Вісник Київського політехнічного інституту. Серія Приладобудування

ВПЛИВ МОРФОЛОГІЇ ГРАФІТОВОЇ ФАЗИ НА МЕХАНІЗМИ ЗНОСУ pCBN ІНСТРУМЕНТУ ПРИ ВИСОКОШВИДКІСНІЙ СУХІЙ ОБРОБЦІ ЧАВУНІВ

Ігор Коваленко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті наведено комплексний системний аналіз трибохімічних і термомеханічних процесів, що відбуваються у зоні різання при високошвидкісній сухій обробці чавунів різної структури із застосуванням інструментів з полікристалічного кубічного нітриду бору (pCBN). Актуальність дослідження зумовлена зростанням вимог до продуктивності та надійності обробки відповідальних деталей із сірих, високоміцних та чавунів з вермикулярним графітом в умовах відмови від мастильно охолоджувальних середовищ. Метою роботи є встановлення впливу морфології графітової фази на формування контактних умов у зоні різання та визначення домінуючих механізмів зношування pCBN інструменту.

Методологічну основу дослідження становить узагальнення експериментальних даних провідних наукових груп за період 2020–2025 рр., отриманих при високошвидкісному точінні чавунів із різною формою графіту, з використанням сучасних методів аналізу, зокрема SEM, EDX, SIMS та чисельного FEM моделювання. Показано, що морфологія графітових включень істотно впливає на температурно силовий стан у зоні різання, умови тертя та інтенсивність теплоутворення.

Встановлено, що при обробці сірого чавуну з пластинчастим графітом формується суцільна захисна графітова трибоплівка, яка виконує функцію дифузійного бар’єра та забезпечує стабільний абразивний характер зношування. Для високоміцних чавунів із кулястим графітом характерним є розвиток дифузійного зносу, зумовленого хімічною взаємодією між pCBN та залізною матрицею при локальних температурах понад 1100 °C. Обробка чавунів з вермикулярним графітом супроводжується динамічно нестабільним тепловим режимом, що призводить до розвитку термомеханічної втоми різальної кромки. Отримані результати дозволяють обґрунтувати раціональний вибір складу та зв’язки pCBN інструменту залежно від типу чавуну та умов високошвидкісної обробки.

ОЦІНКА БІОЛОГІЧНОЇ СТАБІЛЬНОСТІ КООРДИНАТ РУХУ ПАЦІЄНТА ПРИ РОЗСІЯНОМУ СКЛЕРОЗІ ТА ХВОРОБІ ПАРКІНСОНА

Володимир Скицюк, Тетяна Клочко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Раннє визначення нейропатологій є критично важливим для збереження якості життя пацієнта та підвищення ефективності медичної допомоги. Багато захворювань нервової системи, зокрема Розсіяний склероз та Хвороба Паркінсона, мають поступовий і часто малопомітний початок. На ранніх стадіях симптоми можуть бути незначними або неспецифічними, однак саме в цей період втручання є найбільш ефективним.

Своєчасна діагностика дозволяє розпочати лікування до розвитку незворотних змін у центральній нервовій системі. Це сприяє уповільненню прогресування хвороби, зменшенню вираженості симптомів та відтермінуванню інвалідизації. Крім того, раннє виявлення дає можливість індивідуалізувати терапію, підібрати оптимальні медикаментозні та реабілітаційні стратегії, а також контролювати їх ефективність у динаміці.

У статті розглянуто підходи до оцінювання біологічної стабільності координат руху пацієнтів із розсіяним склерозом та хворобою Паркінсона як важливого показника функціонального стану центральної нервової системи. Обґрунтовано актуальність використання кількісних методів аналізу моторної активності для ранньої діагностики, моніторингу прогресування захворювань і оцінки ефективності терапії. Запропоновано методику аналізу моделі координат руху з використанням показників, що дозволяють виявляти приховані зміни у динаміці рухових процесів.

Особливу увагу приділено визначенню параметрів стабільності, варіабельності та регулярності руху, які характеризують ступінь нейромоторного контролю. Проведено порівняльний аналіз показників у пацієнтів із різними стадіями захворювань, що дало змогу виявити характерні патерни порушень координації. Показано, що при розсіяному склерозі спостерігається підвищена варіабельність і фрагментованість рухів, тоді як для хвороби Паркінсона характерні зниження амплітуди та зростання ригідності рухових траєкторій.

Отримані результати підтверджують доцільність використання запропонованого підходу як об’єктивного інструменту оцінювання біологічної стабільності руху пацієнта з нейропатологіями. Метод може бути інтегрований у системи телемедицини та реабілітаційні платформи для персоналізованого супроводу пацієнтів. Перспективи подальших досліджень полягають у розширенні вибірки, вдосконаленні алгоритмів аналізу та застосуванні методів машинного навчання для підвищення точності діагностики.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ АДАПТИВНИХ АЛГОРИТМІВ ОБРОБЛЕННЯ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ДАНИХ В АВТОМАТИЗОВАНІЙ СИСТЕМІ КОНТРОЛЮ ПАРАМЕТРІВ МІЖБЛОКОВИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ З’ЄДНАНЬ

Олег Буковський, Сергій Вислоух — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглянуто задачу порівняльного оцінювання алгоритмів оброблення вимірювальних даних в автоматизованій системі контролю параметрів міжблокових електричних з’єднань, призначеній для випробування кабельних і джгутових виробів у виробничих умовах. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю одночасного забезпечення високої точності визначення електричних параметрів, стійкості до завад, повторюваності результатів, швидкодії контролю та достовірного виявлення дефектних станів. За використання прямого порогового підходу без адаптивного уточнення оцінок ефективність контролю знижується під впливом шумів вимірювального тракту, нестабільності контактів, паразитних зв’язків і технологічного розкиду параметрів виробів.

Метою роботи є порівняльне оцінювання алгоритмів оброблення вимірювальних даних для визначення найбільш доцільного підходу з погляду точності, повторюваності, швидкодії, чутливості до дефектів і стійкості результатів в автоматизованій системі контролю параметрів міжблокових електричних з’єднань. Для досягнення поставленої мети виконано експериментальне порівняння чотирьох алгоритмічних варіантів: базового режиму без адаптивного уточнення оцінок, рекурсивного квадратичного оцінювання RLS, ітераційної оптимізації параметрів за методом Adam та нелінійної параметричної ідентифікації на основі Levenberg–Marquardt. Дослідження проводили на єдиній апаратній платформі для силового, сигнального та комбінованого джгутів у серії контрольованих випробувань із різними типами дефектів.

За результатами дослідження встановлено, що адаптивне оброблення вимірювальних даних забезпечує істотне покращення метрологічних і експлуатаційних характеристик системи порівняно з базовим режимом. Для силових джгутів найбільш доцільним виявився алгоритм RLS, який забезпечив найкращу повторюваність і максимальний інтегральний показник ефективності. Для сигнальних і комбінованих джгутів найкращі результати за сукупністю критеріїв продемонстрував алгоритм Levenberg–Marquardt. Алгоритм Adam підтвердив доцільність використання як прискореного режиму, особливо для комбінованих виробів, коли важливо мінімізувати тривалість циклу контролю. Практичне значення роботи полягає в обґрунтуванні алгоритмічного профілювання автоматизованої системи контролю залежно від типу виробу та характеру домінувальних дефектів.

МОДЕЛЮВАННЯ АЛГОРИТМІВ КЛАСИФІКАЦІЇ ОБ’ЄКТІВ НА ОСНОВІ ДАНИХ ЛАЗЕРНОГО СКАНУВАННЯ

Сергій Цибульник, Владислав Шелемаха — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Сучасна концепція розвитку агропромислового комплексу базується на впровадженні високоточних автономних роботизованих систем, які здатні здійснювати прецизійний моніторинг багаторічних насаджень. Ключовим завданням у цьому контексті є створення цифрових двійників садів з інтенсивною рослинністю у реальному часі. Технологія лазерного сканування забезпечує отримання щільних тривимірних хмар точок, проте складність архітектури крон дерев, наявність технічних конструкцій та оклюзії створюють значні перешкоди для автоматизованої інтерпретації виміряних даних. Необхідність розроблення робастних математичних моделей для семантичної сегментації у таких середовищах формує актуальність даної роботи. Метою дослідження є моделювання алгоритмічної основи для класифікації структурних елементів саду за даними лазерного сканування. Методологічну основу роботи складає поєднання методів RANSAC (Random Sample Consensus) для робастного відокремлення площини земної поверхні від цільових об'єктів та DBSCAN (Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise) для семантичного групування вегетативної маси та ідентифікації вертикальних структур. Для експериментальної перевірки роботи алгоритмів використано відкритий багатосценовий набір даних HOPS, що містить хмари точок (500 000 і більше у межах кожної сцени) інтенсивного яблуневого саду з високим рівнем геометричної складності. Математичні моделі реалізовано на мові Python 3.10 із використанням спеціалізованих бібліотек Open3D та NumPy. Виявлено критичні зони деградації точності, які пов’язані з морфологічною подібністю вертикальних гілок до бетонних опор та впливом лазерних оклюзій. Результати моделювання дозволяють генерувати високоточні карти густини листкової поверхні та глибини крони.

БІОІНСПІРОВАНИЙ МЕТОД ВИЯВЛЕННЯ ФРОНТАЛЬНОГО НАБЛИЖЕННЯ БПЛА В УМОВАХ ОБМЕЖЕНИХ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ РЕСУРСІВ

Юрій Юхименко, Наталія Стельмах — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглядається та вирішується одна з найбільш складних кінематичних проблем сучасного візуального трекінгу - своєчасне виявлення безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що рухаються суворо фронтально назустріч оптичному сенсору (looming effect або ефект насування). Доведено, що традиційні алгоритми оптичного потоку, які обчислюють швидкість об'єкта на основі його бокового зміщення на площині матриці камери, є фундаментально неефективними для подібних траєкторій через відсутність поперечного руху. Метою даного дослідження є розробка оптимізованого математичного та алгоритмічного забезпечення для систем комп'ютерного зору, що здатні фіксувати загрозу лобового зіткнення без використання ресурсоємних методів машинного навчання та важких згорткових нейромереж (CNN).

Для досягнення поставленої мети запропоновано використання біоінспірованих математичних моделей, що імітують принципи роботи зорової системи комах, зокрема нейрона виявлення руху великих обʼєктів сарани (LGMD) та нейронів дрозофіли (LPLC2). В основі розробленого методу лежить аналіз дивергенції оптичного потоку. Показано, що критичний параметр безпеки, час до зіткнення (Time-to-Collision, TTC) може бути безперервно та точно оцінений як математичне відношення поточного кутового розміру об'єкта на матриці до швидкості розширення цього кутового розміру, незалежно від реальних фізичних габаритів БПЛА чи точної відстані до нього.

Наукова новизна роботи полягає в адаптації та оптимізації алгоритму латерального гальмування для апаратних платформ, що мають критичні обмеження щодо габаритів, ваги та енергоспоживання (SWaP-обмеження). Розроблений чотириетапний конвеєр обробки відеопотоку (часова похідна, просторове латеральне гальмування, нелінійна активація з бінаризацією та оцінка TTC) реалізований виключно через оптимізовані векторизовані просторово-часові матричні операції. Механізм латерального гальмування, який реалізується через двовимірну згортку зі спеціально підібраним ваговим ядром, дозволяє ефективно ігнорувати глобальний фоновий шум, спричинений вібраціями або власним рухом камери, і водночас різко підсилювати корисний сигнал від контурів цілі, що швидко розширюються.

Практична цінність запропонованого рішення полягає у забезпеченні можливості обробки високочастотного відеопотоку в масштабі реального часу на бюджетних мікрокомп'ютерах загального призначення класу Raspberry Pi (архітектура ARM Cortex) без необхідності залучення додаткових тензорних прискорювачів (NPU) або потужних графічних процесорів. Апаратна реалізація системи дозволяє обчислювати кінематичні параметри загрози та миттєво генерувати логічні керуючі тригери через апаратні інтерфейси (GPIO) для активації виконавчих механізмів систем активної безпеки або автономного ухилення. Математичне моделювання динаміки розширення кутового розміру підтверджує надійність запропонованого критерію TTC для диференціації реальної загрози зіткнення від сталого фону.

ОСОБЛИВОСТІ IoT ТЕХНОЛОГІЙ, ЩО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ В СИСТЕМАХ ВИМІРУ ЕНЕРГОНОСІЇВ

Анна Писарець, Олександр Писарець — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Стрімкий розвиток інформаційних технологій сприяє створенню інформаційно-вимірювальних систем, які дозволяють поєднати вимірювання та передачу їх результатів на відстань, що у свою чергу дозволяє здійснювати їх оперативну обробку та аналіз, в тому числі, у реальному часі.

Передача вимірювальної інформації здійснюється застосуванням мережних технологій. Серед яких усе більшої популярності набуває Інтернет Речей (Internet of Things – IoT).

Застосування IoT технологій дозволяє автоматизувати процеси у різних галузях діяльності людини, зокрема, при видобутку енергоресурсів, у енергетиці, житлово-комунальному господарстві, освіті, медицині, промисловості, торгівлі, транспорті, логістиці, сфері обслуговування тощо. Їх застосовують у системах керування освітленням вулиць, для моніторингу параметрів атмосфери, контролю параметрів ґрунту тощо.

Метою роботи є дослідження можливостей застосування технологій IoT для побудови систем обліку енергоносіїв.

Завданням таких систем є, з одного боку, збирання, передача, обробка та аналіз показань вимірювальних приладів, з іншого – поєднання різноманітних первинних перетворювачів для вимірювання та аналізу параметрів навколишнього середовища і технологічних процесів, що дозволяє здійснити всебічний аналіз ситуації і сприяє прийняттю оптимального рішення.

Створення автоматизованих систем обліку енергоносіїв слугує зручним робочим інструментом для отримання оперативної та достовірної інформації, що забезпечується автоматичним та фактично одночасним опитуванням усіх віддалених приладів, можливістю аналізувати поточні дані у вигляді таблиць, графіків, діаграм, а також виключенням впливу «людського фактору» при зчитуванні та обробці даних.

У роботі розглянуто побудову автоматизованих систем обліку енергоносіїв; виявлено особливості побудови систем із застосуванням різних бездротових технологій; здійснено порівняльний аналіз систем, побудованих на підґрунті бездротових технологій; оцінено їх переваги та обмеження застосування; обґрунтовано рекомендації по створенню.

МЕТОД КОМПЕНСАЦІЇ ВПЛИВУ ПОТУЖНОСТІ ТЕРМІСТОРА НА ТЕМПЕРАТУРУ ЙОГО САМОРОЗІГРІВУ

Сергій Матвієнко, Григорій Тимчик — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Роботу присвячено вдосконаленню систем і пристроїв вимірювання коефіцієнта теплопровідності речовин і матеріалів, визначення складу речовин за їх теплопровідністю, що використовують метод прямого підігріву термістора. Розглянуто вплив потужності розсіювання термістора на точність вимірювання температури його саморозігріву. Для компенсації цього впливу розроблено алгоритм обробки даних вимірювання температури саморозігріву термістора. Оцінку ефективності запропонованого методу за розробленим алгоритмом виконано за допомогою розробленої математичної моделі в середовищі MATLAB Simulink. Виконано структурно-функціональний синтез системи вимірювання температури саморозігріву термістора, яка складається з таких модулів і підсистем: модуля імітації теплових процесів, що відбуваються при нагріванні термістора, електричної схеми вимірювального каналу та підсистем запропонованого алгоритму обробки даних вимірювань. Розроблено та обґрунтовано структурно-функціональні схеми програмних підсистем для реалізації алгоритму компенсації впливу потужності термістора на його температуру саморозігріву. Розроблено та обґрунтовано схему вимірювального каналу. Запропоновано алгоритм компенсації впливу потужності термістора на точність вимірювання температури його розігріву. Реалізація запропонованого алгоритму компенсації впливу потужності термістора на температуру його саморозігріву надає можливість забезпечувати високу точність вимірювання (до 0,06 К(RMS) та значно спростити процедуру обробки даних вимірювання та процедуру градуювання пристроїв.

КЛАСИФІКАЦІЯ РИЗИКІВ ТА ІНДИКАТОРІВ ВИЯВЛЕННЯ ВІДМОВ У СИСТЕМАХ НАВЧАННЯ ЗА ДЕМОНСТРАЦІЄЮ ДЛЯ ПРОМИСЛОВИХ РОБОТІВ-МАНІПУЛЯТОРІВ

Юрій Сенчук, Федір Матіко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглянуто процес формування програм руху промислових роботів-маніпуляторів у системах навчання за демонстрацією (Learning from Demonstration, LfD). Показано, що попри ефективність LfD-підходів для скорочення часу програмування та підвищення гнучкості роботизованих технологічних процесів, їх практичне впровадження ускладнюється багатоступеневим перетворенням демонстрацій оператора у виконувану програму керування. У межах цього процесу похибки можуть накопичуватися, залишатися невиявленими під час локальної перевірки та проявлятися на пізніх стадіях верифікації, генерації програмного коду або безпосереднього виконання руху маніпулятором. Це створює потребу в систематизації ризиків не лише для окремих алгоритмічних процедур, а й для всієї послідовності формування програми руху.

Авторами виділено 10 послідовних етапів формування програми руху – від постановки вимог і отримання демонстрацій до генерації програмного коду та допуску програми до виконання на реальному роботі-маніпуляторі. Зазначена послідовність охоплює роботу з демонстраційними даними, представлення траєкторії, кінематичні та часові перетворення, перевірку обмежень, симуляційну верифікацію і формування керуючої програми. Виконано аналіз та систематизовано джерела ризиків, потенційні відмови, індикатори їх виявлення та можливі форми пізнього прояву відхилень в межах кожного етапу. За результатами аналізу сформовано класифікацію характерних ризиків, індикаторів раннього виявлення та можливих пізніх проявів похибок і відмов. Розроблено матрицю ймовірних проявів відхилень (відмов) залежно від етапу їх виникнення. Вона ілюструє можливість міжетапного накопичення похибок під час розроблення програми робота та дає змогу простежити зв’язок між етапом виникнення відхилення і стадією, на якій його наслідки можуть стати помітними. Отримані результати можуть бути використані під час проєктування LfD-систем, розроблення процедур офлайн-верифікації та засобів контролю надійності й безпечності роботизованих технологічних процесів.

ІНТЕГРОВАНА СИСТЕМА МОНІТОРИНГУ ЗАХВОРЮВАНЬ РОСЛИН ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ БПЛА, РОБОТИЗОВАНИХ ПЛАТФОРМ І НЕЙРОМЕРЕЖ

Андрій Нагорний, Наталя Безугла — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглянуто проблему автоматизованого моніторингу захворювань сільськогосподарських культур у польових умовах із використанням безпілотних літальних апаратів. Показано, що більшість існуючих рішень орієнтована насамперед на виявлення захворювання за окремими зображеннями, тоді як питання подальшого уточнення діагнозу, повторного огляду проблемної ділянки та визначення подальших дій після виявлення хвороби розглядаються значно рідше. Окрему складність становлять захворювання стеблового типу, зокрема склеротиніоз, для яких зйомка лише з верхнього ракурсу не завжди дозволяє своєчасно зафіксувати ранні ознаки ураження. На основі цього запропоновано структуру автоматизованої системи, що поєднує БПЛА для первинного огляду, з подальшою геоприв’язкою точки інтересу, наземний модуль для додаткового дообстеження у разі захворювань стеблового типу та центральний обчислювальний модуль для обробки даних і прийняття рішень щодо обробки уражених зон. Такий підхід дає змогу поєднати швидкий огляд великих площ із повітря та більш точне дообстеження рослин із бічного ракурсу, що особливо важливо для діагностики уражень, які погано візуалізуються зверху. У межах експериментального дослідження реалізовано прототип класифікатора на основі згорткової нейронної мережі EfficientNetV2S із використанням підходу transfer learning. Для підвищення якості навчання застосовано аугментацію зображень та метод генерації псевдонегативних прикладів. Отримані результати підтвердили перспективність використання згорткових нейронних мереж для автоматизованої класифікації стану рослин, а також доцільність поєднання аерозйомки та наземного дообстеження в межах єдиної системи моніторингу. Запропонований підхід може бути використаний як основа для подальшого створення інтелектуальної системи виявлення та локальної обробки осередків захворювань у польових умовах у межах задач точного землеробства.

РОЗРОБЛЕННЯ ТА ТЕОРЕТИЧНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ КОНТРОЛЮ ІМПУЛЬСНИХ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНИХ ПРОЦЕСІВ У ПРИВИБІЙНІЙ ЗОНІ СВЕРДЛОВИН ВИДОБУТКУ ВУГЛЕВОДНІВ

В'ячеслав Бут; Вячеслав Туз — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглянуто розроблення та теоретичне дослідження інформаційно-вимірювальної системи контролю імпульсних електрогідравлічних процесів у привибійній зоні свердловин видобутку вуглеводнів. Актуальність роботи зумовлена необхідністю підвищення ефективності дії на привибійну зону пласта, забезпечення стабільності режимів імпульсного електрогідравлічного впливу та отримання достовірної вимірювальної інформації про перебіг швидкоплинних процесів у складних умовах свердловинної експлуатації. Особливу увагу приділено п’єзоелектричним вимірювальним сенсорам, як одним з основних компонентів розроблюваної системи, оскільки саме вони забезпечують реєстрацію короткочасних змін тиску, хвильових збурень і динамічних навантажень, що виникають під час імпульсної дії. Обґрунтовано доцільність використання таких сенсорів з урахуванням їх високої швидкодії, достатньої чутливості, широкого частотного діапазону та придатності до роботи в умовах значних механічних і гідродинамічних впливів. Запропоновано структурний підхід до побудови інформаційно-вимірювальної системи, який передбачає застосування первинних п’єзоелектричних перетворювачів, вузлів підсилення та фільтрації сигналів, засобів аналого-цифрового перетворення, програмованого логічного контролера та програмно-аналітичного модуля оброблення результатів. У межах теоретичного дослідження проаналізовано вплив параметрів імпульсу, характеристик вимірювального каналу та властивостей контрольованого середовища на точність і інформативність реєстрованих сигналів. Показано, що застосування п’єзоелектричних сенсорів у складі такої системи створює передумови для підвищення на 18-22 % точності контролю амплітудно-часових характеристик процесу, розширення можливостей моніторингу технічного стану (збільшення діапазону вимірюваних тисків на 15-20 % та швидкості вимірювання – на 23-28 %) та подальшої реалізації адаптивного керування електрогідравлічним впливом у привибійній зоні свердловин.

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА РАННЬОГО ВИЯВЛЕННЯ ПОЖЕЖІ

Олександр Повшенко, Євген Зайцев — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Розробка автоматизованих систем пожежної безпеки є надзвичайно важливою, адже своєчасне виявлення осередків загорянь рятує життя та зменшує збитки. У роботі розглянуто розробку автоматизованої системи раннього виявлення пожежі на базі платформи ESP32 з використанням технологій інтернету речей. Запропоновано використання мультисенсорного підходу для компенсації похибок газового сенсору MQ-2. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю підвищення ефективності систем пожежної безпеки в умовах обмежених ресурсів вбудованих пристроїв та високих вимог до точності і швидкодії. Запропонована система поєднує можливості моніторингу концентрації диму та газів, температури і вологості повітря, що дозволяє комплексно оцінювати стан середовища та виявляти ознаки займання на ранніх стадіях.

Запропоновано алгоритм обробки даних, що включає фільтрацію сигналів, температурно-вологісну компенсацію, формування адаптивного порогу на основі статистичних параметрів та аналізу динаміки змін сигналу. Особливістю запропонованого підходу є використання комбінованого алгоритму прийняття рішень, який враховує не лише абсолютні значення параметрів, але й швидкість їх зміни. Це дозволяє більш точно виявляти осередки загорянь на початковій стадії пожежі, коли концентрація продуктів горіння ще невисока, але спостерігається тенденція до її зростання. З метою підвищення надійності системи введено декілька рівнів небезпеки, кожен з яких відповідає певному діапазону значень контрольованих параметрів.

Архітектура системи базується на концепції розподілених IoT-рішень із інтеграцією периферійної обробки даних (edge computing), що забезпечує зниження затримок, підвищення швидкодії та автономності функціонування. Хмарний рівень (cloud computing) реалізує централізоване зберігання, обробку та візуалізацію даних у реальному часі, а також забезпечує віддалений доступ користувачів до системи. Розроблена система підвищує точність виявлення пожеж і зменшує хибні спрацювання, підтверджуючи ефективність мультисенсорного аналізу та адаптивних алгоритмів.

ФУНКЦІОНАЛІЗАЦІЯ ПОВЕРХНІ НАНОДРОТІВ ЗА ДОПОМОГОЮ НАНОМАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ВУГЛЕЦЮ ДЛЯ ФОТОВОЛЬТАЇКИ

Дарʼя Хомякова, Вікторія Коваль , Ярослав Ліневич, Михайло Душейко — вт, 26 тра 2026 00:00:00 +0300

Попри розвиток фотовольтаїки, традиційні кремнієві сонячні елементи мають обмежену ефективність і схильні до деградації під час тривалої експлуатації, що зумовлює потребу в нових підходах до модифікації їхніх властивостей. Перспективним рішенням є використання масивів кремнієвих нанониток із розвиненою поверхнею для покращеного поглинання світла. Водночас така структура характеризується високою концентрацією поверхневих дефектів, які спричиняють рекомбінаційні втрати носіїв заряду та знижують ефективність пристроїв. У роботі виготовлено сонячні елементи на основі масиву кремнієвих нанониток із хімічно функціоналізованою поверхнею. Масив нанониток формували методом метало-стимульованого хімічного травлення кремнієвих підкладок із подальшою модифікацією поверхні шляхом кислотного або лужного травлення. Формування p-n переходу здійснювали методом термічної дифузії фосфору, тоді як фронтальні та тильні контакти створювали вакуумним осадженням металевих шарів. Функціоналізацію поверхні проводили шляхом нанесення вуглецевих наноматеріалів – фулерену, графену та вуглецевих нанотрубок – із використанням методів крапання та занурення з відповідних розчинів. Морфологію та елементний склад отриманих структур досліджували за допомогою сканувальної електронної мікроскопії у поєднанні з енергодисперсійним аналізом. Електричні та фотоелектричні характеристики визначали на основі темнових і навантажувальних вольт-ампених характеристик. Проведено порівняльний аналіз впливу типу попередньої хімічної обробки та способу нанесення вуглецевих наноматеріалів на властивості структур. Показано, що вибір умов хімічної обробки поверхні та тип вуглецевого модифікатора істотно впливають на бар’єрні характеристики p-n переходу, рівень поверхневої рекомбінації та фотоелектричні параметри сонячних елементів. Отримані результати дозволяють визначити технологічні чинники, що забезпечують зниження рекомбінаційних втрат і підвищення ефективності кремнієвих сонячних елементів на основі масивів нанониток.

ДВОКАНАЛЬНИЙ ТЕПЛОВІЗОР З ПОЛЯРИМЕТРИЧНИМ КАНАЛОМ ДЛЯ РОБОТИЗОВАНИХ КОМПЛЕКСІВ

Володимир Микитенко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Широке впровадження автономних систем у складі роботизованих комплексів потребує нових рішень, в тому числі в напрямку збільшення ефективності оптико-електронних засобів спостереження оточуючого середовища. Сучасні вимоги до підвищення ймовірності цілодобового виявлення малоконтрастних цілей зумовлюють необхідність використання багатоканальних підходів, зокрема поєднання тепловізійного та поляриметричного каналів.

Стаття присвячена деяким питанням розрахунку та проєктування двоканальних тепловізійних систем, орієнтованих на автоматичне виявлення об’єктів у складних умовах спостереження. Розроблено методику визначення енергетичного розділення двоканального тепловізора з поляриметричним каналом. Узагальненим показником енергетичної чутливості обох інформаційних каналів тепловізора є еквівалентна шуму різниця температур NETD, яка дозволяє оцінити мінімальний температурний контраст, що може бути зареєстрований системою. Проведено аналіз двох варіантів технічної реалізації поляриметричного каналу. Перший варіант базується на використанні чвертьхвильової фазової пластинки і обертового лінійного поляризатора, другий - на застосуванні одиночного обертового лінійного поляризатора, встановленого перед мікроболометричною матрицею. Порівняльні дослідження показали, що другий підхід забезпечує вищу чутливість до поляризаційних параметрів при відносно простішій конструктивній реалізації. Показано, що об’єднання інформації в каналах тепловізора потребує попередньої обробки і має відбуватись на рівні релевантних ознак. Такий підхід дозволяє підвищити інформативність результуючого зображення та забезпечити більш надійне автоматичне виявлення об’єктів на фоні природних завад.

Отримані результати можуть бути використані при розробці перспективних автономних тепловізійних систем спостереження з покращеними характеристиками виявлення.

ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ СИГНАЛУ В ЛАЗЕРНОМУ ДОПЛЕРІВСЬКОМУ ВИМІРЮВАЧІ ШВИДКОСТІ ІЗ ЗУСТРІЧНИМИ ПРОМЕНЯМИ

Микола Дивнич — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Для лазерного доплерівського вимірювача швидкості (ЛДВШ) із зустрічними променями на основі теорії розсіяння Г. А. Мі проведені розрахунки відносної амплітуди доплерівського сигналу, коєфіцієнтів амплітудного та поляризаційного узгодження розсіяного випромінювання для лінійного узгодженого та взаємно ортогонального стану поляризації лазерних променів. Розрахунки поведені також для кругового узгодженого, кругового взаємно ортогонального стану поляризації променів і для випадку, коли кут між електричними векторами променів складає 30⁰ та коли один промінь має лінійний, а другий круговий стан поляризації. Встановлено, що при взаємно ортогональній поляризації променів, коли в зоні вимірювання швидкості не утворюється інтерференційна картина, існують напрямки прийому, де має місце повне узгодження розсіяного випромінювання за станом поляризації. Теоретичні результати підтверджені на експериментальній установці ЛДВШ із зустрічними променями, в якій додатково встановлені перетворювачі поляризації. На основі отриманих результатів запропонована структура ЛДВШ із зустрічними променями, в якій постійна складова доплерівського сигналу компенсується. Рекомендовано при проєктуванні лазерних доплерівських вимірювачів швидкості потрібно враховувати вплив на глибину модуляції та відношення сигнал/завада доплерівського сигналу як ступінь узгодження розсіяного випромінювання за інтенсивністю, так і за станом поляризації. Для конкретної структури ЛДВШ та оптичних властивостей мікрочастинок, що вводяться у потік, необхідно розрахувати ступінь узгодження розсіяного випромінювання за інтенсивністю та станом поляризації. Потім потрібно визначити напрямок прийому розсіяного випромінювання або величину кутової апертури приймальної діафрагми з максимально можливим ступенем амплітудного та поляризаційного узгодження розсіяного випромінювання. Таким чином можна підвищити глибину модуляції та відношення сигнал/завада доплерівського сигналу, точність вимірювання його частоти та зменшити похибку вимірювання швидкості потоку.

АДАПТИВНА СИСТЕМА ФОРМУВАННЯ ЕТАЛОННИХ СТАНІВ ЧАСТКОВОЇ ПОЛЯРИЗАЦІЇ З КОНТУРОМ ЗВОРОТНОГО ЗВ'ЯЗКУ

Денис Анісімов, Іван Синявський — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У представленій статті аналізуються сучасні підходи до створення еталонних станів частково поляризованого випромінювання. Ця задача є фундаментальною для метрологічного супроводу космічних місій дистанційного зондування Землі, де від точності калібрування бортових приладів залежить якість обробки даних про земну атмосферу. Розглядаючи ключові дестабілізуючі фактори – термооптичний дрейф та нелінійне падіння потужності пучка, – обґрунтовано перехід від звичайних розімкнених систем до адаптивних комплексів із MIMO-архітектурою. У роботі детально описано структуру такої системи, що поєднує в собі прецизійну оптико-механічну частину на основі пласких пластин та цифрові алгоритми зворотного зв’язку для незалежної стабілізації інтенсивності випромінювання та ступеня його поляризації (DOLP). Застосування ітераційного алгоритму ПІ-регулювання дозволило ефективно розділити керування геометричними та енергетичними параметрами, що є принципово неможливим у межах класичних одноконтурних методів. Завдяки диференціальному аналізу похибок розроблена система демонструє високу енергетичну стабільність вихідного сигналу. Це дозволяє приладу самостійно підлаштовуватися під зміни зовнішнього середовища чи внутрішні апаратні зсуви, зберігаючи задану точність без втручання оператора. Особлива увага приділена фізичній природі виникнення похибок, зокрема через нелінійність коєфіцієнтів Френеля при зміні кутів нахилу пластин. На основі проведеного моделювання підтверджено переваги адаптивного підходу: якщо у відкритому контурі втрати інтенсивності сягають 15,2 %, то впровадження зворотного зв’язку дозволяє утримувати сигнал на рівні 100 % із похибкою не більше 0,5 %. Також доведено, що запропонований алгоритм надійно фіксує параметр DOLP у межах вузького допуску 0,1 %, успішно нівелюючи температурний дрейф, який за годину роботи може перевищувати 1,0 %. Отримані результати можуть бути використані як основа для проєктування для автономних калібрувальних станцій нового покоління, що відповідають жорстким стандартам космічних програм, таких як Aerosol-UA, 3MI чи SPEXone.

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИЯВЛЕННЯ ОБ’ЄКТІВ МОДЕЛЯМИ YOLOV11 ТА YOLO26 ВНАСЛІДОК ЗАМОРОЖУВАННЯ ШАРІВ

Марина Мамута, Ігор Кравченко, Олександр Мамута — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Виявлення об’єктів відіграє ключову роль для систем комп’ютерного зору. Однією з провідних моделей для розв’язання цієї задачі на сьогодні є модель YOLO. Для коректного виявлення специфічних класів об’єктів модель YOLO потребує додаткового навчання. З цією метою застосовується метод перенесення навчання. Перспективним підходом у його межах є заморожування шарів. Однак це питання залишається недостатньо дослідженим, особливо для новітніх архітектур серії YOLO, таких як YOLOv11 та YOLO26, попри суттєві вдосконалення, зокрема заміну блоку C2f на C3k2 та додавання блоку C2PSA після SPPF. У статті розглянуто проблему підвищення ефективності виявлення об’єктів моделями YOLOv11 та YOLO26 шляхом застосування заморожування шарів під час перенесення навчання. Експерименти проводилися з використанням двох наборів даних - середнього та малого розміру, які було автоматично завантажено через платформу Roboflow. Стратегія заморожування передбачала аналіз впливу заморожування ключових шарів основної частини таких як C3k2, C2PSA, SPPF, а також окремих шарів шиї, порівняно з підходом без заморожування. Оцінювання здійснювалося за метриками точності, повноти, mAP@50 та mAP@50–95. Усі експерименти виконано в середовищі Google Colaboratory Pro з використанням графічного процесора NVIDIA A100 (40 ГБ пам’яті). Навчання тривало 50 епох із застосуванням механізму ранньої зупинки у разі відсутності покращення протягом 20 епох, розмір пакета становив 16 зразків, швидкість навчання - 0,01. Для моделі YOLO26 використовувався оптимізатор MuSGD, для YOLOv11 – SGD, а також оптимізатор AdamW для обох моделей. Отримані результати свідчать про відсутність універсальної оптимальної стратегії заморожування шарів; натомість сформульовано емпірично обґрунтовані рекомендації. Зокрема, доцільно заморожувати шари основної частини із зупинкою на блоці C3k2 для обох моделей незалежно від вибору оптимізатора. Для YOLO26 додаткові переваги демонструє заморожування до блоку C2PSA включно. У випадку малого набору даних ефективною є стратегія заморожування до блоку SPPF включно, зокрема для YOLO26 з оптимізатором MuSGD. Заморожування шарів шиї вищого порядку не надає суттєвого покращення ефективності, хоча в окремих випадках може підвищувати значення окремих метрик. Також встановлено, що модель YOLOv11, незважаючи на більшу кількість GFLOPs і параметрів тренування, демонструє менший час навчання та нижчу затримку інференсу одного зображення. Крім того, YOLOv11 забезпечує вищі значення метрик точності, повноти, mAP@50 та mAP@50–95 порівняно з YOLO26 для обох наборів даних.

ОЦІНКА ФАКТОРІВ, ЩО ВПЛИВАЮТЬ НА ДАЛЬНІСТЬ ДІЇ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННИХ СИСТЕМ ВІДЕОСПОСТЕРЕЖЕННЯ

Олег Кучеренко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Оптико-електронні системи відеоспостереження (ОСВ) телевізійного типу широко використовуються в робототехнічних комплексах, безпілотних летальних апаратах, системах автоматизації різного призначення. Основні переваги ОСВ такі: прихованість застосування, відносна простота конструкції, невеликі габарити, мале енергоспоживання, значні обсяги отриманої інформації. Слід зазначити, що ОСВ мають певні обмеження дальності дії, обумовлені станом атмосфери та залежністю від відношення сигнал/шум (SNR - Signal-to-Noise Ratio) фотоприймальної матриці.

Внаслідок дії цих негативних факторів контраст зображення на моніторі системи відеоспостереження знижується і система технічного зору може втрачати здатність впізнавання об’єкту. Значення мінімального контрасту для надійної роботи ОСВ залежить від типу телевізійної камери і знаходиться в межах 10^-2–10^-4. Сучасні телевізійні камери на базі CCD або CMOS матриць характеризуються значеннями SNR в межах 30–60 дБ. При цьому вартість камери суттєво залежить від цього значення. Тому перед розробниками ОСВ постає задача оцінки дальності дії системи відеоспостереження при певному стані атмосфери і вибраній елементній базі ОСВ. Важливо також визначити необхідну роздільну здатність об’єктива телевізійної камери залежно від розмірів пікселя матричного приймача.

В статті приведений метод інженерного розрахунку впливу розсіювання і поглинання атмосфери на дальність дії ОСВ. В розрахунках використані останні дані різних станів атмосфери, що досліджені інтернаціональною організацією ITU-R (International Telecommunication Union Radiocommunication Sector). Для визначення залежності дальності дії ОСВ від чутливості телевізійної камери була використана формула Кашмідера з подальшим її перетворенням від лінійних значень SNR до значень SNR, визначених в децибелах. Приведені результати проведених досліджень.

ІНФОРМАЦІЙНО-ВИМІРЮВАЛЬНА СИСТЕМА КОНТРОЛЮ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МІКРОСТРУКТУР

Віталій Андрейко, Максим Бондаренко — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

У статті розглянуто інформаційно-вимірювальну систему (ІВС) контролю геометричних параметрів функціональних мікроструктур, побудовану на базі атомно-силового мікроскопа з використанням спеціалізованих п’єзоелектричних вимірювальних сенсорів та уніфікованого програмного модуля оброблення даних. Актуальність роботи зумовлена зростанням вимог до точності, відтворюваності та метрологічної сумісності вимірювань у мікро- та наноінженерії, де навіть незначні відхилення топографічних параметрів поверхні можуть істотно впливати на функціональні характеристики виробів у мікрооптиці, сенсориці, фотоніці та біомедичних застосуваннях. Особливу увагу приділено п’єзоелектричним сенсорам як ключовим елементам ІВС, що забезпечують високоточне позиціонування, стабільність сканування та чутливу реєстрацію параметрів мікрорельєфу. Показано, що застосування таких сенсорів у поєднанні з АСМ-платформою дає змогу реалізувати контрольовані переміщення з високою роздільною здатністю, забезпечити повторюваність траєкторії зондування та мінімізувати похибки, пов’язані з механічною нестабільністю системи. У роботі наведено структурну організацію ІВС, що включає зондовий модуль, XYZ-п’єзосканер, електроніку збору й попереднього опрацювання сигналів, блок програмно-аналітичного оброблення, а також процедури калібрування та статистичного оцінювання результатів. Експериментальне випробовування системи виконано у двох незалежних лабораторіях у вигляді двох серій по 32 вимірювання на калібрувальному тест-зразку TGZ1 за стабілізованих умов температури 24±0,3 °С та відносної вологості 45±0,5 %. Для обох серій отримано однакове середнє значення мікрогеометрії поверхні на рівні 10,48 нм, при цьому суми квадратів відхилень становили 0,0512 і 0,0480, дисперсія міжсерійної відтворюваності – 0,0032, а стандартне відхилення – 0,056. Встановлено, що за рівня довіри 95 %, гранична різниця становить R = 0,155, тоді як максимальна спостережена різниця між лабораторіями не перевищила 0,08, що підтверджує стабільність, відтворюваність і метрологічну придатність розробленої ІВС для контролю параметрів функціональних мікроструктур.

АЛГОРИТМІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ВІДМОВОСТІЙКОГО КЕРУВАННЯ ТА АВТОНОМНОЇ НАВІГАЦІЇ ГРУПИ НАЗЕМНИХ БЕЗПІЛОТНИХ ОБ’ЄКТІВ

Олексій Соколов, Олексій Павловський — пн, 25 тра 2026 00:00:00 +0300

Статтю присвячено розробці та обґрунтуванню комплексу алгоритмічного забезпечення для відмовостійкого керування та автономної навігації групи (рою) мобільних наземних безпілотних об’єктів (МНБО) в умовах нестабільної радіообстановки, втрати сигналів глобальних систем позиціонування та розриву зв’язку з центральним координатором. Метою роботи є підвищення відмовостійкості та автономності групи МНБО шляхом синтезу ефективних алгоритмів навігації, повернення та децентралізованого керування з урахуванням обмежених апаратних ресурсів окремих учасників групи. Показано, що традиційні методи реєстрації навігаційних параметрів та стандартні протоколи мережевого обміну є неефективними для вузькосмугових децентралізованих mesh-мереж, оскільки призводять до перевантаження радіоканалу та швидкого вичерпання пам’яті автономних вузлів. Для вирішення задачі збереження просторової орієнтації запропоновано алгоритм подієвого стиснення вектора маршруту на основі модифікованого методу RLE, який дозволяє перейти від лінійної складності зберігання, забезпечуючи коєфіцієнт стиснення до 360–900 разів для типових маршрутів. Керування екстреним поверненням реалізовано у вигляді асинхронного неблокуючого скінченного автомата, що забезпечує безперервний моніторинг каналу зв’язку та динамічний перерахунок координат при його відновленні. Розроблено легковаговий протокол децентралізованих виборів лідера, заснований на порівнянні конфігураційних пріоритетів та MAC-адрес, який виключає виникнення широкомовних колізій за рахунок припинення трансляції вузлами з нижчим пріоритетом та зменшує службовий трафік у мережі. Комплексна реалізація запропонованих рішень підвищує відмовостійкість системи, оптимізує використання апаратних ресурсів, знижує навантаження на радіоканал та забезпечує автономне продовження місії без участі оператора в умовах динамічної зміни топології мережі.