що комп'ютерно-інтегрованому колімаційному прицільному пристрою притаманні похибки формування лінії візування, обумовлені остаточними абераціями об’єктиву. Це призводить до того, що при довільному положенні ока в межах вихідної зіниці прицільного пристрою в процесі спостереження прицільної мітки на кутах візування її колімоване зображення змінює кутове положення відносно віддаленої цілі. В типових умовах роботи на дальності 1000 м промах може досягати 10 м. Метою роботи є розроблення алгоритмів врахування паралактичних похибок, які виникають в коліматорних прицілах на базі об’єктиву-дублету або товстої одиночної лінзи при обчисленні положення лінії візування. Показані особливості формування зображень в прицілі і джерела виникнення паралаксу. На основі теорії формування зображення в таких оптичних системах запропоновано два варіанти виключення похибок прицілювання. Перший варіант передбачає формування в полі зору оператора зображення миттєвого поля зору оптичної системи у вигляді кола діаметром, розрахованим за розробленою методикою. За другим варіантом конструкція прицілу має передбачати примусове розміщення центру зіниці ока оператора в розрахованій безабераційній точці. Обидва рішення дозволяють повністю усунути паралактичну похибку прицілювання.Документ Відкритий доступ Проєктування оптико-механічної системи «холодного» пристрілювання(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Кучеренко, О. К.Розвиток озброєння в Україні пов’язаний з використанням дистанційно керованих засобів враження супротивника. До таких засобів відносяться, наприклад, безпілотні літальні апарати та бойові роботи (БР), які використовуються при виконанні розвідувальних, інженерних, бойових і тилових задач. Більшість з цих дистанційно керованих БР оснащене телевізійними і тепловізійними прицілами, телевізійними камерами і лазерними далекомірами для забезпечення заданих показників їхнього призначення. В зв’язку з цим постає питання побудови пристроїв «холодного» пристрілювання, за допомогою яких можна пристрілювати приціли для різних типів БР з різною базою між прицілом і зброєю. В статті розглядаються питання побудови найбільш перспективної системи «холодного» пристрілювання на базі коліматора і дзеркальних пента-відбивачів. Проведено аналіз можливих похибок системи пов’язаних з розфокусуванням і паралактичною похибкою наведення коліматорного вузла. З використанням матричного метода визначено вплив похибки базування пента-відбивача на положення площини зображення імітатора цілі коліматора по відношенню до прицільної марки системи наведення зброї. Отримані аналітичні співвідношення, які дають можливість запропонувати методи усунення цих похибок шляхом юстування системи «холодного» пристрілювання при використанні спеціального обладнання. Розглянута в статті система «холодного» пристрілювання може бути використана для дистанційно керованих БР, що працюють у видимому і інфрачервоному діапазонах завдяки використанню дзеркальної оптики. Важливо і те, що система дозволяє налагоджувати БР з зміною в широких межах відстані між стволом зброї БР і віссю прицілу. Робота може бути корисною для фахівців, що працюють в галузі проєктування і експлуатації БР.Документ Відкритий доступ Аналіз оптичних систем поляриметричних тепловізорів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Голик, В. О.; Колобродов, В. Г.Поляриметричні тепловізори є важливими інструментами в сучасних системах виявлення та спостереження, дозволяючи отримувати зображення об'єктів за рахунок вимірювання поляризаційних характеристик інфрачервоного випромінювання. Це відкриває нові можливості для покращення контрастності та роздільної здатності зображень в умовах низької видимості. Постановка проблеми полягає в тому, що оптимізація оптичних систем таких тепловізорів залишається складним завданням через комплексність фізичних процесів, що вимагає додаткового аналізу та моделювання. Аналіз останніх досліджень і публікацій показав, що багато робіт присвячено застосуванню тепловізорів у системах виявлення та розпізнавання, а також методам оцінки їх роздільної здатності. Зокрема, Колобродов В.Г. підкреслює необхідність покращення оптичних характеристик тепловізорів, Холст Г.С. пропонує методи розрахунку модуляційної передаточної функції (MTF). Деякі дослідження акцентують увагу на моделюванні оптичних систем з використанням сучасних програмних засобів. Проте питання оптимізації оптичних систем поляриметричних тепловізорів залишається актуальним. Метою роботи є проведення теоретичного аналізу оптичних систем поляриметричних тепловізорів, аналіз математичних моделей, що описують роботу таких систем, виконання моделювання оптичних систем з використанням програмного середовища Python та надання рекомендацій щодо оптимізації оптичних систем для покращення їх характеристик. Результати дослідження включають розгляд енергетичних та просторових характеристик випромінювання об'єктів та фонів, а також проходження інфрачервоного випромінювання через атмосферу. Викладено математичні моделі, що описують роботу оптичних систем, зокрема формули для розрахунку MTF та мінімальної роздільної різниці температур (MRTD). Проведено моделювання оптичних систем та поляризаційних ефектів за допомогою програмного середовища Python. Результати моделювання представлені у вигляді графіків та таблиць. Висновки свідчать про те, що отримані результати можуть бути використані при розробці нових тепловізійних пристроїв з покращеними характеристиками. Виявлено, що врахування поляризаційних ефектів та оптимізація оптичних компонентів дозволяють підвищити роздільну здатність та чутливість тепловізорів. Перспективи подальших досліджень включають експериментальну перевірку отриманих моделей та розробку алгоритмів обробки зображень з врахуванням поляризаційних характеристик.