CC BY
10Также показано, как установка работает, используя как и SVM, так и метод глубокого обучения, и показано, как ее можно эффективно использовать для поиска нескольких людей в динамической сцене и из движущегося транспортного средства. Проведен анализ и предложен дальнейший путь развития исследования.
Список литературы
1. В Москве произошла массовая авария с участием беспилотного автомобиля. - URL: https://iz.ru/1157670/2021-04-27/v-moskve-proizoshla-massovaia-avariia-s-uchastiem-bespilotnogo-avtomobilia (дата обращения: 21.08.2021).
2. URL: https://tjournal.ru/tech/370532-avariya-tesla-v-tehase-stala-sedmym-smertelnym-sluchaem-za-pyat-let-chto-proizoshlo-i-opasen-li-avtopilot (дата обращения: 21.08.2021).
3. Broughtona George, Majera Filip, Rouceka Tomás, Ruichekb Yassine, Yanb Zhi, Krajníka Tomás. Learning to see through the haze: Multi-sensor learning-fusion System for Vulnerable Traffic Participant Detection. // Fog. Robotics and Autonomous Systems. -2021. - Vol. 136. - Pp. 40-53.
4. Arras K.O., Mozos O.M., Burgard W. Using boosted features for the detection of people in 2D range data. // In: Proceedings of the 2007 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2007. - Pp. 3402-3407.
5. Rusu R.B., Cousins S. 3D is here: Point cloud library (PCL). // In: Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2011.
6. Majer F., Yan Z., Broughton G., Ruichek Y., Krajník T. Learning to see through haze: Radar-based human detection for adverse weather conditions. // In: 2019 European Conference on Mobile Robots (ECMR), IEEE, 2019. - Pp. 1-7.
7. Brown R.G. Introduction to Random Signal Analysis and Kalman Filtering. - New York: JohnWiley & Sons, Inc., 1983. - 255 p.
8. Haoran Yang, Juanjuan Wang, Yi Miao, Yulu Yang, Zengshun Zhao, Zhigang Wang, Qian Sun, Dapeng Oliver Wu. Combining Spatio-Temporal Context and Kalman Filtering for Visual Tracking. // Mathematics. - 2019. - 7(11), 1059.
УДК 681.2.08
doi:10.18720/SPBPU/2/id21 -398
Раимжанова Адель Бахтияровна1,
аспирант;
Сушников Виктор Александрович1,
доцент, канд. техн. наук
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ РЕЛЕ
1 2
' Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский политехнический
университет Петра Великого, 1 2 raimzhanova.adele@gmail.com, sushnikov_v@mail.ru
Аннотация. Методы контроля качества регулировочных параметров электромагнитных реле, основанные на применении граммометров часового типа, зачастую не в полной мере удовлетворяют требованиям современного релейного производства
по точности и производительности. В данной работе описывается перспективный способ проверки параметров механической регулировки реле, приводятся технические рекомендации для разработки универсального устройства контроля, превосходящего по разрешающей способности существующие аналоги.
Ключевые слова, контрольно-измерительное оборудование, граммометр, слаботочное электромагнитное реле, параметры механической регулировки, контактное нажатие, усилие отрыва якоря, тензорезисторный датчик силы, упругий элемент балочного типа.
Adele B. Raimzhanova1,
PhD student;
Victor A. Sushnikov 2,
Associate Professor, Candidate of Technical Sciences
DIGITAL MESUREMENT DEVICE FOR ADJUSTING RELAY'S
PARAMETRES
1 2
' Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University,
St. Petersburg, Russia,
1 2 raimzhanova.adele@gmail.ru, sushnikov_v@mail.ru
Abstract. Facing the principal problems in quality control methods of relay's adjusting parameters the authors present a successful accurate method. This paper provides technical guidelines for creating a precision digital device by means of strain gauges force sensor. The study confirms the possibility of developing a device that surpasses the resolution of existing analogues.
Keywords. control and measurement instrumentation, gramometer, electrical hermetically sealed relay, mechanical adjusting parameters, contact pressure, anchor pull-out force, strain gauge force sensor, elastic beam-type element.
Введение
Интенсивно развивающейся радиоэлектронной аппаратуре, промышленной и военной автоматике характерен высокий спрос на электромагнитные реле (ЭМР). Одним из главных условий обеспечения безотказной, стабильной и надежной работы релейных механизмов является качественно выполненная регулировка узлов, входящих в контактную (КС) и магнитную (МС) системы реле.
Необходимость контроля контактного нажатия объясняется его существенным воздействием на переходное сопротивление контактов, которое напрямую влияет на токи (напряжения) срабатывания и отпускания. Как правило, ошибки регулировки МС и КС приводят к отказам при проведении испытаний на виброустойчивость и износостойкость. В первом случае реле не может обеспечить необходимого тока отпускания, а во втором — не способно выдержать необходимое число срабатываний в определенных режимах электрических нагрузок, сохранив при этом
свои выходные параметры в заданных пределах. Стоит отметить, что некачественная регулировка возвратной пружины в некоторых типах реле приводит к неустойчивому положению якоря, что, в свою очередь, сказывается на размыканиях и замыканиях контактов, вызванных перемещением подвижной контактной пружины под воздействием толкателей.
При регулировке КС, а именно при подгибе подвижной пружины, на размыкающем контакте устанавливается необходимое контактное нажатие, которое контролируется граммометром. МС регулируется следующим образом: на обмотку катушки подается напряжение — якорь притягивается к полюсу, затем граммометром фиксируют силу притяжения якоря, а после возвращения якоря в начальное положение — нажатие возвратной пружины. Согласно [1-3], для большинства типов реле при измерении контактного нажатия, усилия отрыва якоря и нажатия возвратной пружины используется граммометр часового типа. Для некоторых реле существует еще один вид замера — противодействующее усилие, поочередно приложенное на концах якоря.
Ввиду серийного выпуска различных типов ЭМР, разброс значений контролируемых параметров составляет 2.5 г - 150 г. Существующая методика контроля, основанная на применении граммометров часового типа, зачастую не полностью соответствует требованиям современного производства по производительности и точности, и нуждается в модернизации. Наличие механических узлов в этих граммометрах приводит к возникновению значительных погрешностей в измерении, а поочередное использование 2-4 устройств с различными шкалами существенно замедляет процесс контроля.
Таким образом, принимая во внимание все вышеотмеченное, в целях оптимизации процесса контроля и повышения точности результатов измерений необходимо исследовать возможность создания универсального цифрового устройства, удовлетворяющего требованиям современного релейного производства и превосходящего по метрологическим характеристикам существующие аналоги.
В качестве ключевого звена, способного обеспечить высокую точность и низкую помехочувствительность разрабатываемого устройства, предлагается использовать тензометрический датчик силы, главным элементом конструкции которого является упругий элемент (УЭ) балочного типа с прикрепленными на поверхность тензорезисторами, соединенными по мостовой схеме (рис. 1а).
УЭ такого типа широко применяются в датчиковой аппаратуре — особенно в тензометрических датчиках силы [5-8] благодаря особенному характеру распределения величины продольной деформации (рис. 1б).
Рис. 1. Схематическое изображение тензорезистивного датчика силы и распределение продольной деформации по длине нижнего основания
упругого элемента
При приложении нагрузки ¥„ пропорциональной измеряемой массе т, на УЭ датчика, наблюдаются 4 зоны концентрации деформаций, для восприятия которых на основания УЭ наклеивают идентичные тен-зорезисторы таким образом, чтобы координата центра каждого тензоре-зистора совпадала с зоной концентрации пикового значения деформации (рис. 1). Причем для обеспечения наиболее точных измерений продольных деформаций, тензорезисторы целесообразно устанавливать строго по направлению к образующей стержня УЭ. Изменение сопротивления тензорезисторов (/ — номер тензорезистора, в нашем случае 1=4), возникает вследствие изменения их длины I при растяжении/сжатии УЭ:
— = к Л = к£,, (1)
где к — коэффициент тензочувствительности, £г — деформация /-го тензорезистора.
Также стоит отметить, что тензорезисторы имеют нелинейные характеристики и их сопротивления изменяются согласно формулам (2)
и (3):
ЛД14 =аА£14+в(А£14)2, (2)
ЛД,3 =а(-Дг,з) + в(А^2,э) ,
(3)
где а, в — коэффициенты преобразования.
Однако благодаря дифференциальному включению идентичных тензорезисторов (их сопротивления в смежных плечах моста попарно противоположны), достигается четырехкратное увеличение чувствительности, а также компенсируется влияние квадратичных членов, что обеспечивает линейную зависимость выходной величины:
и,, =
и ЛЯ.-ЛЯ + ЛЯ4 -ЛЯ.
пит__1_2_4__3.
4 Я
=и
а¥
=и
ДЯ
К'
(4)
Схема канала преобразования тензорезистивного датчика силы, представленная на рисунке 2, позволяет проследить ключевые стадии преобразования прикладываемого усилия: где тх — измеряемая масса;
Б — воздействующее усилие;
Бх — проекция воздействующего усилия на ось чувствительности датчика;
е — деформация УЭ в местах расположения тензорезисторов;
ЛR — изменение сопротивления тензорезисторов;
Ли — изменение напряжения на выходе мостовой схемы.
Рис. 2. Структурная схема канала преобразования тензорезистивного датчика силы
Для достижения заявленной ранее цели, заключающейся в оптимизации процесса производственного контроля и в повышении точности и достоверности показаний граммометра, авторами была выдвинута идея разработки цифрового измерительного устройства на базе тензорези-стивного датчиках силы, структурная схема которого представлена на рисунке 3.
!----------------------------------
1 1 1 1 1 1 3 4 5
6
Рис. 3. Структурная схема устройства контроля регулировочных параметров ЭМР
Принцип работы устройства с предполагаемыми улучшенными метрологическими характеристиками заключается в следующем. Контроли-
руемое усилие прикладывается к щупу 1 перпендикулярно его оси. Такое положение должно сохраняться на протяжении всего процесса измерения. Под влиянием прикладываемого усилия щуп 1 отклоняется, воздействуя на чувствительный элемент тензорезисторного датчика силы 2 и вызывая тем самым изменение сигнала на выходе мостовой схемы датчика. 24-битный £-Л АЦП 3, подавляя возникающие синфазные помехи, оцифровывает низкоуровневый аналоговый сигнал, поступающий с выхода мостовой схемы тензорезисторного датчика 2, и передает его на микроконтроллер 4 по последовательному интерфейсу. Микроконтроллер 4 обрабатывает поступающий с АЦП 3 оцифрованный сигнал, преобразует его в удобную для восприятия пользователем форму и выводит информацию о величине измеряемого параметра на экран ЖК-дисплея 5. Питание разрабатываемого устройства осуществляется компактным автономным источником питания 6.
Все необходимые для работы устройства операции — измерение величины прикладываемого усилия с одновременной индикацией результата, а также линеаризация характеристики тензорезисторного датчика и реализация стандартных интерфейсов — поддерживаются программным обеспечением. Кроме того, программная часть позволяет адаптировать функционал устройства к конкретным производственным задачам.
Заключение
Проделанный анализ существующих методов контроля качества регулировочных параметров релейных механизмов позволил выявить необходимость внедрения специализированного универсального устройства в целях оптимизации производственных процессов и повышения точности результатов измерений.
Авторами была выдвинута идея разработки цифрового измерительного устройства на базе тензорезистивного датчика силы, отличающегося высокой чувствительностью и превосходящего по метрологическим характеристикам механические аналоги.
Выдвигаются технические рекомендации по разработке устройства с высокой степенью миниатюризации и низким энергопотреблением для удобного использования в процессе их эксплуатации.
Список литературы
1. Рудык А. Р., Любинский Д. Л. Технология миниатюрных реле / Под ред. А. Д. Животченко. - Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд.-ние, 1982. - 264 с.
2. ГОСТ 16121-86. Реле слаботочные электромагнитные. Общие техниче- ские условия. - М.: Издательство стандартов, 1986.
3. ГОСТ РВ 5945-002-2008. Реле слаботочные электромагнитные герметич- ные. Общие технические условия. - М.: Издательство стандартов, 2010.
4. Ивакин Б.Ф., Каракосова И.В., Малащенко А.А., Маслов В.В. / Каталог-справочник «Реле слаботочные» / Под ред. А.А.Малащенко. - СПб.: НИИ КТ АООТ «Северная заря», 2000.- 49 с.
5. Stefanescu D.M. Handbook of Force Transducers: principles and components. -Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2011. - 642 p.
6. Осадчий Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин / Е.П. Осадчий [и др.]; под общ. ред. Е.П. Осадчего. - М.: Машиностроение, 1979. - 480 с.
7. Весоизмерительные технологии HBM: Полный каталог со всеми характеристиками и размерами. [Электронный ресурс] URL: http://www.tenzo.pro/pdf/catalog-HBM.pdf (дата обращения: 13.06.2021)
8. Аш Ж. Датчики измерительных систем: в 2 кн. / Ж. Аш с соавт.; пер. с фр. под ред. А С. Обухова. - М.: Мир, 1992. Кн.2. - 1992. - 419 с.
9. Маликов Г.Ф. Расчеты упругих тензометрических элементов / Г.Ф. Маликов, А.Л. Шнейдерман, А.М. Шулемович. - М.: Машиностроение, 1964. - 190 с.
УДК 681.51
doi :10.18720/SPBPU/2/id21 -399
Горбенко Игорь Дмитриевич1,
магистрант;
Шагниев Олег Булатович2,
доцент, канд. техн. наук
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ АВТОКОЛЕБАНИЯМИ ПРИ СВЕРЛЕНИИ
1 2
' Россия, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский Политехнический университет Петра Великого, shagniev_ob@spbstu.ru
Аннотация. Решается задача автоматического детектирования и подавления автоколебаний при сверлении. Разработана математическая модель, учитывающая нелинейный характер сил взаимодействия инструмента с поверхностью и позволяющая получать режимы потери устойчивости системы. Предложен алгоритм детектирования автоколебаний по быстрому преобразованию Фурье сигнала датчика силы прижатия инструмента к поверхности. Разработаны системы управления процессом, предназначенные для автоматического подавления автоколебаний за счёт коррекции скорости вращения инструмента и подачи внешнего силового воздействия.
Ключевые слова, робот, адаптивное управление, система управления, математическое моделирование, автоколебания.
Igor D. Gorbenko1,
Masters Student;
Oleg B. Shagniev2,
Associate Professor, Ph.D.
MATHEMATICAL MODELING OF CHATTER CONTROL PROCESSES IN DRILLING
