Введение к работе
Актуальность темы диссертации.
Повышение качества продукции при одновременном снижении ее стоимости возможно лишь при условии автоматизации производства. Основными компонентами автоматизированных систем являются датчики, позволяющие контролировать различные свойства продукции, как, например, размеры, пространственное положение, температуру, давление и т.д. В общем случае, датчики представляют собой эффективные и надежные преобразователи измеряемых величин.
В последние годы ряд зарубежных фирм сосредоточили свои усилия на создании универсального датчика, позволяющего эффективного контролировать цвет разнообразной продукции. Однако, несмотря на то, что к настоящему времени разработаны ряд таких датчиков, а рынок их сбыта представляется огромным, они все еще не получили широкого распространения. Во многом, это можно объяснить сложностью проблемы, ведь обычно цвет контролируют в жестко регламентированных условиях освещения/наблюдения, которые невозможно выполнить в производственных условиях. Другим аспектом, осложняющим проектирование подобных датчиков, является необходимость создания датчика простого не только в конструкции и изготовлении, но простого и понятного в эксплуатации потребителю, то есть потребителю интуитивно должно быть понятно, как установить допуск, в котором возможно изменение цвета. Ввиду этого, вопросы контроля цветовых характеристик объектов и построения датчиков, предназначенных для этой цели, представляются весьма актуальными.
Цель и задачи исследования.
Целью работы является исследование и разработка вопросов, связанных с точностью регистрации цветовых характеристик объектов и проектированием датчиков, позволяющих эффективно контролировать цвет продукции в реальных условиях работы.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
проведен системный анализ датчиков цвета (ДЦ) для выбора выходных показателей, достаточно полно характеризующих их качество;
разработаны методы оценки показателей качества ДЦ;
теоретически обоснованы и рекомендованы практические методы проектирования и многокритериальной оценки качества ДЦ.
Методы исследований.
Методологией анализа и синтеза сложных технических систем (ТС), к которым
относится ДЦ, является методология системного анализа, потребовавшая существенного пересмотра критериев оценки качества ДЦ. При этом использовались теория подобия и моделирование, теория систем, методы дискретизации случайных процессов и статистической обработки их реализаций, методы статистических испытаний и многокритериальной оптимизации.
Научная новизна. Научная новизна работы характеризуется получением оригинальных теоретических результатов:
выбор совокупности выходных показателей, непосредственно и достаточно полно характеризующих качество ДЦ;
разработка методов формирования испытательных последовательностей, обеспечивающих получение статистических характеристик ДЦ;
разработка многокритериального метода оптимизации характеристик ДЦ;
разработка метода измерений, позволившего повысить точность регистрации цветовых отличий.
На основе теоретических и экспериментальных исследований созданы и использованы в научных экспериментах и промышленных разработках датчики для контроля и сортировки объектов по цвету.
Личный вклад автора. Постановка системных проблем проектирования ДЦ, разработка теоретических и экспериментальных методов исследований, создание математических моделей, разработка алгоритмов получения оценок параметров видеосигнала - выполнены автором лично.
Практическое внедрение результатов исследований осуществлялись автором совместно с сотрудниками кафедры Телевидения и видеотехники СПб ГУТ им. проф.М.А.Бонч-Бруевича.
Практическая ценность и реализация результатов работы. В процессе выполнения научных и экспериментальных исследований создан и исследован макет устройства для оценки цвета продукции.
Теоретические результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских работ на кафедре Телевидения и видеотехники СПб ГУТ им. проф.М.А.Бонч-Бруевича совместно с компанией Allen-Bradley (США) в 1997-1998 г.г.
Макет датчика цвета передан по контракту в компанию Allen-Bradley.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 4-й международной конференции "Теория и техника передачи, приема и обработки информации" (Харьков,1998 г.), 51-й НТК профессорско-преподавательского состава
СПбГУТ (Санкт-Петербург, 1998 г.), 6-й НТК "Современное телевидение" (Москва, 1998г.), первой международной НТК «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях» (Алмааты, 1998г.), международной НТК «Системные проблемы надежности и математического моделирования и информационных технологий» (Москва-Сочи, 1998г.), первой международной НТК «Проблемы функционирования систем радио и электросвязи» (Баку, 1998г.).
Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 работах, в сборниках, трудах, материалах и тезисах международных, российских, республиканских и региональных научных конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Материал изложен на 143 стр. машинописного текста, включая 50 рисунков, 11 таблиц и список литературы.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Обоснование выбора системы частных критериев, непосредственно отражающих качество ДЦ и позволяющих количественно оценивать степень выполнения технических требований.
-
Метод оптимизации качества ДЦ по выбранной совокупности частных критериев.
-
Методы повышения точности регистрации цветовых отличий.
-
Разработка программных и аппаратных средств получения и анализа статистических характеристик ДЦ.
