Подчашинський, Юрій Олександрович2012-12-262012-12-262012https://ela.kpi.ua/handle/123456789/2346Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2012. У дисертації розроблено теоретичні основи приладової системи для вимірювання геометричних параметрів виробів з природного каменю за їх відеозображеннями. Ця система має підвищену точність і швидкодію, розширені функціональні можливості. Основним принципом побудови приладової системи є використання комп’ютеризованих методів візуалізації виробів і обробки отриманих відеозображень з метою алгоритмічної компенсації похибок вимірювання геометричних параметрів. Для підвищення точності і швидкодії приладової системи виконано оптимізацію її параметрів. Запропоновано реалізовувати алгоритмічну обробку відеозображень на основі штучних нейронних мереж для зменшення додаткової похибки в нестаціонарних та несприятливих умовах вимірювань. Створену приладову систему використано для високоточного вимірювання механічних величин в ряді прикладних задач. Це контроль якості виробів з природного каменю, вимірювання параметрів руху виробничого обладнання при виготовленні цих виробів, визначення кутового положення та двовимірна алгоритмічна обробка вихідного сигналу чутливого елемента гравіметричних систем, вимірювання геометричних параметрів і маси фітопланктону у водоймах.Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.01 – Приборы и методы измерения механических величин. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2012. В диссертации разработаны теоретические основы приборной системы для измерения геометрических параметров изделий из природного камня на основе их видеоизображений. Эта система имеет повышенную точность и быстродействие, расширенные функциональные возможности по сравнению с существующими средствами измерения. Основным принципом построения приборной системы является использование современных компьютеризированных методов визуализации объектов измерений и алгоритмической обработки видеоизображений, в том числе методов на основе искусственных нейронных сетей и фракталов. Целью алгоритмической обработки видеоизображений является компенсация погрешностей измерения геометрических параметров. Эти погрешности возникают в измерительном канале приборной системы, который формирует видеоизображения с измерительной информацией о геометрических параметрах изделий из природного камня. Разработана математическая модель приборной системы, в том числе математическая модель видеоизображений со случайными, динамическими и геометрическими погрешностями. Разработаны новые алгоритмические методы восстановления этих видеоизображений путем компенсации имеющихся погрешностей. Также выполняется аппроксимация контуров изделий из природного камня, которая повышает точность определения геометрических параметров этих изделий. Создан метод преобразования видеоизображений с измерительной информацией о геометрических параметрах на основе теории фракталов. В приборной системе этот метод используется для кодирования и преобразования видеоизображений, которые необходимо хранить длительное время в компактной форме и с малыми погрешностями измерительной информации. Разработаны методы высокоточного измерения текущих координат и параметров движения производственного оборудования и изделий из природного камня в процессе их изготовления. Параметры движения определяются на основе алгоритмической обработки временных последовательностей видеоизображений с измеренными геометрическими параметрами. Результаты измерений используются для алгоритмической компенсации динамической погрешности измерительной информации, для контроля технологического процесса изготовления изделий из природного камня и повышения качества этих изделий. Важным условием повышения точности и быстродействия приборной системы является оптимизация параметров видеоизображений. Критерием оптимальности является максимальная точность при заданном быстродействии системы или максимальное быстродействие при заданной точности измерения геометрических параметров и параметров движения изделий из природного камня. Также разработан метод оптимизации параметров и выбора технических средств для измерительного канала приборной системы на основе генетического алгоритма оптимизации технических систем. Предложено реализовывать визуализацию объектов измерений и алгоритмическую обработку видеоизображений на основе искусственных нейронных сетей. Процедуры обучения этих сетей обеспечивают адаптацию и оптимальную настройку параметров алгоритмической обработки в нестационарных и неблагоприятных условиях измерений и уменьшение дополнительной погрешности приборной системы. Для настройки параметров используется адаптивная авторегрессионная модель, отображающая процесс формирования видеоизображений в нестационарных и неблагоприятных условиях измерений. Быстродействие приборной системы повышается за счет использования специализированного нейропроцессора. Он осуществляет алгоритмическую обработку видеоизображений в параллельном режиме выполнения вычислений для строк и столбцов видеоизображения. Созданная приборная система использована для высокоточного измерения механических величин в ряде прикладных задач. Это контроль качества изделий из природного камня, исследование и промышленная оценка запасов природного камня на месторождениях, измерение параметров движения производственного оборудования и изделий из природного камня в процессе их изготовления. Приборная система также используется для определения углового положения и двумерной алгоритмической обработки выходного сигнала чувствительного элемента гравиметрических систем, измерения геометрических параметров и массы фитопланктона в водоемах.The thesis is submitted for awarding of a scientific degree of the doctor of engineering science on specialty 05.11.01 – Devices and Methods of Mechanical Values Measurement. – National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnic Institute », Kiev, 2012. The theoretical fundamentals of an instrumental system for measurement of geometrical parameters of natural stone goods based on their videoimages are developed in a thesis. This system has the high precision, speed of response and extended functionalities. The main principle of instrumental system construction consists in the use of modern computerized methods of goods visualization and videoimages processing. The parameters optimization is executed to increase the precision and speed of response of an instrumental system. It was proposed to use artificial neural networks for algorithmic videoimages processing. It provides reduce an additional error in nonstationary and unfavourable conditions of measurements. The instrumental system is used for high-precision measurement of mechanical values in applied problems. It is goods quality control from a natural stone, measurement of motion parameters of equipment for production of these goods, definition of angle location and two-dimension algorithmically processing of output signal of sensing device in gravimetric systems, measurement of geometric parameters and weights of phytoplankton in reservoirs.ukThesis