ivdon3@bk.ru
В данной статье представлен обзор существующих конструкционных решений внутритрубных роботов, предназначенных для инспекционных работ. Основное внимание уделено анализу различных механизмов движения и типов шасси, используемых в таких роботах, а также выявлению их преимуществ и недостатков применительно к задаче сканирования продольного сварного шва. Рассмотрены такие типы роботов, как гусеничные, колесные, винтовые и те, которые движутся под действием давления внутри трубы. Особое внимание уделяется проблеме обеспечения стабильного и точного перемещения робота вдоль сварного шва, минимизации боковых смещений и выбору оптимальной системы позиционирования. На основании проведенного анализа предлагаются рекомендации по выбору наиболее подходящего типа движения и шасси для выполнения задачи построения 3D-модели сварного шва с использованием лазерного триангуляционного датчика (далее ЛТД).
Ключевые слова: внутритрубные роботы, инспекционные роботы, 3D сканирование, сварные швы, конструкционные решения, типы движения, шасси, гусеничные роботы, колесные роботы, винтовые роботы, продольные сварные швы, лазерный триангуляционный датчик
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье представлен анализ современных методов и перспектив применения автоматизированных технологий и лазерной триангуляции для визуального контроля качества сварного шва на производстве прямошовных сварных труб большого диаметра. Обзор научных и патентных публикаций за последние 5 лет был проведен с использованием таких баз данных, как Google Scholar, Scopus, Web of Science, eLibrary и Google Patents. Были рассмотрены такие ключевые аспекты, как использование лазерных триангуляционных датчиков (далее ЛТД) для оценки геометрических параметров сварного шва и интеграция методов машинного обучения для повышения точности контроля и автоматизации. Исследование показывает, что применение ЛТД в сочетании с методами машинного обучения обеспечивает высокую точность оценки качества сварных швов, что имеет решающее значение для обеспечения надежности трубопроводов в различных отраслях промышленности. На основе проведенного анализа определены рекомендации по разработке автоматизированной системы визуального контроля сварных швов на производственных линиях.
Ключевые слова: лазерная триангуляция, визуальный контроль, сварные швы, автоматизированные технологии, машинное обучение, контроль качества, сварные трубы большого диаметра
2.2.8 - Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Буровзрывной метод на сегодня является наиболее широко используемым для добычи горных пород. Показателем качественно проведенных буровзрывных работ являются равномерный гранулометрический состав взорванной горной массы – процент кусков руды негабаритного размера при этом должен быть минимальным. Процент негабарита и его увеличение оказывают существенное влияние на технические процессы транспортировки горной массы, приводя к увеличению затрат на погрузочно-транспортные операции и вторичное дробление негабаритных рудных масс. В работе описаны результаты исследования методов определения гранулометрического состава произведенных буровзрывных работ с применением нейронных сетей сегментации Unet и FPN. Для анализа используются снимки, выполненные с БПЛА. Так же разработан метод классификации горной руды по крупности, обеспечивающий точность доли верных ответов более 0,91.
Ключевые слова: гранулометрический состав, Unet, FPN, классификация, сегментация
2.2.4 - Приборы и методы измерения , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В этой работе была исследована разработанная система детектирования участков с дефектами развития посевов кукурузы по фотографии, выполненной беспилотным летательным аппаратом (БПЛА) с применением компьютерного зрения. Для решения задачи обнаружения таких участков были рассмотрены структуры нейронных сетей семейства YOLOv5 и YOLOv8. Применение разработанного программного обеспечения позволит сократить трудовые и временные затраты на анализ изображений, что в свою очередь позволит уменьшить время реагирования при обнаружении проблемных зон на сельскохозяйственных полях для достижения большей урожайности.
Ключевые слова: сегментация экземпляров, YOLOv5, YOLOv8
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
В статье описываются результаты исследования возможности детектирования растений подсолнечника по фотографиям произведенным БПЛА. Решение данной проблемы позволит обеспечить автоматизированный контроль за важным сельскохозяйственным параметром – густотой всходов. Задача усложняется ограниченно малым объемом обучающей выборки и «возмущениями», связанными с засоренностью поля. В результате получено, что нейронная сеть YOLOv5m способна на выборке из 122 картинок качественно детектировать растения с ошибкой обучения 0.077%. Искусственное увеличение выборки до 363 фотографий снижает ошибку обучения до 0.063%. Возмущения снижают эффективность детектирования растений подсолнечника на тестовых изображениях. Повысить эффективность детектирования можно как за счет добавления оригинальных изображений в обучающую выборку, так и за счет ее искусственного увеличения.
Ключевые слова: детектирование, YOLOv5, подсолнечник, густота всходов, нейронная сеть
2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
в работе описаны основные агенты, с их компонентами и диаграммами процесса, разработанной имитационной модели функционирования распределенной системы обработки информации, созданной в программной среде AnyLogic. Описан метод конструирования моделей с самоподобным трафиком. В статье также представлен способ получения реальных (эталонных) показателей среднего времени реакции системы на запросы пользователей. Представлены результаты численных экспериментов над созданными моделями функционирования распределённых систем обработки информации с самоподобным трафиком. Представлены основные выводы о проделанных экспериментах.
Ключевые слова: распределенная система обработки информации, самоподобный поток, среднее время реакции системы, имитационное моделирование, объектно-ориентированная концепция, агентное и дискретно-событийное моделирование
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)
Данная статья посвящена вопросам распространения радиоволн в условиях лесных массивов. Рассмотрен вопрос представления лесного массива как гетерогенной структуры с малой диэлектрической проницаемостью. Авторами проведен расчет и сравнение ослабления радиосигнала по нескольким эмпирическим моделям. Показано, что эмпирические модели учитывают гетерогенную структуру лесного массива при переходе радиоволн из свободного пространства в лесной массив.
Ключевые слова: распространение радиоволн, лесные массивы, эмпирическая модель, затухание радиосигнала, наземная подвижная связь, электродинамические характеристики гетерогенной структуры
05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Данная статья посвящена вопросам распространения радиоволн в условиях сложных трасс, сочетающих неравномерность рельефа с лесным массивом или городской застройкой. Общих моделей, позволяющих оценить влияние данных факторов на величину затухания радиосигнала на расстояния до единиц километров, не существует, однако с помощью аппроксимации экспериментальных данных о затухании возможно построение частных эмпирических моделей распространения. Авторами проведена серия экспериментов по измерению уровня электромагнитного излучения на заданном удалении от источника, и на основе полученных данных разработана гибридная модель распространения радиоволн на сложной приземной радиотрассе для систем наземной связи.
Ключевые слова: распространение радиоволн, УВЧ, экспериментальные исследования, среднепересеченная местность, городские условия, лесные массивы, сложный рельеф, эмпирическая модель, затухание радиосигнала, наземная подвижная связь
Рассмотрены способы инъекционного закрепления грунтов основания под фундаментами объектов культурного наследия. На конкретных примерах показаны особенности закрепления грунтов методами цементации и силикатизации. Приведены технологические особенности закрепления грунта, учитывающие материал фундаментов и техническое состояние объектов культурного наследия
Ключевые слова: цементация, силикатизация, инъектор, грунт, закрепление, фундамент, объект культурного наследия, осадка, просадка, деформация
Произведены расчеты и оценка влияния возводимого общежития на конструкции существующего здания согласно требованиям СП 22.13330.2011 и методами МКЭ программой Plaxis 2012.01 (Build 8962)
Ключевые слова: свайные фундаменты, программа Plaxis, геология
В данной статье для решения задачи оптимального размещения информационных ресурсов по узлам распределённой информационной системы по критерию минимума среднего времени реакции системы на запросы пользователей предложен оригинальный эвристический алгоритм, использующий представление о базах данных, как о точках многомерного пространства, а об узлах, в которых эти базы размещаются как о кластерах.Представлены результаты численных экспериментов в зависимости от используемой архитектуры распределённой системы и от способа обеспечения целостности данных.Численные эксперименты показали домтаточно высокую эффективность предложенного алгоритма.
Ключевые слова: распределённая информационная система, распределённая база данных, локальная вычислительная сеть, нелинейная комбинаторная оптимизация, интенсивности формирования запросов, матрица формирования запросов пользователями, матрица распределения отношений по у
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Проведенный в статье общий анализ задачи идентификации закона распределения наблюдаемого случайного процесса (структурно-параметрической идентификации) и сравнительный анализ современных методов идентификации распределений вероятности показал, что в настоящее время для решения данной задачи широкое распространение получил метод нормированного размаха (R/S-анализ). Использование данного метода при выборе параметрической модели закона распределения вероятностей наилучшим образом соответствует результатам экспериментальных наблюдений, а также характеризуется минимальными предположениями об исследуемом процессе и достаточной устойчивостью при анализе временных рядов, описывающих исследуемый процесс. Информационный анализ метода нормированного размаха позволил предложить модифицированную методику идентификации закона распределения случайных процессов, основанную на методе нормированного размаха (R/S-анализа), для которой получены выражения для эластичности и обусловленности.
Ключевые слова: диагностика технических систем, метод нормированного размаха (RS-анализ), способ Хёрста, информационный анализ, обусловленность задачи, эластичность задачи
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассмотрены проблемы построения фрактальной модели магнитоплазменного электродинамического ускорителя. Моделирование такой сложной системы определяется как процесс вычисления обобщенного решения уравнения Фоккера–Планка–Колмогорова, описывающих реальные физические процессы в эредитарных (hereditarity) системах. Полученная марковская модель, определяющая переходы системы на мультифрактальных множествах ее состояний вдоль траектории разгона в магнитоплазменном электродинамическом ускорителе, согласно проведенным в работе исследованиям, определяется фрактальной размерностью и математическим аппаратом обобщенных дробных производных Римана-Лиувилля. Исследованы решения данного уравнения, получаемые после обобщения на дробные производные Римана–Лиувилля. Переход к производной дробного порядка по времени позволяет учитывать временные и пространственные эффекты памяти системы, процессы в которой классифицируются как процессы с «остаточной» памятью, часть которых сохраняется, а другая часть соответствует необратимым потерям.
Ключевые слова: магнитоплазменный электродинамический ускоритель (ЭДУ), эредитарная (hereditarity) модель системы, уравнение Фоккера–Планка–Колмогорова, дробные производные Римана–Лиувилля
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье, исходя из содержательных аксиом рандомизированного алгоритма, рассмотрена возможность использования при синтезе корректных алгоритмов решения задачи вероятностной скрытой марковской модели. Применение данной модели позволяет формировать алгоритм с возможностью управления его гибкостью в соответствии с содержательной ситуацией для обеспечения структурной и функциональной устойчивости программы, реализующей данный алгоритм. Установлено, что рандомизация алгоритма, повышая его гибкость и эффективность, не улучшает его риск по сравнению с соответствующим детерминированным алгоритмом. Синтез алгоритма на базе скрытой марковской модели сводится к тому, что по имеющимся наблюдаемым данным определяют скрытые параметры наиболее вероятной последовательности состояний, определяющий синтезируемый алгоритм. На первом этапе стратегии с помощью алгоритма "вперед-назад" оценивается насколько хорошо модель согласована с входными данными синтезируемого алгоритма. На втором этапе по заданной скрытой марковской модели с пространством скрытых состояний, начальными вероятностями нахождения в состоянии i и вероятностями перехода из состояния i в состояние j, по наблюдаемым состояниям, используя алгоритм Витерби, ищется путь Витерби. На третьем этапе стратегии осуществляется корректировка скрытых марковских моделей путем оптимизации параметров модели с помощью алгоритма Баума–Велша.
Ключевые слова: скрытая марковская модель, алгоритм "вперед-назад", алгоритм Витерби, алгоритм Баума–Велша
05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям) , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Разработана новая классификация критериев способов установки роликов при шлифовании сферических торцов. Выполнен структурный анализ схем базирования и поиск новых технологических схем и возможных способов реализации на основе морфологического метода с использованием предложенных критериев. Определены основные направления развития сферошлифования торцов роликов.
Ключевые слова: подшипник качения, конический ролики, сферический торец, установочная, направляющая и опорная база, базирование, опорная точка, схема базирования, установка