Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування http://visnykpb.kpi.ua/ <p><span lang="uk"><span class="hps">Збірник наукових праць<strong> "</strong>Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ<strong>" </strong></span></span><span class="hps">містить</span> <span class="hps">публікації</span> <span class="hps">про нові розробки</span> <span class="hps">в</span> <span class="hps">царині</span> <span class="hps">точного приладобудування</span>, метрології, <span class="hps atn">оптико-</span>електронних <span class="hps">систем</span><span id="result_box" lang="uk">, автоматизації та</span> і<span class="hps">нтелектуалізації</span><span class="atn"> контрольно-</span>вимірювальних <span class="hps">пристроїв,</span> <span class="hps">технологій виготовлення</span> <span class="hps">деталей</span> <span class="hps">прецизійних</span> <span class="hps">приладів, біомедичної інженерії.</span></p> <p><span id="result_box" lang="uk"><span class="hps">Збірник</span> зареєстрований у<span class="hps"> Переліку</span> <span class="hps">фахових видань категорії Б</span> <span class="hps">України, спеціальності 151, 152, 153, 163, 173 </span>, індексується у міжнародних <span class="hps">наукометричних</span> <span class="hps">базах</span> </span>WorldCat, <span id="result_box" lang="uk">OpenAIRE, </span>BASE, <span lang="uk">Index Copernicus, </span><span id="result_box" lang="uk">Google Scholar. Видання представлено у реферативній базі даних (РБД) «Україніка наукова», "Українські наукові журнали" та виданні УРЖ «Джерело», у базі даних бібліотеки НАНУ ім. В.Вернадського, НТБ ім. Г. Денисенка</span><span id="result_box" lang="uk">.</span></p> <p><span lang="uk">Нас цитують: Bull. Kyiv Polytech. Inst. Ser. Instrum. Mak.</span></p> <p><span lang="uk"><strong><span class="hps">Мови</span> </strong><span class="hps"><strong>публікацій</strong> (згідно Закону "Про </span></span>забезпечення функціонування української мови як державної", Стаття 22. Державна мова у сфері науки, затверджено Рішенням Конституційного Суду № 1-р/2021 від 14.07.2021<span id="result_box" lang="uk"><span class="hps">): </span><strong><span class="hps">українська, </span>англійська</strong></span></p> <p><span lang="uk">Заснований в 1970 р.</span></p> <p><span lang="uk">Публікується 2 рази на рік</span></p> <p><span lang="uk">ISSN (Print) 0321-2211 ISSN (Online) 2663-3450<br /></span></p> <p><span lang="uk">Засновник і видавець - КПІ ім. Ігоря Сікорського</span></p> National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute» uk-UA Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування 0321-2211 <p>Авторське право на публікацію залишається за авторами.</p> <p>Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.</p> <p>Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:</p> <ol> <li>Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії <a href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">CC BY 4.0</a>, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.</li> <li>Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.</li> <li>Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.</li> </ol> <p> Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.</p> <p>Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.</p> ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ ПРОСТОРОВОГО РОЗТАШУВАННЯ УЯВНОГО ТА РЕАЛЬНОГО КРОКУ ТОНТОР http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260659 <p>У статті визначено актуальність моделювання параметрів просторового розташування абстрактного об’єкта при здійсненні різних функцій. Таким чином, моделювання надає можливості визначати траєкторії руху об’єкта і при промисловому застосуванні в технологічних процесах, і при застосуванні для створення біонічних об’єктів, наприклад, дії штучних кінцівок, коректування траєкторії руху об’єкта з вадами орієнтації в просторі.</p> <p>Основною метою дослідження було обґрунтування аналітичних моделей руху об’єкта з врахуванням просторових координатних систем, за якими здійснюють перетворення координат при функціонуванні абстрактного об’єкта різного застосування.</p> <p>Створення сенсорного комплексу компенсації порушень стану функцій кінцівок на підставі обгрунтування аналітичних моделей векторного поля основних систем об’єкта, характерних для його життєдіяльності, може вирішити можливість реальних дій абстрактного біотехнічного об’єкта при взаємодії з іншими об’єктами зовнішнього середовища. Необхідним є порівняння ідеалізованих параметрів векторних полів із реальними плинними характеристиками досліджуваного об’єкта та визначення розходження як диференційну функцію, яка відповідає діагностичним параметрам стану траєкторії руху кінцівок об’єкта. Або при застосуванні в промислових умовах враховують похибки відтворення траєкторії руху.</p> <p>Як наслідок, дослідження характеру цієї функціональної залежності порушення стану та його відновлення в автоматизованому режимі роботи інтегрованого засобу, дозволить створення комп’ютерно-інтегрованого апаратурного рішення ідентифікації об’єктів, які взаємодіють у наближенні та торканні їх поверхонь.&nbsp;</p> <p>Таким чином, визначення позиціонування ТОНТОР кроку в просторі руху об’єктів та при їх взаємодії надає можливості функціонування кожного абстрактного об’єкта при виконанні різних типів роботи.&nbsp;</p> <p>Водночас, необхідно значно розвинути базу фізичних і математичних моделей, які визначають векторні поля об’єктів у динаміці упродовж певного часу, з урахуванням ТОНТОР кроку фантомного та реального просторів існування та роботи об’єкта. Таким чином, апаратурна реалізація цієї гіпотези підвищує точність ідентифікації об’єктів взаємодії з кінцівкою людини незалежно від її стану та точність визначення їх взаємного розташування у просторі.</p> Володимир Скицюк Тетяна Клочко Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 100 106 10.20535/1970.63(1).2022.260659 ДЕТАЛІЗАЦІЯ РОЗПІЗНАВАЛЬНИХ АЛГОРИТМІВ У ДІАГНОСТИЦІ ПАЦІЄНТІВ ТА ОЦІНКА ЇЇ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТІ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260650 <p>Розглядаються питання деталізації алгоритмів розпізнавання, з метою підвищення валідності їх рішень у діагностиці пацієнтів на прикладі обробки даних нефрології. Мається на увазі навчання алгоритмів із учителем. Пропонуються процедури деталізації комплексів клінічних ознак та критеріїв порівняння таких комплексів у прийнятті рішень. Мається на увазі поділ цих об'єктів на елементи, вилучення для них додаткових відомостей з апріорних та поточних даних та їх врахування у алгоритмах.</p> <p>Дослідження в роботі були зосереджені на розробці програмного інструментарію виявлення та оцінки додаткових резервів та можливостей&nbsp; підвищення якості рішень розпізнавальних процедур за рахунок вилучення додаткових корисних відомостей з апріорних та поточних даних щодо їх використання у процесі деталізації процедур прийняття рішень. На конкретному алгоритмі були проаналізовані різні підходи до такої деталізації та дослідження її результативності.</p> <p>Така деталізація може бути побудована на основі використання досвіду клінічної практики спостереження пацієнтів та їх діагностики у вигляді навчальних вибірок симптомокомплексів та (або) сигналів, що спостерігалися в клінічних випадках з достовірно підтвердженими діагнозами у відповідних базах даних.</p> <p>Деталізація зазначених алгоритмічних процедур може призвести до виникнення багатоваріантності можливих рішень по-різному деталізованих алгоритмів та вимагати застосування додаткових процедур формування узагальнюючого висновку за результатами їхнього консиліуму.</p> <p>Порядок і результати деталізації демонструються в середовищі MatLab на двох модифікаціях запропонованого алгоритму.</p> <p>Розкрито склад апріорних даних пацієнтів у демонстраційних прикладах та відомостей на етапі навчання. Запропоновано дві модифікації алгоритму щодо його деталізації та програмні процедури статистичної оцінки результативності деталізації досліджуваних алгоритмів. Описано деталізацію алгоритмів за допомогою введення вагів в критерій прийняття рішень з урахуванням розкиду значень клінічних ознак.</p> Олександр Шуляк Антон Мневець Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 82 89 10.20535/1970.63(1).2022.260650 КРИТЕРІЇ ОПОРНИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТОПИ ЛЮДИНИ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260655 <p>У статті приведено результати дослідження параметрів опорних характеристик стопи людини. Біомеханіка стопи завжди розглядається з точки зору її опорної та ресорної функцій. При перенавантаженнях систем, що підтримують склепіння - порушуються функції стопи, спотворюється, в цілому, руховий стереотип, відбуваються небажані перерозподіли сил, які передаються на інші відділи опорно-рухового апарату, в результаті чого виникають відхилення від норми, а потім фіксуються патологічні зміни. Провідне місце серед захворювань опорно-рухового апарату займають різні деформації стоп. Діагностика постави людини не була б повною без вимірювання і оцінки стану опорно-ресорних властивостей стопи. Для об’єктивної оцінки розподілу навантаження, викликаного вагою тіла людини та його впливу на локомоції, необхідні клінічний аналіз руху та постурологічне обстеження. При аналізі навантажень на стопу, необхідно враховувати ударні навантаження, як один з видів динамічних. На даний час опорні властивості стопи людини досліджені не повною мірою. Проте більшість вітчизняних та зарубіжних дослідників сходяться на думці про те, що впливати на правильне формування склепіння стопи набагато ефективніше профілактичними методами у дитячому віці.</p> <p>Мета дослідження – підвищення точності оцінювання біомеханічних параметрів стопи людини внаслідок оцінки впливу опорних навантажень на відповідні фази циклу кроку людини. Предметом цього дослідження є біомеханічні, а саме опорні характеристики стопи. Поставлені завдання вирішуються шляхом розробки нового комплексного методу аналізу опорного навантаження, який дозволяє оцінити статичну та динамічну складові навантаження на стопу, та зводиться до визначення меж опорних характеристик. В якості об’єкта обрано декілька груп досліджуваних: контрольна (умовно здорова) та три експериментальні групи з ураженням опорної функції стопи різного ступеня складності. В ході досліджень, встановлено, що максимальний контакт з опорою, за одиницю часу має передній відділ стопи (фаза відштовхування), далі – задній відділ (фаза приземлення) і найменший – середній відділ (фаза перекату). Чим більша швидкість переміщення та довжина кроку, тим більший коєфіцієнт ударних навантажень, а їх пік припадає на передній та задній відділи стопи.</p> <p>Встановлено, що у людей з вкороченням довжини однієї з нижніх кінцівок, зі збільшенням різниці в довжині підвищується сумарне навантаження на опорну кінцівку, та зменшується сила переднього поштовху. Доведено, що фактор опорної сили (статична та динамічна складові), може використовуватися в якості діагностичного критерію, який впливає на визначення деформації стопи. На основі розрахунку коєфіцієнтів детермінації зроблено припущення, що наявність певної деформації стопи частково залежить від фактору опорної сили. Практичне значення отриманих результатів полягає у вдосконаленні існуючих методів дослідження біомеханічних параметрів комплексним інтегральним оцінюванням особливостей стояння та ходи, циклу кроку та опорно-ресорних властивостей стопи. Також результати можуть бути використані в науково-дослідній діяльності та слугувати експертною оцінкою функціональних порушень у пацієнтів з ураженням опорно-рухової і нервової систем, вестибулярними порушеннями.&nbsp;</p> Валентин Цапенко Микола Терещенко Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 89 99 10.20535/1970.63(1).2022.260655 КОМПЕНСАЦІЯ ПОХИБОК ПОЗИЦІОНУВАННЯ РОБОТА-МАНІПУЛЯТОРА В РОБОЧОМУ ПРОСТОРІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260646 <p>Промислові роботи широко використовують на сучасних підприємствах. Хоча висока повторюваність промислових роботів може задовольнити більшість потреб процесу, їх низька абсолютна точність позиціонування в робочому просторі не може задовольнити вимоги деяких високоточних завдань. Прикладом є те, що дія робота покладається на вибіркові дані в реальному часі, а не на змодельовані дані. Низька абсолютна точність робота до позиціонування в робочому просторі обладнання призводить до того, що робоча продуктивність значно відрізняється від очікуваної. Тож метою даної статті є аналіз розробленої програми підвищення точності позиціонування робота-маніпулятора в реальному часі за умови компіляції з програмами інтеграційних проєктів автоматизації.</p> <p>У статті розглянуто деформацію ланок, що є однією з виробничих похибок робота-маніпулятора. Дія прикладених зусиль на з'єднаннях і ланках може по-різному впливати на деформацію пози робота, а ці зміни складно врахувати за допомогою лінійної алгебри, тому останнім часом зріс попит на "офлайнове програмування", що дозволить змоделювати роботу робота-маніпулятора зі зміною у часі і матиме прийнятну ціну. Тому було розглянуто застосування штучних нейронних мереж на основі алгоритмів оптимізації для компенсації абсолютної похибки. Після аналізу існуючих технічних рішень було обрано генетичний алгоритм, що задовольняє умови простоти реалізації, зрозумілості, відсутність зайвих обчислень, гнучкість до використовуваних типів даних. Також в роботі представлено загальну схему алгоритмів оптимізації параметрів штучних нейронних мереж та ітеративний процес пошуку оптимальних значень гіперпараметрів із використанням генетичного алгоритму.</p> <p>Після вибору методу моделювання та алгоритму оптимізації, протестовано розроблений алгоритм на відкритому наборі даних. Отримані результати показали підвищення точності від 22 до 77&nbsp;% (точності позиціонування без застосування компенсаційної методики). Отже, в даній статті описано метод підвищення абсолютної точності позиціонування за умови компіляції з програмами інтеграційних проєктів автоматизації. Результатом роботи є програма, що заснована на вищезгаданому методі.</p> Олена Соколова Сергій Вислоух Віктор Антонюк Тетяна Клочко Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 69 76 10.20535/1970.63(1).2022.260646 ВИМІРЮВАЧ ЧАСТОТИ З АВТОМАТИЧНИМ ВИБОРОМ ДІАПАЗОНУ ВИМІРЮВАННЯ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260637 <p>Для вимірювання частоти вхідного сигналу, що змінюється в широкому діапазоні, застосовуються частотоміри з автоматичним вибором межі вимірювання. Вимірювачі частоти сигналів (частотоміри) становлять одну з найчисленніших груп серед вимірювальних приладів, що знайшли широке застосування у різних галузях техніки. Існує велика кількість частотомірів, в основу роботи яких покладено різні принципи. Разом з цим, досі актуальним залишається питання створення вимірювачів частоти зміни сигналу, в яких покладено принцип дії, відмінний від широко відомих систем.</p> <p>Метою цієї статті є розробка вимірювача частоти електричного сигналу з автоматичним вибором межі вимірювання, заснованого на новому принципі вимірювання частоти, що не використовувався раніше. Запропоновано підхід до побудови вимірювачів частоти з автоматичним вибором діапазону виміру. Вимірювання проводиться за допомогою низькочастотного однодіапазонного частотоміра. Попередньо формуються імпульси, що відпрацьовують частоту вхідного сигналу. Імпульси підраховуються на лічильнику, утвореному послідовно з'єднаними декадними лічильниками, протягом заданого часу, після чого за допомогою логічної схеми послідовно аналізуються стани виходів лічильників, починаючи з виходу, що відповідає максимальному коєфіцієнту розподілу. Аналіз проводиться з метою визначення виходу дільника, значення частоти на якому більше максимальної, що відповідає передостанньому розряду індикатора однодіапазонного низькочастотного частотоміра і не перевищує при цьому максимальну частоту, що відповідає його останньому розряду. Після цього вхід однодіапазонного низькочастотного частотоміра підключається до вибраного виходу лічильника та здійснюється зміна частоти з індикацією числа та автоматично вибраного діапазону. Запропоновано підхід до автоматичного виміру частоти вхідного сигналу, що змінюється в широких межах. Запропонований спосіб дозволяє, використовуючи прості та доступні засоби схемотехнічної побудови, виготовити частотомір з автоматичним вибором межі вимірювання.</p> <p>У подальшому запропонований частотомір може бути використаний під час виміру частоти сигналу від засобів неруйнівного контролю, що дозволить розширити асортимент технічних засобів, використаний під час виміру частоти сигналу від засобів неруйнівного контролю.</p> Григорій Тимчик Олександр Подолян Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 46 50 10.20535/1970.63(1).2022.260637 СИСТЕМИ ПОЗИЦІОНУВАННЯ ДЛЯ ДРОНІВ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬ ЦИФРОВІ КАМЕРИ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260632 <p>Безпілотні летальні апарати дуже важливі в повсякденному житті. Їх кількість збільшується з кожним днем, як і сфери їх використання. Тому стає необхідним автоматизувати їх політ з моменту вильоту до посадки. При ав-томатичному польоті безпілотники мають певні проблеми при вильоті, посадці та позиціонуванні. Проблема полягає у тому, що при посадці та вильоті необхідно забезпечити високу точність позиціонування, що є немож-ливим при використанні GPS, оскільки він може забезпечити точність лише в декілька метрів, чого не достатньо, а використання операторів хоч і є точним, але цей метод потребує використання якісних камер зі стабілізацією. Ці камери зі стабілізацією дуже важкі, тому корисне навантаження дронів зменшується, а також вони дуже до-рогі (зазвичай дорожче ніж сам дрон). Також, використання операторів при посадці та вильоті може призвести до катастрофи через людський фактор. Задача цієї статті полягає у створенні класифікаційної таблиці, аналізі методів посадки, оцінці їх переваг і недоліків, створенні рекомендацій до використання найбільш ефективної системи позиціонування, а також розробці нових методів позиціонування. В процесі роботи було розглянуто сучасні, а також найбільш розповсюджені методи позиціонування, здійснено критичний аналіз робіт, запропо-новано класифікацію систем позиціювання дронів, які забезпечують надійний зліт, посадку та доставку ванта-жів із застосуванням цифрових камер. Ця класифікація містить усі комбінації цифрових камер та джерел випро-мінювання, які можуть бути розташовані і на дроні, і на посадковому майданчику чи майданчику для доставки вантажу. Наведено приклади по кожній запропонованій в класифікації комбінації. Наводиться ґрунтовний ана-ліз переваг та недоліків кожної конфігурації цифрових камер та джерел випромінювання. Надано рекомендації щодо вибору найкращої системи позиціювання дронів. Основними недоліками розглянутих систем є складність алгоритмів, що робить системи дорожчими, а також ускладнює створення системи, що не виключає можливості зробити помилку при створенні системи. А це може призвести до аварії. Автори запропонували та обґрунтува-ли систему, яка застосовує три еталонних джерела випромінювання, які задають трикутник, оскільки це дає можливість оцінити відстань та кутові координати посадкової площадки.</p> Дмитро Аверін Володимир Боровицький Володимир Микитенко Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 20 25 10.20535/1970.63(1).2022.260632 АВТОМАТИЗОВАНИЙ РОЗРАХУНОК ОПТИЧНОЇ СИСТЕМИ ПАНКРАТИЧНОГО ПРИЦІЛУ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260634 <p class="Statya" style="text-indent: 21.3pt;"><span lang="UK">Запропоновано здійснювати автоматизований розрахунок багатолінзової оптичної системи панкратичного прицілу за допомогою одного із сучасних алгоритмів глобальної оптимізації, а саме адаптивного методу диференціяльної еволюції Коші. Оптична система, що розглядається, забезпечує видиме збільшення від 4<sup>×</sup> до 16<sup>×</sup> та кутове поле зору в просторі параметрів від 5,15° до 1,32°. Вона має діаметр вхідної зіниці 42 мм, віддалення вихідної зіниці в діапазоні 85...90 мм та максимальну довжину системи – 325&nbsp;мм. Приціл містить 14 лінз в 9-ти компонентах, виготовлених зі скла каталогу CDGM. У всіх станах панкратичної оптичної системи віньєтування променів повністю відсутнє. Для досягнення високої якості зображення, параметричний синтез прицілу здійснювався одночасно для п’яти проміжних станів, що відповідають видимому збільшенню 16<sup>х</sup>, 13<sup>х</sup>, 10<sup>х</sup>, 7<sup>х</sup> і 4<sup>х</sup>. Завдяки розробленому спеціалізованому програмному забезпеченню виконано експериментальну перевірку дієздатності такого підходу на прикладі автоматизованого розрахунку оптичної системи, аналогічної за своїми параметрами до комерційно доступних зразків. Практичне моделювання показало, що інтервал часу, потрібний на проведення безпосереднього автоматизованого розрахунку оптичної системи прицілу, становить біля 25 годин. Водночас, загальна кількість пошукових параметрів досягала 90. Середньоквадратичні значення кутових аберацій вихідних осьових пучків у всіх (п’яти) станах синтезованої панкратичної системи не перевищують 1 кутову хвилину у всьому спектральному діапазоні. Результати проведених досліджень свідчать про те, що реалізований в комп’ютерній програмі алгоритм розрахунку можна вважати ефективним інструментом, який здатний здійснювати автоматизований параметричний синтез складних панкратичних оптичних систем, що мають високу якість зображення. Алгоритм дозволяє визначати конструктивні параметри оптичних систем з урахуванням технічних вимог та обмежень, заданих конструктором.</span></p> В’ячеслав Сокуренко Олег Сокуренко Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 25 33 10.20535/1970.63(1).2022.260634 МЕТОД ЗМЕНШЕННЯ ДИСТОРСІЇ ВІДЕОРЕЄСТРАТОРА ПРИ ВИЯВЛЕННІ ДОРОЖНИХ ЗНАКІВ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260635 <p>Проблематика. Аналіз статистичних даних показує, що з року в рік автомобілів на дорогах загального користування становиться все більше, і, відповідно, збільшується кількість ДТП та підвищується ризик для кожного учасника дорожнього руху. Задля забезпечення безпеки дорожнього руху автовиробниками впроваджуються системи допомоги водієві та автомобілі з елементами автономного керування. Такі системи здатні аналізувати навколишнє середовище та у випадку небезпеки коректувати дії водія або брати керування транспортним засобом на себе. Зазвичай такі системи працюють за допомогою телевізійних систем, однією з вимог до яких є широкий кут поля зору. Однак основним недоліком ширококутних систем є велика дисторсія, тобто геометричне спотворення подоби між об’єктом та його зображенням.</p> <p>Мета дослідження: розробити простий метод зменшення дисторсії в автомобільному відеореєстраторі з великим кутовим полем зору за допомогою цифрового калібрування камери.</p> <p>Методика реалізації. Експериментальне дослідження телевізійної системи керування автомобілем та її калібрування.</p> <p>Результати дослідження. Розроблено простий метод зменшення дисторсії відеореєстратора при виявленні дорожних знаків внаслідок використання цифрового калібрування камери. Проведено експериментальне порівняння дисторсії ширококутної та звичайної телевізійної систем, виконано калібрування кожної та проведено аналіз знаходження дорожних знаків кожною системою.</p> <p>Висновки. Запропоновано простий метод зменшення дисторії в автомобільному відеореєстраторі з великим кутовим полем зору за допомогою цифрового калібрування камери. Доведено, що для цілей керування автомобілем можливе використання ширококутних телевізійних систем із подальшим їх калібруванням задля позбавлення геометричного спотворення між об’єктом та його зображенням.</p> В'ячеслав Стаднічук Валентин Колобродов Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-06-30 2022-06-30 63(1) 33 38 10.20535/1970.63(1).2022.260635 ВИКОРИСТАННЯ ВЕЙВЛЕТ ПЕРЕТВОРЕННЯ ПРИ АВТОНОМНОМУ ВИЗНАЧЕННІ ШИРОТИ МІСЦЕПОЛОЖЕННЯ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260617 <p>Автономне визначення широти місцеположення рухомих та нерухомих об’єктів являє собою або самостійну задачу, або частину задачі визначення початкового значення широти для роботи як платформних, так і безплатформних інерціальних навігаційних систем. Для вирішення цих задач необхідно мати інерціальний вимірювальний модуль (ІВМ) із принаймні трьома гіроскопами і трьома акселерометрами. При використанні ІВМ, виконаних за МЕМС технологією, вихідні сигнали мікромеханічних гіроскопів та акселерометрів мають значні шумові складові. Для фільтрації таких сигналів зазвичай використовують фільтри Калмана. Однак для цього необхідно знати, окрім точної математичної моделі чутливих елементів, ще багато їх апріорних випадкових характеристик.</p> <p>У статті були проведені дослідження з метою вивчення можливості використання вейвлет-перетворення для фільтрації вихідних сигналів мікромеханічних гіроскопів і акселерометрів ІВМ при автономному визначенні широти місцеположення. Особливістю використання вейвлет-перетворення для зашумлених неоднорідних сигналів є те, що в зв'язку зі зміною масштабу, вейвлети здатні виявити відмінність у характеристиках процесу на різних шкалах, а за допомогою зсуву можна проаналізувати властивості процесу в різних точках у всьому досліджуваному інтервалі. Саме завдяки властивості повноти цієї системи, можна здійснити відновлення процесу за допомогою зворотного вейвлет-перетворення. Експериментально підтверджено працездатність розробленого методу підвищення точності автономного визначення широти з ІВМ на основі мікромеханічних гіроскопів та акселерометрів. Проєкції кутової швидкості обертання Землі та гравітаційного прискорення були отримані з ІВМ, виконаного за МЕМС технологією. Після цього сигнали гіроскопів та акселерометрів ІВМ були відфільтровані, використовуючи вейвлети сімейства Добеші 10-го рівня, й усереднені. Ці сигнали було використано в обчислювальному алгоритмі для визначення широти місцеположення. Результати показали, що, на відміну від відомого фільтру Калмана, який майже не підвищував точність визначення широти, завдяки вейвлет-перетворенню й подальшому усередненню його результатів вдалося зменшити похибки визначення широти місцеположення майже вдвічі.</p> Вадим Аврутов Надія Бурау Олексій Гегельський Сергій Давиденко Олена Матвієнко Ольга Паздрій Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 5 10 10.20535/1970.63(1).2022.260617 СХЕМИ КОРЕКЦІЇ ГІРОМАГНІТНОГО КОМПАСУ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260624 <p>У зв'язку зі значним прогресом у вдосконаленні чутливих елементів приладів (гіроскопів, акселерометрів, магнітометрів), а також збільшеними можливостями обробки інформації обчислювальними засобами виникла необхідність у застосуванні сучасних досконалих алгоритмів побудови систем корекції гіромагнітного компасу.</p> <p>Об'єктом дослідження є схеми корекції: з адаптованим пропорційно-інтегрально-диференціальним (ПІД) регулятором, з регулятором з нечіткою логікою (Fuzzy controller), з фільтром Калмана для корекції гіроскопічного вимірювача за значеннями магнітного датчику курсу. Водночас, за основу для порівняння береться відома схема гіромагнітного компасу з моментною пропорційно-інтегральною корекцією. Розглядається згладжування коливальної помилки магнітного компаса, яка може бути переважаючою.</p> <p>Предмет дослідження - характеристики точності за усталеного режиму. Дослідження проводиться за умови моделювання роботи гіромагнітного компасу. Як характеристики корекції прийняті середня квадратична помилка (rms) і середнє значення помилки. Водночас, контролюється також перехідний процес початкової виставки. У досліджуваних алгоритмах застосовано нові рішення.</p> <p>У диференціальному каналі ПІД застосовано затримку на чверть періоду коливань, а коєфіцієнт передачі диференціального каналу налаштовується за частотою коливань. Подібне настроювання дозволяє майже повністю згладити коливальну помилку гіромагнітного компаса за умови компенсації коливальної помилки отриманим сигналом диференціального контура. У схемі з фільтром Калмана отримано оцінку помилки курсу перебуває у протифазі з помилкою. Після введення затримки оцінки на півперіоду коливань оцінка практично повністю відповідає помилці. Таким чином в приладному значенні курсу можна майже повністю усунути коливальну помилку.</p> <p>У статті показано, що всі три досліджувані схеми корекції показують кращі характеристики порівняно з відомою базовою схемою. Найбільшої точності можна досягти при застосуванні фільтра Калмана з необхідними налаштуваннями матриць збурення, вимiрювання та матриці початкових помилок.</p> <p>Найбільш простою для реалізації є схема з адаптованим ПІД-регулятором. Її характеристики близькі до схеми з фільтром Калмана.</p> <p>&nbsp;</p> Владислав Мелешко Валерій Романов Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 10 19 10.20535/1970.63(1).2022.260624 АНАЛІЗ СХЕМОТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ ПРИ ВИБОРІ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ДЛЯ КРОКУЮЧОГО РОБОТА-ГЕКСАПОДА http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260648 <p>У даній роботі розглядаються перетворювачі постійного струму для їхнього використання у системі живлення крокуючого робота – гексапода. Проблема перетворення енергії роботів такого класу є актуальною, оскільки від якості перетворення залежатиме час їхньої автономної роботи, що, у свою чергу, є важливим фактором, який впливає на спектр сфер застосування робота. Важливу роль у цьому, окрім джерел живлення, відіграє перетворюючий пристрій. Чим менші втрати він забезпечить у процесі експлуатації робота, тим довше робот зможе переміщуватися у просторі та виконувати корисну роботу.</p> <p>У зв'язку з цим був проведений аналіз існуючих схемотехнічних рішень - від найпростіших варіантів перетворювачів, побудованих на дискретних компонентах, до більш складних із застосуванням спеціальних мікросхем. На основі аналізу були виділені переваги та недоліки різних типів перетворювачів, безпосередньо для їх використання в системі живлення крокуючого робота – гексапода.</p> <p>Серед основних типів перетворювачів було виділено понижуючі, оскільки їх сучинник видатності вищій, ніж у підвищуючих. Крім цього, аналіз типів перетворювачів показав, що лінійні перетворювачі мають нижчий сучинник видатності, порівняно з імпульсними. У зв'язку з цим основний акцент у роботі зроблено саме на імпульсні перетворювачі.</p> <p>З останніх були виділені перетворювачі, побудовані з застосуванням спеціальних мікросхем, розроблених для їх використання у перетворювачах, оскільки порівняно з рештою схемотехнічних рішень, вони дозволяють отримати стабільний струм і напругу в широких діапазонах, крім цього мають можливість їх регулювання, що дозволяє легко тестувати на макеті робота різні сервоприводи без заміни перетворювача. Завдяки високим значенням вихідного струму для розробленого макета можна обійтися одним перетворювачем, що здешевлює та спрощує конструкцію загалом.</p> Ілля Платов Олексій Павловський Юлія Павловська Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 77 81 10.20535/1970.63(1).2022.260648 ПОХИБКИ ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РОЗДІЛЕННЯ ТЕПЛОВІЗОРІВ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260640 <p>Тепловізійні методи спостереження навколишнього середовища досить часто супроводжуються необхідністю кількісного визначення температурного розподілу на поверхнях об’єктів. У таких випадках суттєве значення має точність моделювання процесів перетворення інформації, які відбуваються в тепловізійних системах. Важливими є всі питання, що стосуються визначення температурного розділення тепловізорів. Експериментальні методи визначення температурного розділення в цьому сенсі є досить однозначними і добре відпрацьовані на практиці, а розрахункові методи досі доопрацьовуються і викликають зацікавленість наукової спільноти.</p> <p>Стаття присвячена розробці практичних методів розрахунку температурного розділення тепловізорів. Такі методи мають бути з одного боку достатньо точними, з іншого – досить простими для можливості використання в проєктних організаціях. Також розглянуто визначення похибки цих розрахунків. В основу розрахункової моделі покладено поняття еквівалентної шуму різниці температур NETD як найбільш загальної характеристики енергетичних перетворень у тепловізійних спостереженнях. Визначення NETD базується на використанні функції передачі сигналу тепловізора. Наведено спрощений варіант розрахункової методики і приклад визначення температурного розділення для тепловізора з мікроболометричним матричним приймачем випромінювання. Такі тепловізори наразі займають значну частину ринку і обчислення характеристик приладу з типовою специфікацією може зацікавити профільних фахівців. Показано вплив окремих елементів математичної моделі перетворень інформації на температурне розділення. Наприклад, із збільшенням температури фону температурне розділення зменшується. Аналіз запропонованої розрахункової моделі дозволив окреслити шляхи покращення (зменшення) температурного розділення. Особливістю розроблених методів є можливість їх використання для різних тепловізійних систем, наприклад, для поляризаційних тепловізорів.</p> Валентин Колобродов Володимир Микитенко Григорій Тимчик Микита Колобродов Богдан Сокол Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 51 57 10.20535/1970.63(1).2022.260640 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ДЛЯ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260643 <p>При побудові автоматичних і автоматизованих систем керування технологічними процесами широко використовуються потенціометричні сенсори. У потенціометричних сенсорах вихідним сигналом є опір, значення якого залежать від величини вхідного сигналу. В якості вхідного сигналу, зазвичай використовується напруга, струм, цифровий код, кут обертання, переміщення або інший сигнал. На практиці часто виникає завдання імітації сигналу, що надходить з вбудованого потенціометричного сенсора. Для імітації сигналу вбудованого сенсора може бути використаний додатковий потенціометричний сенсор, що дозволяє задати необхідне значення опору за допомогою зміни будь-якого зовнішнього параметра.</p> <p>Виготовлений діючий макет перетворювача напруги в опір, що дозволяє імітувати потенціометричний датчик стану контрольованої системи, проведено експериментальне визначення його передавальної характеристики за різних температур навколишнього середовища. В основу макета покладено двоканальну схему перетворення, що включає джерело оптичного випромінювання та оптично пов'язані з ним два фоторезистори. Один фоторезистор підключений до стабілізатора струму, а напруга на ньому аналізується схемою стеження, яка змінює яскравість джерела оптичного випромінювання з урахуванням значення керуючої напруги. Передавальна характеристика перетворювача на початковій ділянці має зону нечутливості, за якою слідує прямолінійна ділянка. У межах зони нечутливості зміна вхідної напруги не спричиняє зміни вихідного опору. Величина зони нечутливості обумовлюється максимальною напругою на лампі розжарювання, що визначає її яскравість, а також мінімально можливим опором освітленого використовуваного фоторезистора. У межах прямолінійної ділянки вихідний опір перетворювача лінійно пов'язаний з величиною вхідної напруги, похибка перетворення не перевищує 0,6&nbsp;% за температури навколишнього середовища 20°&nbsp;С. При зменшенні температури до -20°&nbsp;С похибка перетворення зростає до 7&nbsp;%, що обумовлено відмінностями у температурних похибках використовуваних у макеті фоторезисторів.</p> Діана Півторак Олексій Павловський Сергій Цибульник Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 58 63 10.20535/1970.63(1).2022.260643 ОСОБЛИВОСТІ РОБОТИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА ВИТРАТИ ЗІ СКЛАДНОЮ ТРАЄКТОРІЄЮ ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПРОМЕНЮ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260645 <p>Для вимірювання витрат паливно-енергетичних ресурсів застосовуються різні методи, що зумовлюють широку номенклатуру вимірювальних приладів. Через забезпечення високої точності вимірювання, широкого діапазону вимірюваних витрат, відсутність додаткових втрат напору и простоту конструкції, широкого застосування у вимірювальній практиці набувають прилади, що базуються на ультразвукових методах вимірювання. Такі прилади легко інтегруються до автоматизованих систем збору і передачі інформації. Суттєвою проблемою при застосуванні одноканальних ультразвукових вимірювачів є асиметричність потоку вимірюваного середовища, що успішно вирішується застосуванням багатоканальних перетворювачів витрати.</p> <p>До недоліків багатоканальних ультразвукових перетворювачів витрати слід віднести значне ускладнення конструкції гідравлічного каналу, необхідність у використанні більш складних математичних алгоритмів обробки отриманого вихідного сигналу, що вимагає застосування швидкодіючих електронних елементів, насамперед – мікропроцесорів.</p> <p>Альтернативою багатоканальному вимірюванню постає застосування перетворювача з багаторазовим відбиттям одного вимірювального променю від стінки вимірювального тракту.</p> <p>Метою роботи є побудова математичної моделі ультразвукового перетворювача витрати зі складною траєкторією вимірювального променю. Для дослідження обрано схему із зондуванням по трьох хордах (при цьому проекції хорд на переріз вимірювальної ділянки утворюють рівносторонній трикутник), що реалізує час-імпульсний метод вимірювання, тобто передбачає визначення витрати за різницею часу проходження вимірювального променю за потоком та проти нього. Отримано аналітичний вираз характеристики перетворення для випадку декількох відбиттів променю в різних площинах.</p> <p>Авторами відтворено гідравлічну частину досліджуваного перетворювача витрати, із застосуваням імітаційного моделювання, реалізованого на підґрунті методу кінцевих елементів, здійснено моделювання роботи перетворювача у діапазоні вимірюваних витрат за умов ідеального сформованого профілю швидкості потоку газу у вхідному перерізі перетворювача, що підтвердило відсутність впливу елементів вимірювальної схеми (відбивачів променю) на профіль потоку та траєкторію вимірювального променю<strong>.</strong></p> Анна Писарець Олеся Драчук Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 63 68 10.20535/1970.63(1).2022.260645 ЗАСТОСУВАННЯ ТРИХВИЛЬОВОЇ ГЕТЕРОДИННОЇ ІНТЕРФЕРОМЕТРІЇ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ТОВЩИНИ НАНОРОЗМІРНИХ ШАРІВ У ПРОЦЕСІ ЇХ НАПИЛЕННЯ http://visnykpb.kpi.ua/article/view/260636 <p>У роботі запропоновано новий метод поточного вимірювання товщини шару оптичних плівок у процесі їх нанесення, зокрема методом вакуумного напилення. Такі плівки серед іншого використовуються для створення різноманітних приладів опто­електроніки, а також в оптичних наносенсорах для лабораторних досліджень у хімічній, фармацевтичній промисловості, для екологічного моніторингу оточуючого середовища.</p> <p>Товщина шару оптичного матеріалу, так само, як і показник заломлення, впливають на фазовий зсув&nbsp; оптичного випромінювання. Обґрунтовано новий метод вимірювання фази лазерного променю, який базується на гетеродинній інтерферометрії. Запропонований нами підхід – це трихвильова гетеродинна інтерферометрія (ТГІ), інакше – TWI (three waves interference). Метод ТГІ розроблено для критичного збільшення чутливості до малих амплітуд коливань лазерних допплерівських віброметрів (ЛДВ) та підвищення їх завадозахищеності. В інтерференційних вимірювачах товщини оптичних плівок, в рефрактометрах так само, як і в ЛДВ, досліджуваним параметром є фазовий зсув dj зондувального оптичного випромінювання. Тому наробки ТГІ в ЛДВ можуть бути застосовані і при вимірюванні фазового зсуву.</p> <p>На підставі аналізу математичної моделі ТГІ отримано аналітичні залежності вихідного сигналу трихвильового гетеродинного інтерферометра від фазового зсуву, зокрема, а також товщини шару оптичних плівок та показника їх заломлення. Результати моделювання показують, що для електроннооптичної апаратури, що забезпечує похибку лише до 10&nbsp;% абсолютна похибка вимірювання фазового зсуву dj, порівняно з класичним гетеродинним інтерферометром, може бути зменшена у 10<sup>3</sup> разів. Щодо товщини шару оптичного покриття, то теоретично абсолютна чутливість вимірювання може сягати лише кількох десятків ангстрем.</p> <p>У роботі також проаналізовано результати експериментів із застосування ТГІ в ЛДВ. Висновки свідчать про чутливість до зміни товщини оптичного проміжку до 10<sup>-4</sup> мкм. Недоліком пропонованого методу є його нелінійність, і, як наслідок, обмежений лінійний діапазон. Обговорюються напрями розширення лінійного діапазону.</p> Василь Лендєл Ірина Степахно Леонід Яровой Авторське право (c) 2022 CC BY 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 2022-07-04 2022-07-04 63(1) 39 45 10.20535/1970.63(1).2022.260636