Разработка методов преобразования и анализа теплограмм аудиовизуальной техники для диагностики ее технического состояния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.18, кандидат технических наук Романов, Роман Александрович

• Романов, Роман Александрович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романов, Роман Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.1 Формы технического обслуживания сложных объектов

1.2 Методы технической диагностики аудиовизуальной техники

1.3 Метод анализа иерархий

1.4 Выбор объектов исследования в киноиндустрии

1.5 Анализ основных элементов в составе кинокомплексов

1.6 Возможные причины отказов и дефекты

цифровых кинопроекторов

1.7 Выводы по главе 1

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

ТЕПЛОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

2.1 Физические основы теплового неразрушающего контроля

2.2 Средства измерения теплового поля

2.3 Функциональная схема тепловизионной диагностики аудиоаппаратуры

2.4 Диагностические модели для тепловидения

2.5 Выводы по главе 2

3. МЕТОДЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И АНАЛИЗА ТЕПЛОГРАММ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ АУДИОВИДЕОСИСТЕМ

3.1 Линейное контрастирование и поэлементная обработка изображений

3.2 Нелинейное преобразование изображений ^ с целью повышения контраста

3.3 Расчет допустимых границ уровней температуры

3.4 Дисперсионный анализ

3.5 Дискриминантный анализ

3.6 Выводы по главе 3

4. ТЕХНОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

4.1 Планирование и реализация эксперимента

4.2 Выбор аппаратуры и программного обеспечения

для проведения эксперимента

4.3 Определение угла наблюдения для проведения

инфракрасной съемки с помощью тепловизора

4.4 Выбор объектов и количества измерений

4.5 Выбор точек измерения и направление съемки

4.6 Разработка структурной схемы программно-аппаратного комплекса тепловизионной диагностики технического

состояния аудиовизуальной техники

4.7 Выводы по главе 4

5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА,

С ЦЕЛЬЮ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ^ Q5

5.1 Визуальная обработка теплограмм при эксперименте

5.2 Расчет эксперимента с интервальным оцениванием

5.3 Диагностика аудиовизуальной аппаратуры

методом дисперсионного анализа

5.4 Расчет эксперимента с применением

дискриминантного анализа

5.5 Выводы по главе 5

Заключительные выводы и рекомендации

Список использованной литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов преобразования и анализа теплограмм аудиовизуальной техники для диагностики ее технического состояния»

Введение

Актуальность темы

Актуальность темы обусловлена необходимостью совершенствования подходов к повышению и обеспечению надежности технических объектов киноиндустрии России. На основании Федерального закона РФ «О техническом регулировании» от 27.02.2002 №18Э-ФЗ, комитета МТК 15 и российского подразделения Технического Комитета «Кинематография», а также вопросов международной стандартизации в области технической диагностики необходимо разработать методики диагностики и направления обеспечения надежности технических средств киноиндустрии, как индустрии тесно связанной с безопасностью Общества потребителей.

Рассмотрев все проблемы, связанные с безопасностью и стандартизацией мировой и российской киноиндустрии и, принимая во внимание процедуры Ростехрегулирования Российской Федерации, можно выделить одно из основных направлений решения существующих проблем повышения безопасности и надежности объектов киноиндустрии - это использование средств технической диагностики и неразрушающего контроля.

Одним из самых эффективных методов технической диагностики кинотеатров является метод анализа тепловых полей всех объектов (узлов) кинокомплексов. Получение достоверной информации о температурном состоянии аудиовизуальной техники и другом оборудовании кинотеатра зависит не только от качества измерения параметра, а, в большей степени, от качества его анализа, выполненного на основании диагностической модели. Для этого необходимо разработать методы анализа изображений теплограмм применительно к целям диагностики. Решение этих вопросов и определяет актуальность настоящей работы.

Научная новизна

- Впервые разработаны методы и методики тепловизионной диагностики аудиовизуальной аппаратуры с помощью преобразования и анализа теплограмм теплового поля объекта.

Впервые методом анализа иерархий показана приоритетность термографии для технической диагностики кинокомплексов.

Произведена классификация видов дефектов аудиовизуальной аппаратуры, диагностика которых возможна тепловыми методами;

- С помощью математических моделей и экспериментальных исследований выработаны рекомендации по техническому обслуживанию и тепловизионной диагностике кинопроекционной техники.

Объект исследования

Объектом исследования являются элементы аудиовизуальной техники и ее теплограммы, созданные с помощью программно-аппаратного комплекса тепловизионной диагностики для определения технического состояния.

Методы исследований

Методами исследований являются визуальный, дисперсионный и дискриминантный анализ теплограмм кинокомплексов, полученных с помощью тепловизионных средств технической диагностики.

Цели и задачи диссертации

Диссертация посвящена разработке и развитию методологии обеспечения безопасности и надежности объектов киноиндустрии, в том числе аудиовизуальной аппаратуры, путем создания диагностической модели, основанной на методах преобразования и анализа теплограмм.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

1) Анализом и совершенствованием существующих подходов, методов и критериев оценки технического состояния аудиовизуальной аппаратуры.

2) Выбором средств измерения и выполнением экспериментальных исследований теплограмм аудиовизуальной техники.

3) Разработкой методов преобразования теплограмм для улучшения их визуального восприятия и автоматического анализа.

4) Разработкой методик тепловизионной диагностики аудиовизуальной аппаратуры в автоматическом режиме с использованием интервального оценивания, дисперсионного и дискриминантного анализа.

Научные положения, выносимые на защиту и их достоверность

1) Методы преобразования и анализа теплограмм аудиовизуальной техники с использованием интервального и дисперсионного анализа для диагностики ее технического состояния.

2) Разработка компьютерного метода моделирования определения критичных точек аудиовизуальной техники по тепловому излучению всего объекта с возможностью создания базы данных.

3) Методы оценки работоспособности цифровых видеокомплексов и отклонений параметров температурных полей элементов, обеспечивающие надежное функционирование аппаратуры.

Практическая ценность и область применения результатов

1) Разработаны алгоритмы диагностики методами анализа теплограмм.

2) Разработан аппаратурный комплекс тепловизионной диагностики объектов киноиндустрии.

3) Проведена практическая реализация работы и апробация разработанной методики тепловизионной диагностики аудиовизуальной аппаратуры.

Список публикаций

1. Романов P.A. Методы обработки теплограмм при тепловизионной диагностике сложных объектов// Энергетика Нефть Газ. - Набережные Челны: 2011.-№11. С. 23-27.

2. Романов P.A., Белоусов A.A. Надежность энергетического оборудования и методы термографии// Энергетика Нефть Газ/ Выполнение, анализ и обобщение результатов экспериментов по методам термографии энергетического оборудования. -Набережные Челны: 2012. -№2. - С. 34-38.

3. Романов P.A., Севастьянов B.B. Современные средства и методики диагностики строительных машин и оборудования: ежегодное научное изд. Строительной отрасли. - СПб: 2007. - №1. - С. 55-59.

Разработка теоретической диагностической модели оценки технического состояния оборудования тепловизионным методом.

4. Романов P.A., Лисицкий М.В. Методы тепловизионной диагностики объектов //Сборник научно-практической конференции «Современные методы технической диагностики»: тезисы доклада на конференции СПбГПУ. - СПб: 2007. -С. 14-18.

Выполнение, анализ и обобщение результатов экспериментов по оценке технического состояния электромеханических устройств тепловизионным методом технической диагностики.

5. Романов Р.А, Васильев Д.И. Тепловизионная диагностика промышленных объектов// Тезисы Международного симпозиума промышленных предприятий Украины и стран СНГ. - Харьков: 2010. - С. 22.

Проектирование программно-аппаратных средств измерения для тепловизионной диагностики объектов.

6. Романов P.A. Методы и методики преобразования теплограмм// Тезисы научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки», Министерство образования и науки РФ. - СПб: 2009. - С. 9.

7. Романов P.A. Тепловизор позволяет экономить!// Приложение к журналу «Консультации специалистов». - СПб: 2009. - №12. - СПб: 2009. -С. 14.

8. Романов P.A. Зачем нужен тепловизор?// Приложение к журналу «Консультации специалистов». - СПб: 2010. -№4. - С. 17.

9. Романов P.A. Диагностика и мониторинг// Химическая техника. - СПб: 2011. -№4. - С. 23-24.

10. Романов P.A. Методы тепловизионной диагностики и анализ термограмм// Тезисы доклада на международном симпозиуме по надежности промышленного оборудования. -Алматы (Казахстан): 2011. -№2.-С. 12-16.

11. Романов P.A. Обеспечение надежности оборудования с помощью тепловизионной и вибродиагностической аппаратуры// Тезисы доклада на конференции «Росатома». - Курчатов: 2011. - С. 23.

12. Романов P.A. Многопараметрическая тепловая диагностика насосно-компрессорного оборудования// Тезисы доклада Международного семинара «Системы мониторинга и диагностики насосно-компрессорного оборудования - критерии выбора», Крокус - Экспо. - М.: 2011. - С. 38-39.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключительных выводов и рекомендаций, списка литературы из 55 наименований и 6 приложений. Работа содержит 125 страниц основного текста, 19 таблиц, 35 рисунков. Приложения размещены на 17 страницах.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1 Формы технического обслуживания сложных объектов

При проведении анализа литературных источников, связанных с техническим обслуживанием и диагностикой сложных технических объектов, в первую очередь, необходимо определиться с формой технического обслуживания аудиовизуальной техники, применяемыми методами неразрушающего контроля и технической диагностики в современной киноиндустрии, а также программными и техническими средствами, на базе которых строятся методики диагностики объектов киноиндустрии. Особенного внимания заслуживают внимания труды Д. С. Митчелла, который систематизирует подходы к диагностике, обслуживанию и эксплуатации сложных технических объектов [49].

Проведем анализ пяти самых эффективных форм технического обслуживания аудиовизуальной техники (табл. 1.1):

1) реактивное (реагирующее) профилактическое обслуживание (РПО);

2) обслуживание по регламенту или планово-профилактическое обслуживание (ППР);

3) обслуживание по фактическому техническому состоянию (ОФС);

4) проактивное или предотвращающее обслуживание (ПАО);

5) концепция «Надежное оборудование» (комбинированная концепция надежности техники).

Принципиальное значение конечной стоимости затрат на проведение диагностики и сервисного обслуживания связано с выбором формы технического обслуживания и ремонта (ТОиР) аудиовизуальной техники. Достоинства и недостатки форм технического обслуживания представлены в табл. 1.2. Успех применения одной или другой формы ТОиР зависит от методов диагностики и прогнозирования.

В зависимости от используемого математического аппарата различают следующие основные направления прогнозирования [18]:

- экспертные оценки, когда мнения экспертов о будущем состоянии кинотехники собирают путем опроса или анкетирования, обрабатывают и получают прогноз;

Таблица 1.1- Формы технического обслуживания

Формы технического обслуживания Характерные особенности

Реактивное (реагирующее) обслуживание Большая вероятность внеплановых остановок техники и перебоев в работе

Планово-профилактическое обслуживание (НИР) Планово-периодическое проведение профилактических работ, составление и соблюдение календарного графика

Обслуживание по фактическому техническому состоянию (ОФС) Обслуживание только дефектной техники в сочетании с профилактикой внеплановых остановок

Проактивное обслуживание Продление межремонтного интервала и интервала между обследованиями

Концепция «Надежное оборудование» Повышение надежности технических объектов за счет внедрения новых прогрессивных методов и средств

- аналитическое, когда в результате прогнозирования определяется величина контролируемого параметра (параметров), характеризующего техническое состояние объекта во времени;

- вероятностное, когда в результате прогнозирования определяется вероятность выхода (невыхода) параметра (параметров) технического состояния за допустимые пределы;

- статистическая классификация (распознавание образов), когда в результате прогнозирования определяется класс диагностируемого объекта по критерию работоспособности.

На практике исходными данными для проведения диагностики и прогнозирования по любому из методов является история измерения параметров во времени. Если интервалы между измерениями равны, то такой ряд измерений называют временным. Некоторые методы прогнозирования требуют, чтобы ряд был, именно, временным - без пропусков значений с одинаковыми интервалами времени.

Большинство факторов, влияющих на надежность аудиовизуальной техники, являются случайными, поэтому многие параметры надежности носят вероятностный характер и для их определения используется математический аппарат теории вероятностей и математической статистики.

Переход на передовые формы ТОиР (ОФС и ПАО) невозможен без постановки задач организации отдела технической диагностики. Системы ОФС и ПАО должны базироваться на обязательном использовании целого ряда методик и методов технической диагностики и распознавания технических состояний, которые в сочетании позволяют определить весь спектр дефектов, возникающих в аудиовизуальной технике и объектах киноиндустрии.

Концепция «Надежное оборудование» - это концептуальный подход к постановке эффективной системы технического обслуживания и диагностики технических объектов, базирующийся на глубоком исследовании, как физических причин аварийных (внеплановых) отказов, так и на выявлении пробелов в системно-организационной структуре организации в целом. Разработанные методы и алгоритмы решения проблем повышения надежности аудиовизуальной техники и объектов киноиндустрии, в целом, позволит гарантировать экономически эффективные результаты, связанные с корректным переходом на концептуальное обслуживание, подходящее данной киносети. Пример расчета экономической эффективности представлен в Приложении 1. Концепция «Надежное оборудование» - это комбинированная концепция надежности оборудования [39].

После проведения технического аудита и анализа системы ТОиР, в зависимости от специфики киносети и применяемых технических средств, разрабатываются рекомендации по использованию в совокупности всех форм ТОиР в разных пропорциях относительно каждого объекта киноиндустрии, применяемых методов технической диагностики и анализа коэффициентов надежности, что приводит к максимальному эффекту.

Таблица 1.2 - Достоинства и недостатки систем ТОиР

Система ТОиР Достоинства Недостатки

РПО Не требует больших финансовых вложений на организацию и техническое оснащение. Высокая вероятность внеплановых простоев из-за внезапных отказов, приводящих к дорогостоящим и продолжительным ремонтам.

1И1Р Система хорошо развита, имеет отработанную методологическую основу и позволяет поддерживать заданный уровень исправности и работоспособности аудиовизуальной техники. Базируется на статистических данных историй отказов аналогичного оборудования с заложенным коэффициентом надежности, следовательно, для обеспечения заданного уровня его работоспособности изначально планируется объем работ, превышающий требуемый фактически. Статистическая наработка не исключает полностью вероятность внепланового отказа.

ОФС Исключает вероятность аварийных отказов и связанных с ними внеплановых простоев. Позволяет прогнозировать объемы технического обслуживания и производить ремонт исключительно дефектной техники. Может быть осуществлена только посредством постепенного перехода от системы ППР и требует полного пересмотра организационной структуры. Требует первоначально больших финансовых вложений для подготовки специалистов и технического оснащения отдела ТОиР.

ПАО Максимальное увеличение межремонтного срока за счет подавления источников отказов. Используются самые прогрессивные технологии технического обслуживания, ремонта и восстановления кинотехники Требуется трудоемкий анализ всех отказов с целью выявления их источников. Очень гибкая организационная система, постоянно требующая оперативного решения и внедрения ряда мероприятий.

1.2 Методы технической диагностики аудиовизуальной техники

Для определения и разработки эффективных методов обслуживания и диагностики аудиовизуальной техники необходимо провести анализ основных существующих методов технической диагностики, учитывая применяемые методы на сегодняшний день, а также другие современные и быстроразвивающиеся мировые методики. Проведенный анализ литературы показывает, что мировая тенденция в методах технической диагностики идет по пути стандартизации. В каждом направлении созданы рабочие группы -международные технические комитеты (МТК), а в каждой отдельной стране создаются локальные технические комитеты (ТК). Почти все рабочие группы имеют идентификационный номер (например, МТК-183 - международный технический комитет по вибродиагностике и вибромониторингу, а ТК-183 -подразделение локального российского технического комитета). Большинство методов технической диагностики утверждены рабочими группами в рамках аутентичных стандартов ISO. В силу своей новизны, но уже широкого применения, тепловизионный метод технической диагностики в большинстве направлений исследований на сегодняшний день не стандартизирован, что дает большие перспективы для развития этого метода во всех сферах жизнедеятельности человека.

Техническая диагностика - это установление и изучение признаков, характеризующих наличие дефектов в технических объектах (узлах), для предсказания возможных отклонений в режимах их работы [25]. В табл. 1.3 приведены основные методы технической диагностики и неразрушающего контроля (ТД и НК).

Суть методов технической диагностики заключается в оценке и прогнозе технического состояния объекта по результатам прямых или косвенных измерений параметров состояния или диагностических параметров. Чтобы оценить техническое состояние объекта необходимо знать не только

фактические значения параметров, но и соответствующие им нормируемые

значения. Разница между фактическим в Ф1Ш и нормируемым О корм

значениями называется диагностическим симптомом. Основная сложность в

определении критичности диагностического симптома заключается в

отсутствии, в большинстве случаев, норм или эталонов исследуемых

параметров (например, порога температур), а также отсутствие

функциональных зависимостей объекта и диагностических признаков.

Таблица 1.3 - Методы технической диагностики, применяемые для определения технического состояния объектов

Метод технической диагностики Объекты

Вибродиагностика и вибромониторинг Энергомеханическое объекты с движущимися частями

Акустико-эмиссионная диагностика Сосуды давления, резервуары, трубопроводы, несущие конструкции

Трибодиагностика (анализ качества смазки (масла) и выявления частиц износа) Трущиеся элементы (подшипниковые узлы, ответственное энергомеханическое оборудование)

Тепловидение и термография Электромеханические объекты, теплообменное оборудование, теплоизоляция, котлы, печи

Анализ токов и электроимпульсное тестирование Токопроводящая часть и изоляция оборудования

Аэроультрозвуковой контроль утечек (вакуумные утечки) Компрессионное оборудование

Ультразвуковая дефектоскопия Состояние и толщина стенок трубопроводов, сосудов и резервуаров

Параметрическая диагностика технологического процесса Технологическая или механическая деградация, коррозия

Принимая во внимание, что диагностические оценки любого метода имеют ограниченную достоверность 92-96%, можно сделать вывод о том, что для повышения достоверности диагностики целесообразно использовать одновременно две и более диагностические методики (например, термография и вибродиагностика или трибодиагностика) или несколько разных научных

методик одного направления технической диагностики (например, термографические методы преобразования и анализа теплограмм) применительно к аудиовизуальной технике. В каждом направлении технической диагностики есть признанные идеологи. Методы вибрационной диагностики сложных технических объектов разрабатывались в трудах Митчелла Д.С. [49], Белоусова A.A. [3], Явленского А.К.,ЯвленскогоК.Н. [45], Генкина М.Д., Соколовой А.Г. [15], акустико-эмисионной диагностике Муравьёва В.В., в трибодиагностике компании CSI [50, 52], Entek [53, 55], Ван де Пут Д.С., в тепловидении Госсорг Ж .[17], Власов А.П. [11, 12, 13, 14], Вавилов В.П. [6, 7, 48, 51], Климов А.Г., в ультразвуковой дефектоскопии Клюев В.В. [25, 33], в анализе токов и электроимпульсном тестировании Кузнецов Ю.В., Тронин Ю.В. [26]. Диагностика механических систем аудиовизуальной техники с помощью методов вибродиагностики освещена в работе Белоусова A.A. [3].

В современной мировой киноиндустрии сегодня происходит переход на цифровую аппаратуру, где значительно снизилось количество механических пар трения и увеличилось число электрических элементов, поэтому в данной диссертации проводятся исследования на базе современных термографических методов анализа теплограмм объектов киноиндустрии. Простейшие средства контроля тепловых полей: контактные и бесконтактные термометры (пирометры), ввиду низкой информативности, не рассматриваются в данной диссертации. Список терминов по термографии приведен в Приложении 2.

Преимуществами тепловизионной диагностики применительно к аудиовизуальной технике являются:

- проведение технического контроля дистанционно в рабочем режиме аппаратуры в операторской при проведении киносеанса;

- безопасность персонала при проведении измерений;

- не требуется отключения киноаппаратуры (бесконтактный контроль);

- не требуется специальных помещений и подготовки рабочего места;

- большой объём выполняемых диагностических работ за единицу времени;

- возможность определения дефектов кинотехники на ранней стадии развития;

- диагностика всех типов киноаппаратуры;

- малые трудозатраты на производство измерений;

- достоверность, точность и наглядность получаемых сведений и отчетов.

1.3 Метод анализа иерархий

В настоящее время наряду с методом тепловизионной диагностики на практике применяется ряд других методов технической диагностики: вибродиагностика, акустико-эмиссионная диагностика, трибодиагностика, анализ токов и электроимпульсное тестирование, аэроультрозвуковой контроль утечек, ультразвуковая дефектоскопия, параметрическая диагностика.

Большинство объектов аудиовизуальной техники, находящихся в эксплуатации, теоретически не рассчитаны на всевозможные эксплуатационные воздействия и продолжительно не испытаны при выпуске с заводов, так как отсутствуют методики ресурсных испытаний у производителей.

Поэтому в эксплуатации приходится решать две основные проблемы с помощью технической диагностики:

1. Выявлять развивающиеся дефекты, которые появляются после обычных эксплуатационных воздействий и естественного износа.

2. Определять остаточный ресурс или возможность надежной эксплуатации без капитального ремонта.

В данном разделе проведен сравнительный анализ эффективности наиболее распространенных методов технической диагностики применительно к задаче оценки качества диагностики аудиовизуальной аппаратуры. Для решения указанной задачи рассмотрим наиболее признанный в теории

предъявляемых к выбору, считаются независимыми между собой. Если сравниваются два критерия -V , и у и при этом х , > х , , то говорят, что

имеет место отношение строгого порядка, если же - у , то говорят

что имеет место отношение нестрогого порядка. Отношения предпочтения устанавливаются либо путем субъективных экспертиз, либо на основе экспериментальных данных. Имеет место теорема Фишберна [44], которая утверждает, что на множестве отношений строгого порядка можно построить

такую вещественную функцию , которая будет упорядочивать

Таким образом, решение задачи об упорядочении альтернатив методом МАИ включает в себя следующие этапы:

- структурирование задачи с целью построения иерархической структуры цели - критерии - альтернативы;

- попарные сравнения критериев каждого уровня;

- вычисление коэффициентов важности для критериев каждого уровня и проверка согласованности мнений экспертов;

принятия решений метод анализа иерархий (МАИ) [40]. Ниже излагаются основные положения МАИ, необходимые для выполнения расчетов.

В соответствии с терминологией МАИ сравниваемые методики будем называть альтернативами. Каждая методика (альтернатива) характеризуется совокупностью оценок - технических, экономических, финансовых, экологических, которые будем называть критериями. Альтернативы однородны по своей внутренней природе, а критерии альтернатив независимы между собой и не оказывают влияния на другие альтернативы и критерии других альтернатив. Задача состоит в выборе лучшей альтернативы или их упорядочении в порядке значимости показателя эффективности. В основе метода МАИ лежат понятия об иерархии и приоритетах.

Иерархическая организация системы представляет собой определенный тип системы, в котором критерии могут группироваться в несвязанные множества (подгруппы). При этом критерии каждой подгруппы находятся под влиянием критериев других подгрупп и, в свою очередь, оказывают влияние на критерии третьей подгруппы или на альтернативы. В соответствии с распределением влияния подгрупп критериев между собой возникают уровни иерархии критериев. На высшем уровне иерархии находится некоторая общая цель, относительно которой может иметь место несколько уровней иерархии критериев по степени уменьшения их важности по отношению к главной цели. Критерии низшего уровня замыкаются на альтернативы. В рассматриваемом случае имеет место следующая трехуровневая иерархия (рис. 1.1).

В МАИ предлагается алгоритм одновременной оценки всех альтернатив, основанный на попарном сравнении критериев разных уровней. Метод построения попарных (бинарных) отношений является одним из наиболее универсальных подходов к решению задачи выбора приоритетов. При этом, естественно, предполагается, что для каждой пары критериев можно определить отношение предпочтения одного критерия перед другим по отношению к критерию высшего уровня, либо их равноценность. При этом отношения предпочтения между всеми сравниваемыми парами критериев,

- количественный расчет функции полезности рассматриваемых альтернатив, позволяющих ранжировать их по качеству.

Математические бинарные отношения образуют множество упорядоченных пар ( * , > х / )■ Существуют различные способы задания

бинарных отношений. Наиболее удобный способ задания бинарных отношений на конечном множестве пар - матричный. При этом все критерии нумеруются,

х

и строится матрица парных сравнений (МПС), с элементами 1 1} - —— и

X ]

х ]

1 л = -— для всех / у' / = 1 п ; у = 1 п .

А , >

Поскольку МАИ основан на построении МПС, то далее будут рассмотрены основные свойства МПС.

Пусть ^ 1 , V 2 ,..., И' й - положительные значения критериев некоторого уровня. Составим отношения

а я = ц> 1 / у/ к , / , к = 1 ,.., п (1.1)

показывающие, во сколько раз значение г — го критерия больше значения к - го критерия.

Отношения (1.1) запишем в виде квадратной матрицы А парных сравнений

г

А =

V

ч\ м>2

М>2

М>2

М\ Л

п Ж-,

и'

ГУ Ъ

IV

п )

(1.2)

Отметим некоторые свойства этой идеальной МПС.

1. Очевидно, что диагональные элементы матрицы (1.2) равны единице и все элементы матрицы есть положительные числа.

2. Для любых ! и к имеет место равенство а к1 = \ I а . Это означает, что произведение элемента матрицы А , расположенного на пересечении / - й строки и к - го столбца, на элемент матрицы А , расположенный на пересечении к - й строки и I - го столбца, равно единице. Действительно,

а и = у I I ,, а й = * , / У к;

Я л,- • Я й = И ^ / и ■ и / V 1 = 1 (1.3)

Матрицы, удовлетворяющие условию (1.3), называются обратно -симметричными.

3. Для любых трех индексов /, к и 1 справедливо равенство

а „ = а

Это означает, что произведение элемента матрицы А

расположенного в / - й строке и к - ом столбце, на элемент матрицы А , расположенный в к - й строке и / - ом столбце, равно элементу матрицы А , расположенному в 1-й строке и 1-ом столбце. Действительно,

а л ■ а и

= V ; / >С I ■ V г I V , = V : I М>

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы преобразования изображений и звука», Романов, Роман Александрович

5.5 Выводы по главе 5

1. При проведении эксперимента для улучшения визуализации теплограмм производилась поэлементная обработка изображений, а также интервальное оценивание объекта исследования.

2. Для повышения качества средней яркости изображения и его контраста во время эксперимента проводилось нелинейное преобразование.

3. Для определения технического состояния многокритериальных объектов применялся дисперсионный или дискриминантный анализ.

Заключительные выводы и рекомендации

1. Осуществлено теоретическое обоснование целесообразности применения тепловизионных методов диагностирования техники кинопоказа с целью повышения ее качества и надежности.

2. В ходе разработки методов преобразования и анализа теплограмм аудиовизуальной техники было разработано несколько подходов к решению задачи диагностики, зависящих от характера отдельных дефектов.

3. Выполнена классификация дефектов кинотехники, для диагностики которых оптимален тепловизионный метод.

4. Разработан программно-аппаратный комплекс для реализации методов преобразования и анализа теплограмм аппаратуры кинокомплексов с возможностью определения неисправностей, причин отказов и диагностики в автоматическом режиме с помощью методов преобразования изображений.

Апробация диссертационной работы обсуждена и получила одобрение на ежеквартальных Всероссийских научно-практических семинарах СПбГПУ июнь 2007 г., апрель 2008 г. и международных конференциях в Санкт-Петербурге КЖБ «Современные методы технической диагностики» (2426.04.2009, 29-30.06.2011). По материалам работы разработано, организовано и проведено 6 недельных учебных курсов по техническому облуживанию и ремонту ТОР-104 «Основы практической тепловизионной диагностики объектов» (ООО «Балтех», Санкт-Петербург, 19-22.05.2010, 08-11.09.2010, 0509.04.2011, 26-30.06.2011, 20-24.09.2011, 11-15.10.2011). Проведено 9 выступлений на промышленных предприятиях Российской Федерации (ОАО «НЛМК», г. Липецк 15-17.04.2009, ОАО «Северсталь», г. Череповец 47.09.2009, ОАО «Алроса», г. Мирный 15-17.03.2010, ОАО «Мечел», г. Челябинск 22.11.2011, ОАО «ММК», г. Магнитогорск 23.11.2011, ОАО «Атомэнергоремонт», г. Воронеж 12.05.2011, 5.07.2011, 15.12.2011, ОАО «Сибур», г. Нижний Новгород 23-25.09.2011) с целью ознакомления технических специалистов с методами тепловизионной диагностики электромеханических систем через анализ теплограмм.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романов, Роман Александрович, 2012 год

Список использованной литературы

1. Амосов H.H., Куклин Б.А. и др. Вероятностные разделы математики / под ред. Максимова Ю.Д. - СПб: Изд-во Иван Федоров, 2001. - 592 с.

2. Афонин A.B., Таджибаев А.И., Титков В.В. Излучения в инфракрасном диапазоне волн и их измерения. - СПб.: ПЭИПК, 2007. - 120 с.

3. Белоусов A.A. Диагностика механических систем аудиовизуальной техники. - СПб: Политехника, 2002. - 152 с.

4. Берг Л.Г. Введение в термографию. - М. : Наука, 1984. - 396 с.

5. Будадин О.Н. Тепловой неразрушающий контроль изделий: науч.- метод, пособие. - М.: Наука, 2002. - 472 с.

6. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрушающего контроля: справочник. - М.: Машиностроение, 1991. - 240 с.

7. Вавилов В.П. Инфракрасная термография и тепловой контроль. - 1-е изд. -М.: 2009.-544 с.

8. Василевская Э.С., Петров Д.С. Тепловизионное обследование -энергосбережению. // Светопрозрачные конструкции. - СПб: 1999. - С. 3133.

9. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. - М.: Наука, 1969. - 364 с.

10. Власов А.Б. Разработка и внедрение методов контроля качества строительных конструкций на МДСК: отчет по НИР, МВИМУ. -Мурманск: 1990.

11. Власов А.Б. Тепловизионная диагностика объектов электро- и теплоэнергетики (диагностические модели). - Мурманск: Изд-во МГТУ, 2005. - 266 с.

12. Власов А.Б. Тепловые потери различных ограждений: информационный листок. -Мурманск: ЦНТИ. - № 107.-94.

13. Власов А.Б., Власова C.B., Подымахин В.Н. Контроль качества бетонных и железобетонных изделий // Внедрение научных технологий в практику

Северного флота: материалы третьего регион, совещ. - Мурманск: МГТУ, 1999,- С. 39.

14. Власов А.Б. Приведение данных тепловизионного контроля к единому критерию //Электрика. - М.: 2001. - № 12. - С. 24-28.

15. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. - М.: Машиностроение, 1987. -288 с.

16. Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей. - М.: Изд-во Физико-математической литературы, 1961. - С. 406.

17. Госсорг Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение / пер. с франц. - М.: Мир, 1988. - 396 с.

18. Дорофеев Д.А. Современные формы технического обслуживания. - СПб: БТЛ, 2007. - 106 с.

19. Дроздов В.А. Сухарев В.И. Термография в строительстве. - М.: Стройиздат, 1987. - 240 с.

20. Дуда Р., Харт П. Распознавание образов и анализ сцен. - М.: Мир, 1975. -511 с.

21. Дюк В.А. Обработка данных на ПК в примерах. - СПб: Питер, 1997. -240 с.

22. Идельчик В.И. Электрические системы и сети. - М.: Энергоатомиздат,

1989. -592 с.

23. Каримов Р.Н. Обработка экспериментальной информации// Многомерный анализ: уч. пособие. - Саратов: СГТУ, 2000. - Ч.З. -108 с.

24. Каримов Р.Н. Основы дискриминантного анализа: уч.-метод. пособие. -Саратов: СГТУ, 2002. - 108 с.

25. Клюев В.В., Соснин Ф.Р. Неразрушающий контроль и диагностика. - М.: Машиностроение, 2003. - 106 с.

26. Кузнецов Ю.В., Тронин Ю.В. Основы анализа линейных радиоэлектронных цепей (частотный анализ): уч. пособие. - М.: МАИ, 1992.-64 с.

27. Мирошников М.М. и др. Иконика в физиологии и медицине. - JL: Изд-во Наука, 1987. - 390 с.

28. Мирошников М.М., Нестерук В.Ф. Развитие методологии иконики и ее структурной схемы //Труды Государственного оптического института им. С.И. Вавилова, 1982, т. 57, в. 185, с. 7- 13

29. Нестерук В.Ф. Дальнейшее развитие методологических основ иконики // Труды ГОИ. 1987. т. 64. В. 198. С. 5-11.

30. Нестерук В.Ф. Структура статистических преобразований изображений в ограниченном динамическом диапазоне// Труды ГОИ им.С.И.Вавилова. -Л.: 1982. -Т. 51. -Вып. 185. - С. 13-22.

31. Нестерук В.Ф., Соколова В.А. Вопросы теории восприятий сюжетных изображений и количественная оценка их контраста. ОМП. - Л.: 1980. — №5,- С. 11-13.

32. Нестерук В.Ф. Оптимальное нелинейное контрастно-статистическое преобразование изображений и оценка его эффективности. ОМП. - Л.: 1981.-№ 11.-С. 9-11.

33. Неразрушаюший контроль и диагностика: справочник / В.В. Клюев и др. /под ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1995. - 488 с.

34. Пилипенко Н.В., Левшин Ю.В. Тепловые потери от подземной двухтрубной теплотрассы: материалы российской научн.-практ. конф. Оптика ФЦП «Интеграция». - СПб: 1999. - 109 с.

35. Поляков B.C. Применение инфракрасной техники для выявления дефектов высоковольтного оборудования // Энергетика и электрификация: серия Эксплуатация и ремонт электрических сетей, экспресс-информ. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1985. - №7. - 198 с.

36. Поспелов Д.А. Ситуационное управление // Теория и практика. - М., Наука; Физматгиз, 1986. - 288 с.

37. Преображенский И.А. Опыт эксплуатации цифровых кинопроекторов в ЗАО «Синема Парк» // Современные технологии в кинематографе: регион, конф. - СПб: 2011. -25 с.

38. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. - М.: Мир, 1982. - Кн. 2. - 311 с.

39. Романов P.A., Севастьянов В.В. Концепция «Надежное оборудование»: уч.-метод, пособие. - СПб: 2008. - 54 с.

40. Саати Т.Л. Принятие решений при зависимостях и обратных связях. - М.: ЛКИ, 2001.-357 с.

41. Смирнов В.И. Курс высшей математики. - М.: Изд-во технико-теоретической литературы, 1957.-Т. 1. -487 с.

42. Справочник по инфракрасной технике / под ред. У. Вольф. / пер. с англ. -М.: Мир, 1999. - В 4-х т. - 600 с.

43. Факторный, дискриминантный и кластерный анализ. /Джон Ким, Ч.У.Мьюллер и др. / пер. с англ. - М.: Финансы и статистика, 1989. - 215 с.

44. Фишберн П. Теория полезности для принятия решений. - М.: Наука, 1978. -352 с.

45. Явленский А.К, Явленский К.Н. Теория динамики и диагностики систем трения качения. - Л.: ЛГУ, 1978. — 184 с.

46. Диагностика технического состояния кинопроекционной техники в режиме периодического контроля: отчет по НИР. - 2011. - № ГР 01201173125.

47. Разработка аппаратурного комплекса оценки качества кинопроекционной техники кинотеатра тепловизионным способом: отчет по НИР. - 2011. - № ГР 01201252034.

48. Vavilov Y, Demin V. and Shiryaev V, Inspecting smokestacks by IR thermographic smokestacks and heat conduction modeling, In: Proc. SPIE "Thermosense-XXIII", Vol. 4360, - Orlando, U.S.A.: 2001. - P. 324-332.

49. Mitchell J.S. An Introduktion to Machinery Analysis and Monitoring, PennWell Pub. Co.-1981. -p. 35.

50. Petersson B., Axen B. Thermography: Testing of Thermal Insulation and Airtightness of Buildings-Swedish Council for Building Research, Sweden. -1980,- 130 p.

51. Yavilov VP., Grinzato E., Bison P.G., Marinetti S. Nondestructive Testing of Delaminations in Frescoes Plaster Using Transient Infrared Thermography.-Res. inNDE. - 1997. -№4, Vol. 5.-P. 57-71.

52. The Infrared and Electro-Optical Systems Handbook, Joseph SAccetta, David L.Shumaker Exec. Editors, Volumes 1-8, SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, Washington . - 1993. - 218 p.

53. Nondestructive Testing Handbook, Vol.3 "Infrared and Thermal Testing", U.S.A., A.SN.T. - 2001. - 714 p.

54. Kendall M.G. Rank correlation methods, London, Griffin and Co. - 1955.

55. The Thermography Monitoring Handbook, author: Roderick A. Thomas, Oxford, UK. - 1999. - 162 p.