Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Есбулатова Алтын Жоламановна
СИСТЕМА ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЁМА НЕЛЕГАЛЬНОГО ГРУЗА, ПЕРЕВОЗИМОГО ЗА ОБШИВКОЙ ВАГОНА В МЕЖДУНАРОДНОМ СООБЩЕНИИ
Специальность: 05.11.01 - Приборы и методы измерения (механические величины)
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2012
Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Петербургский государственный университет путей сообщения на кафедре Теория механизмов и робототехнические системы.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Войнов Кирилл Николаевич
Официальные оппоненты:
Мусалимов Виктор Михайлович, доктор технических наук, ФГБОУ ВПО Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, профессор.
Равин Александр Александрович, кандидат технических наук, СанктПетербургский государственный морской технический университет, профессор.
Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения.
Защита состоится л16 октября 2012 г. в 16 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.227.04 при Санкт-Петербургском государственном национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО) по адресу:
197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, ауд. 206.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИУ ИТМО.
Автореферат разослан л12 сентября 2012 г.
Отзывы (в 2 экз.) по автореферату, заверенные печатью, просьба направлять по адресу университета: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, учёному секретарю диссертационного совета Д.212.227.Учёный секретарь диссертационного совета Д.212.227.кандидат технических наук, доцент Киселёв С. С.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Настоящая работа посвящена исследованию методов диагностики пассажирских поездов для погранично-таможенного контроля с использованием различных приборов и датчиков на предмет визуального измерения и определения технического состояния замкнутого объёма между корпусом кузова и внутренней обшивкой вагона.
В связи с заключением таможенного союза странами СНГ проблемы обеспечение безопасности функционирования железнодорожного транспорта становятся особенно актуальными. Пассажирские поезда оказались весьма удобной формой транспортировки запрещённых грузов (наркотики, взрывчатые вещества и многие другие товары) и людей (нелегалов) в разные страны.
Такому положению дел способствуют конструктивные исполнения пассажирских вагонов, которые выполнены таким образом, что наличие больших пустот между внутренней обшивкой и корпусом кузова (объекты контроля) позволяют спрятать запрещённые к перевозке грузы, меняя характеристики технического состояния объекта контроля. Преградами для таких перевозок в основном служит система таможенного контроля (ТК).
Существующая система ТК не позволяет проверяющим органам провести качественную проверку каждого вагона, так как выполнение полного демонтажа панелей внутренней обшивки слишком длительная и трудоёмкая операция, которая вызвала бы увеличение времени простоя подвижного состава на пограничных станциях.
Погранично-таможенный контроль, как правило, имеет выборочный характер: общий осмотр, иногда простукивание той или иной облицовочной панели и в редких случаях с их снятием. Во многих ситуациях не помогают и служебные собаки, которые не реагируют на многие типы контрабандных товаров (например, деньги, драгоценные металлы, предметы антиквариата) помещенные в пустоты между кузовом и обшивкой вагона.
Для снижения остроты проблемы принимаются различные организационно-технические меры, в том числе по ускорению пропуска поездов на пунктах таможенного контроля с учетом интересов сопредельных государств. Если за задержки пассажирских поездов до 2007 г платили штрафы, а эти задержки происходили из-за нехватки таможенникам времени на проверку, то сейчас увеличили время стоянок на пограничных станциях.
В настоящее время для диагностики замкнутых пространств используются ряд приборов и оборудования, основанных на различных принципах. В тоже время существующие комплексы таможенной техники не обеспечивают необходимый уровень оперативности и надежности контроля.
Учитывая особенности и специфику железнодорожного пассажирского транспорта, проблема диагностирования локальных пространств и оценка наличия посторонних включений в замкнутые полости под обшивкой вагона остается открытой и имеет большое народно-хозяйственное значение.
Актуальность данной работы заключается в разработке системы диагностирования локальных пространств и оценке наличия посторонних включений в объект контроля, отвечающей современным техническим требованиям надежности и эксплуатации.
Целью работы является анализ существующих приборов и методов измерения замкнутых полостей, а также разработка системы диагностического контроля и визуального измерения объёма локальных пространств.
Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:
1. Изучены основные приборы и методы измерения объема замкнутого пространства.
2. Исследована возможность метрологического использования прибора ночного видения (ПНВ) при проведении погранично-таможенного контроля с учётом применения новых материалов для изготовления панелей вагона.
3. Выявлены основные варианты инструментального диагностирования объекта контроля пассажирского транспорта и выполнены оценочные измерения наполняемости объёма замкнутых полостей под обшивкой вагона на базе электровагоноремонтного завода и в лабораторных условиях.
4. Разработана эффективная система диагностики объекта контроля на предмет обнаружения возможного сокрытия нелегальных грузов и визуального измерения объёма между кузовом и внутренней обшивкой транспорта.
5. Оценена эффективность применения на практике нового метода контроля для измерения объёмной структуры объекта контроля.
Объектом исследования является типовая система диагностического контроля, применяемая для проверки полостей в локальном пространстве пассажирских поездов.
Предметом исследования являются новые материалы, которые могут быть применены для изготовления обшивки вагона и возможности использования ПНВ, которые в комплексе обеспечивают быстроту и точность осуществления визуальной диагностики и измерения процентной плотности заполнения объёма под обшивкой вагона без их детальной разборки.
Основные методы научных исследований. Теоретической и методологической основой выполненного научного исследования являются положения технических и физико-математических наук, публикации специалистов в области методов и средств диагностики физических величин.
Расчет и обработка экспериментальных данных выполнялась с использованием пакетов программ MathCAD, Matlab, Microsoft Excel.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Усовершенствованный стандартный прибор ночного видения с использованием специального материала при изготовлении внутренних панелей обшивки вагона для визуального измерения возможного заполнения нелегальными грузами объёма локального пространства, с помощью которых можно производить оценку спрятанных объектов при любом освещении.
2. Методика проведения измерения объёма замкнутого пространства под внутренней обшивкой вагона из специального материала на предмет плотности его заполнения нелегальными грузами для транспортировки.
3. Результаты испытаний и оценка ожидаемого экономического эффекта от применения нового способа диагностирования локального пространства.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработана система диагностирования объекта контроля для определения и измерения процентной плотности заполнения объёма нелегальными грузами;
2. Исследованы и испытаны фрагменты возможных к широкому применению панелей внутренней обшивки из новых материалов марки ТОСПоGS;
3. Разработана методика применения модернизированного ПНВ с дополнительными функциональными возможностями и обеспечена измерительно-оценочная диагностика локального пространства пассажирского вагона при любой освещённости, что было невозможно реализовывать при стандартном исполнении ПНВ нулевого поколения.
Практическая значимость работы:
- разработана и успешно испытана новая система диагностирования локального пространства в пассажирских транспортных средствах;
- апробирована разработанная система диагностического контроля и визуального изменения объёма замкнутых полостей под обшивкой вагона;
- предложенная система диагностики применима не только для пассажирских поездов, но и для автомобилей, судов и самолётов;
- обеспечивается высокая безопасность функционирования различных видов транспорта, в которых потенциально существует возможность устраивать схроны для перевозки запрещённых грузов;
- новая система диагностирования локальных пространств позволит получить годовой экономический эффект не менее 39 903 500 рублей в расчёте на один пассажирский вагон.
Апробация работы. Научный эксперимент выполнен на моделях панелей внутренней обшивки пассажирского вагона, и с использованием модернизированного ПНВ в лаборатории гибких автоматизированных производств Петербургского государственного университета путей сообщения (ПГУПС), производственная проверка успешна проведена на базе Октябрьского электровагоноремонтного завода в г. Санкт-Петербург на панелях обшивки из материала пластифицированного акрилового блочного стекла марки ТОСПо.
Достоверность полученных результатов подтверждается документами:
- Письмо-заключение начальника Северо-Западного таможенного управления Санкт-Петербурга №11-01-07/12439 от 25.05.2010 в адрес ректора ПГУПС профессора Ковалёва В. И..
- Акт от 30.09.2010 г. об успешной опытной апробации в производственных условиях Октябрьского электровагоноремонтного завода.
- Справка об опытной апробации прибора ночного видения в лаборатории ГАП университета ПГУПС в г. Санкт - Петербург.
Основные результаты проведения исследований были представлены, доложены и получили одобрение на VII Международной конференции Трибология и Надёжность, Санкт-Петербург, 2007 г.; XVII Международной научно-технической конференции Проблемы развития рельсового транспорта, Крым, Ялта, 2007 г.; Международной научно-практической конференции Наука - основа конкурентоспособной экономики, Уральск, Казахстан, 2008 г.; VIII Международной конференции Трибология и Надёжность, Санкт-Петербург, 2008 г.; Международной научно-практической конференции Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана: история и современность, Уральск, 2008 г.; Х Международной конференции Трибология и Надёжность, Санкт-Петербург, 2010 г.; на научном семинаре в Северо-Западном таможенном управлении СанктПетербурга в 2010 г. и на заседании кафедры Теория механизмов и робототехнические системы в ПГУПС в 2011 г.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в одиннадцати печатных работах, в том числе в выпуске Известия Петербургского университета путей сообщения, в журнале Приборостроение ИТМО СПб и в материалах конференций различного уровня; получен патент на полезную модель по ПНВ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 162 наименований и 4 приложений.
Общий объём работы 129 страниц, содержит 67 рисунок и 14 таблиц.
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулирована цель работы, задачи, объект и предмет исследования, определены научная новизна и ценность полученных результатов, основные положения, выдвинутые на защиту, кратко изложена информационная и методологическая база исследования.
В первой главе работы представлен обзор существующих приборов и методов измерения и диагностики физических величин. Проанализированы потенциальные возможности измерения изменений объёма локального пространства и выявлены, что существующие приборы и датчики частично подходят для решения исследуемой проблемы и имеют определённые ограничения к использованию, например, необходимость электрического кабельного питания, подверженность колебаниям магнитных полей, вибрации, температуры, влажности и пр.
Проведенный анализ показал, что в настоящее время актуальной задачей является разработка новой системы диагностирования объекта контроля, которая наиболее полно будет отвечать современным техническим требованиям надежности и эксплуатации.
Таким образом, необходима разработка системы диагностирования, которая не связана с тяжёлыми переносными или стационарными источниками питания, доступна, мобильна, защищена, легка и удобна в использовании.
Из рассматриваемого ряда приборов с различным принципом действия для решения поставленных задач наиболее целесообразно использование ПНВ на основе ЭОП, но с некоторой модернизацией.
Во второй главе рассмотрена разработка структуры системы диагностирования объекта контроля, которая наиболее полно отвечает современным требованиям надежности и безопасности, и представляет собой совокупность персонала, оборудования, программ, методов сбора, оценки, анализа и распределения информации по правилам, установленным в технической документации объекта контроля (рис.1).
Рис. 1. Система диагностики объема локального пространства Даны описания диагностической модели локального пространства, общая структура системы диагностики транспортных средств, алгоритм диагностирования объема локального пространства, функции системы диагностики, элементы подсистем и их характеристики, а также методика применения модернизированного ПНВ при диагностике объема локального пространства в любое время суток и при любом освещении.
В системе диагностирования объекта контроля все элементы подсистемы находятся в прямой зависимости друг от друга, на которых влияют внутренние и внешние факторы и среда, в которой данная система применяется. Данную систему можно применять не только для диагностики железнодорожных пассажирских поездов, но и других видов транспорта.
В третьей главе описана методика испытания блока технических средств системы диагностики. Определены объект, цель и задачи испытания.
Расписаны общие положения, предъявляемые к элементам блока технических средств системы диагностирования, отвечающие требованиям технической безопасности. Рассмотрены технические показатели и параметры ПНВ влияющие на качество диагностирования локальных пространств, описано экспериментальное определение пропускной способности света новых панелей марки ТОСПоGS с использованием спектрометра ГЛОБАР.
Также рассмотрена методики оценки качества изображений, основанные на субъективных и объективных методах, в том числе экспертная оценка качества изображений, оценка качества изображений в растровых графических форматах и вейвлет - анализ изображений в пакете программ MATLAB.
В четвёртой главе приведены результаты испытания и обработки данных. На основании изученных средств и методов диагностирования объекта контроля в испытании использовались ПНВ на основе ЭОП.
ПНВ с ЭОП первого поколения имеют стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью катода 120Е250мА/лм. Усиление света у этих ЭОП составляет 120Е900, разрешение в центре 25Е35 штрихов/мм. Отличительная особенность этих приборов в том, что изображение будет чётким только в центре, а по краям меньшее разрешение, а потому оно не такое чёткое (рис.2).
Рис.2. Результат эксперимента: ПНВ с ЭОП первого поколения при освещении 30 к. (ДО = 1 м.) Кроме того, если в поле зрения будут достаточно яркие источники света, то они могут вообще засветить всё изображение, испортить зрение наблюдателя и сам прибор (рис.3).
Рис.3. Результаты эксперимента: ПНВ с ЭОП первого поколения при освещении - 70 к., 80 к., 90 к., 100 к., ДО = 1 м.
Приборы повышенного класса ЭОП в сочетании с особо сильной оптикой (фокусное число не более 1,5) могут обеспечить приемлемое качество при наблюдении в вечернее и ночное время суток. Многокаскадные ЭОП могут дать коэффициент усиления света до 50000, но они тогда становятся тяжёлыми и дорогими, а также увеличиваются искажения по краям изображения.
ЭОП второго поколения отличается от первого наличием специального усилителя электронов в виде многоканальной пластины, что даёт усиление света до 50000, а чувствительность фотокатода минимум 240 мА/лм, разрешение в центре 32Е35 штриха/мм. При этом ресурс работы системы доходит до 30000 часов (рис.4).
Рис.4. Результат эксперимента: ПНВ с ЭОП второго поколения при освещении 0,0005 к. (ДО = 3000 мм.) ЭОП II+ не имеет разгонной камеры, а усиление света около 25000Е35000 при чувствительности фотокатода в 600 мА/лм с разрешением 39Е45 штрихов/мм. ЭОП третьего поколения имеют фотокатод на основе арсенида галлия с большим смещением пика чувствительности фотокатода в большую инфракрасную область с его величиной 900Е1600 мА/лм, с разрешением 32Е64 штрихов/мм, ресурсом работы до 10000 часов, что примерно в 3 раза выше, чем у ЭОП первого поколения. Недостатком является то, что практически отсутствует хорошая защита от боковых источников света.
Эта проблема решается с помощью непрозрачного тубуса надеваемого на ПНВ и упираемого другим концом в обшивку вагона (рис. 5).
Рис. 5. Модифицированный прибор ночного видения В качестве объекта контроля использовалось имитирующее локальное пространство (общая площадь 4 м.) где была расположена технологическая труба, на которую закрепили стандартные спичечные коробки - предмет обнаружения (рис. 6.). Фактическое расстояние от панели до предмета обнаружения, т.е. локальное пространство, бывает намного меньше чем 4 м.
Рис. 6. Предмет обнаружения в объекте контроля Эксперимент проводился при освещении в объекте контроля 0,05 к, а за локальным пространством 1 к, на расстоянии 500 мм. (длина тубуса = 500 мм.) от ПНВ до панели из пластифицированного акрилового блочного листа зелёного цвета с толщиной 6,5 мм, от панели до предмета обнаружения 25мм. На рисунке 7 показан результат испытания МПНВ NVMT SPARTAN (производитель ИП Белтекс Оптик) с техническими характеристиками: ЭОП нулевого поколения, визуальное увеличение х2, диаметр объектива 24 мм, разрешение 36 линий/мм, угол поля зрения 30 градусов, максимальное расстояние, на котором может быть опознана предмет обнаружения при идеальных условиях (отсутствие тумана, пыли, осадков и т.п.) при естественной освещенности (минимум 0,05 люкс) 200 м, предел перефокусировки окуляра диоптрии, рабочий диапазон температуры -20Е+40 оС, дальность действия ИК - осветителя 150 м, масса 0,38 кг.
Рис. 7. Вид предмета обнаружения в объекте контроля с использованием МПНВ NVMT SPARTAN и панели из ТОСПо GS67610 (зелёного цвета) Для применения МПНВ необходима частичная модернизация пассажирского вагона, заключающаяся в отдельной замене традиционных материалов внутренней обшивки вагона на специальный материал идентичный по своим свойствам и характеристикам.
В испытании для модернизации пассажирского вагона учитывались влияние толщины пластика, цветовой гаммы и других факторов на светопроницаемость панели и эффективность визуального контроля с помощью МПНВ. Кроме того, были учтены и другие технические факторы, такие как прочность, устойчивость к вибрации, надежность и безопасность.
Согласно ГОСТ 17622-72 Стекло органическое техническое.
Технические условия для имитационной модели внутренних панелей транспорта был использован материал из категории ТОСП о, так как это марка классического пластифицированного акрилового блочного стекла с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Экспериментально испытаны следующие марки материалов ТОСПоGS (рис.8) в виде тонких пластин с эталонами света 25201 (оранжевый), 373(светло-красный), 59507 (синий), 79851 (чёрный), 13107 (светло-зелёный), 67610 (зелёный), 69616 (тёмно-зелёный) и 39848 (красный). G означает, что пластмасса прозрачная. Каждая пластина имеет толщину до 2 мм.
Рис.8. Марки материалов ТОСПоGS Оценка пропускной способности света новых панелей из пластифицированного акрилового блочного листа проводилась с помощью спектрометра ГЛОБАР (рис.9).
Рис.9. Спектрометр ГЛОБАР Результаты испытания образцов новых панелей из пластифицированного акрилового блочного листа красного цвета ТОСП GS №39848 с толщиной 2 мм (рис.10), зелёного цвета ТОСП GS №67610 (рис. 11 а - толщина = 1,5 мм; 11 б - толщина = 2 мм), а также сочетание красного и зелёного образцов пластины с общей толщиной 4 мм. (рис. 12) показывают что на проницаемость света влияют толщина и цвет пластины.
Рис. 10. Спектр пропускания света через пластины из красного цвета Рис. 11. Спектр пропускания света через пластины зелёного цвета Рис. 12. Спектр пропускания света через пластины в сочетании красного и зелёного цвета Сочетание четырех цветов - 69616 (тёмно-зелёный), 25201 (оранжевый), 37350 (светло-красный) и 59507 (синий), с общей толщиной 6,5 мм, на расстоянии 1000 мм, при освещении 70лк, не позволяет рассмотреть не вооруженным глазам то, что находится за этими пластинами. Подобный эффект происходит и при сочетании цветов 79851 (чёрный 1,5 мм), 37350 (светлокрасный 2 мм), 25201 (оранжевый 1,5 мм) и 69616 (тёмно-зелёный 1,5 мм), т.е.
пропускание образца зависит от природы пластины.
На проницаемость пластины не влияют такие факторы как освещение и расстояние: рис. 13а - освещение = 5 к, расстояние =1000 мм; рис. 13б - освещение = 10 к, расстояние =1000 мм; рис. 13в - освещение = 10 к, расстояние =3000 мм; рис. 13г - освещение = 5 к, расстояние =3000 мм;
Скорость сканирования образца пластины 70 нм/мин, диапазон контроля от 2 мкм до 3,5 мкм, процентное пропускание света Т = S1/S2.
Рис. 13. Спектр пропускания света в сочетании пластин красного и зелёного На рисунке 14 показан результат испытании при освещении - 0,1 к. в объекте контроля, а за объектом контроля - 1 к.; с панелями из ТОСП о GS синего цвета (59507), толщиной 6,5 мм; расстояние от наблюдателя (с МПНВ и без МПНВ) до панели 500 мм, а от панели до предмета обнаружения - 2500 мм.
Рис. 14. Результат испытания: а - вид объекта с использованием МПНВ, б - вид объекта без МПНВ Результаты испытаний показывают, что при любом освещений для визуализации объекта контроля за обшивкой из пластифицированного акрилового блочного листа категории ТОСП о GS с толщиной 6,5 мм.
(максимальная толщина панели, необходимая для замены) модернизированный прибор ночного видения с ЭОП нулевого поколения является эффективным и надежным средством диагностики. Возможно использование ПНВ более высокого поколения, но экономически эти приборы менее выгодны.
Для изучения влияния различного сочетания цветовой гаммы на рассеивание при искусственном свете, в качестве предмета обнаружения использовалась мира (рис. 15) по ISO 12233:2000 для измерения разрешающей способности и фотоаппарат SAMSUNG ZOOM LENS (1:3.5 - 5.6) (18 - 55mm OIS 58) (SAMSUNG N Х 10) (DC = 9.0V) (14,6 mega pixels).
Рис. 15. Мира по ISO 12233:20При освещений 30 к., на расстоянии до предмета обнаружения 500 мм., с новыми панелями из ТОСП о GS, при толщине 2 мм. (рис. 16а - синего цвета, б - зеленого цвета) и 4 мм. тех же цветов (рис. 16 в, г) можно невооружённым глазом различить контуры/очертания, находящиеся за пластинами.
Рис. 16. Результат испытания с новыми панелями без МПНВ Результаты проведенных, в соответствии с методикой, испытаний показали, что элементы блока технических средств системы диагностирования:
модифицированный ПНВ и панели для внутренней обшивки из пластифицированного акрилового блочного листа категории ТОСП о GS являются эффективными и отвечают всем требованиям безопасности.
Оценка качества изображения через панель из ТОСП о GS 13107 (светлозелёный цвет) - 4 мм, 30 к, без ПНВ, ДО = 500 мм (рис. 17) проведенная группой из 21 эксперта по абсолютной шкале характеризуется как хорошее (3,67 балла), имеет вполне заметные, но слабо ухудшающие изображение погрешности (2,95 балла).
Рис. 17. Оценка лобщего качества изображений Для сравнительной оценки качества изображений (рис.18) вооруженным и невооруженным глазом, и использованием панелей различной толщины была применена относительная шкала (табл.2).
Рис. 18. Группа изображений для сравнительного анализа по относительной шкале при освещении 70 к; с ТОСП о GS 59507синего цвета ДО = 1000 мм:
а - без прибора наблюдения невооруженным глазом, при 2 мм толщины, б - без прибора наблюдения невооруженным глазом, при 6,5 мм толщины, в - с ПНВ нулевого поколения, при 6,5 мм толщины, г - с МПНВ нулевого поколения, при 6,5 мм толщины.
Таблица 1. Оценка качества изображений по относительной шкале и погрешности Среднее значение № Вариант Балл Погрешность 1 Невооруженным глазом, при толщине пластины 2 мм 6,38 2,2 Невооруженным глазом, при толщине пластины 6,5 мм 1 3 С ПНВ, при толщине пластины 6,5 мм 1 4 С МПНВ, при толщине пластины 6,5 мм 5,05 Изображение объекта видимое невооруженным глазом через пластины панели толщиной 2 мм, по оценкам экспертов (табл. 1) характеризуется наилучшими показателями в баллах 6,38 (Заметно лучше среднего для данной группы) и погрешность 2,09 (Еле заметные). Увеличение толщины панели приводит к резкому ухудшению качество изображения, что соответствует оценке 1 - самое плохое в группе изображение и 7 - крайне нежелательное искажение. Использование не модернизированного ПНВ также не обеспечивает достаточного качества изображения (оценка в баллах 1 и погрешность 7).
Модернизация ПНВ улучшает качество изображение, экспертная оценка - 5,(несколько лучше среднего для данной группы) и искажение 4 (среднее).
Следовательно, экспертная оценка показала возможность для диагностирования объекта контроля применение модернизированного ПНВ и панелей из ТОСП о GS в качестве внутренней обшивки пассажирского транспорта.
Достаточно наглядная оценка качества изображения было получена (рис.19) с помощью RGB-гистограмм: а - МПНВ с ЭОП нулевого поколения, ДО = 3000мм, освещение 1 к., толщина пластин 6,5 мм зеленого цвета; б - без МПНВ, ДО = 3000мм, освещение 1 к., толщина пластин 6,5 мм зеленого цвета.
Рис.19. Компьютерная обработка изображений с помощью RGB-гистограмм Недостатком данного способа оценки качества изображения является приблизительность анализа, однако их можно успешно использовать для визуально-измерительного контроля локальных пространств, а также для предварительной оценки качества изображений с целью выбора более детальных методов оценки.
Для объективной оценки качества изображений было использовано вейвлет - анализ в пакете программ MATLAB. В исследовании применялись все виды вкладок для вейвлет - обработки изображения.
Рис. 20. Image Fusion В вкладке Image Fusion (сплав, сочетание изображений) производится декомпозиция двух изображений, их сложение и восстановление, необходимым условием данной операции является одинаковый размер изображений. Анализ результатов обработки изображения с помощью вейвлета Добеши 1-го порядка показывает, что использование вкладки Image Fusion не позволяет определить, какой именно предмет находится за панелью (рис. 20).
В следующем эксперименте осуществлялась детализация изображения с использованием его цветовой гаммы. Используется вейвлет Хаара (рис. 21).
Рис. 21. Горизонтальная, вертикальная, диагональная детализации изображения Рис. 22. Декомпозиция изображений. Вейвлет bior 1.Рис. 23. Slice Movie Совокупность проведенных операций позволяет более четко определить контур предмета, но не дает полного отчета об изображении ни при смене вейвлета ни при смене цветовой гаммы.
Таким образом, оценка изображения методом вейвлет-анализа с помощью пакета программ MATLAB подтверждает возможность использования внутренних панелей из ТОСП о GS в комплекте с модифицированным ПНВ для диагностики объектов контроля.
Разработанная система диагностирования замкнутых полостей в пассажирском вагоне экономически выгодна, что подтверждается расчетами экономического эффекта, который составляет не менее 39 903 500 рублей в расчёте на один пассажирский вагон.
Заключение 1. Изучены основные приборы и методы измерения и диагностирования объема замкнутых полостей и выявлено, что существующие технические средства измерения изменений объёма локального пространства в недостаточной степени подходят для решения исследуемой проблемы.
2. Исследована возможность использования ПНВ при проведении погранично-таможенного контроля с учётом применения новых материалов для изготовления внутренних панелей транспорта.
3. Разработана эффективная система диагностики объекта контроля на предмет обнаружения возможного сокрытия нелегальных грузов и визуального измерения объёма замкнутого пространства между кузовом и внутренней обшивкой транспорта.
4. Экспериментально проверена и практически апробирована на базе электровагоноремонтного завода и в лабораторных условиях разработанная система диагностики пассажирских поездов для погранично-таможенного контроля на предмет визуального обнаружения и процентной оценки изменения плотности заполнения нелегальными грузами объёма замкнутых полостей под обшивкой вагона.
5. Предложенная система контроля и визуального измерения доли заполнения локального объёма под внутренней обшивкой обеспечивает высокую эффективность, безопасность и может быть использована на железнодорожном и других видах транспорта.
6. Новая система диагностирования локальных пространств обеспечивает годовой экономический эффект не менее 39 903 500 рублей в расчёте на один пассажирский вагон.
Список опубликованных работ по теме диссертации Публикации в периодических изданиях из списка ВАК 1. Войнов К.Н., Есбулатова А.Ж. Оценка плотности несанкционированного заполнения межстенного пространства пассажирского вагона // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2011, №3, том 54, с.83-84.
2. Есбулатова А. Ж., Войнов К.Н., Докучаева З.А. Эффективность нового метода таможенного контроля пассажирских поездов на пограничных станциях // Известия Петербургского университета путей сообщения. №1, 2011г., с.44-54.
3. Виноградова А.А., Есбулатова А.Ж., Войнов К.Н. Использование усовершенствованного прибора ночного видения для обнаружения ненаблюдаемых объектов // Известия высших учебных заведений.
Приборостроение. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. 2012 г., № 5, том 55, с.52-55.
Публикации в других изданиях 1. Есбулатова А., Войнов К. К вопросу о простоях пассажирских поездов на томажне // Труды XVII Международной научно-технической конференции Проблемы развития рельсового транспорта. Крым. №8[114], 2007 с.162165.
2. Есбулатова А. Ж., Войнов К. Н. К вопросу повышения надёжности международных пассажирских перевозок // Труды VII Международной конференции Трибология и надёжность. ПГУПС. СПб. 2007. с.101-104.
3. Войнов К.Н., Есбулатова А.Ж. Необходимость повышения эффективности проверки поездов на стыковых пограничных станциях // Сб. научных трудов. Международной научно-практической конференции Наука - основа конкурентоспособной экономики. Казахстан. Уральск. 2008. с.89-91.
4. Есбулатова А.Ж. Проблемы, связанные со здоровьем пассажиров, проходящих таможенный контроль в международных пассажирских поездах // Сб. научных трудов. Международной научно-практической конференции Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана:
история и современность. Уральск. ЗКАТУ. 2008. с.55-56.
5. Есбулатова А. Ж., Войнов К. Н. О проблемах, связанных с надёжностью железнодорожных пассажирских перевозок // Сб. научных трудов.
Международной научно-практической конференции Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана: история и современность. Уральск. 2008. с.37-38.
6. Войнов К.Н., Тихомиров Г.И., Алексеев А.А., Балесный Ю.В., Черток Е.В., Самойлова Е.В., Есбулатова А.Ж. Новые конструкторско-технологические решения для железнодорожного транспорта // Учебное пособие. СПб.:
Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 2009, - 30с.
7. Войнов К.Н., Докучаева З. А., Есбулатова А. Ж. Проблемы и возможности технических решений при проверках пассажирских вагонов на таможенных пограничных станциях // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, экономике, практике. №1(26), 2010, с. 36-38.
8. Получен патент (полезная модель) по прибору ночного видения. Заявка №.2011117746/28(026305) от 03.05.2011, МПК G02B 23/00(2006/01) с положительным решением от 12.07.2011.
Тиражирование и брошюровка выполнены в типографии Адмирал 199178, Санкт-Петербург, В.О., 7-ая линия, д.84-а. Тел. 8(812)712-52-23.
Корректор - Позняков О.Л.
Объём усл. печ. листов 1,Тираж 100 экз.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям