Search academic texts

Registration Number

0825U003306, PhD dissertation

Status

Доктор філософії, 152, Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка

Date

08-09-2025

popup.evolution

o

Title

Development of an Information-Measuring System for thermal imaging control of the external turning process.

Author

Volodymyr Goloborodko,

popup.head Gennadii Oborskyi
popup.opponent Ruslan Mygushchenko
popup.opponent Mykola Mykyichuk
popup.review Tetiana Chumachenko
popup.review Maryna Holofieieva

Description

Дисертація присвячена дослідженню актуальної науково-технічної проблеми вимірювання параметрів теплового стану в зоні різання при зовнішньому точінні із застосуванням інформаційно-вимірювальної системи тепловізіного контролю. Для досягнення цієї мети в роботі проаналізовано основні закономірності теплоутворення та теплообміну процесу різання, проведено порівняльний аналіз існуючих методів та засобів вимірювання температури, придатних для застосування при обробці різанням. Визначено методики оцінювання метрологічних характеристик тепловізійних систем, які містять: визначення просторової та температурної роздільної здатності (теплової чутливості), з урахуванням характеристик поля зору тепловізійної камери. Для підвищення точності та достовірності отриманих результатів вимірювань, було оцінено вплив кута депресії на відбитки проекцій вертикальних та горизонтальних складових поля зору з урахуванням випромінювальної здатності оброблюваних матеріалів. Запропоновано алгоритм для розпізнавання та автоматичної обробки термограм з використанням згорткової штучної нейронної мережі на базі архітектури U-Net. Для забезпечення якісного навчання був використаний алгоритм навчання з «Вчителем», а для формування якісної навчальної вибірки – було розроблено гібридний алгоритм бінаризації термограм з метою створення масок для виділення зон різання. За допомогою інференсу реалізовано можливість опрацювання інших термограм на базі вже навченої моделі. У вступі наведено загальну характеристику роботи, підкреслено її актуальність, визначено мету та завдання, об’єкт, предмет дисертаційного дослідження, відповідність науково-дослідним роботам. Сформульовано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів та особистий внесок автора. В першому розділі зроблено аналіз літературних джерел, який дозволив проаналізувати особливості теплообміну у процесі різання та основні закономірності теплоутворення. Розглянуто існуючі методи та засоби вимірювання температури, зроблено порівняльний аналіз методів та засобів вимірювання температури, придатних для застосування при обробці різанням. Визначено переваги застосування методу тепловізійного контролю, який дає змогу не впливати на процес різання та навколишнє середовище, який не потребує зміни конструкцій інструменту та заготовки, підходить як для миттєвого визначення температури так і для моніторингу в реальному часі. Підкреслено важливість врахування метрологічних характеристик застосування тепловізорів у вимірювальних задачах та складнощі, які виникають у процесі збору та аналізу даних. В другому розділі для підвищення інформативності та достовірності результатів тепловізійного спостереження було визначено підхід до моделювання теплового стану зони різання на основі рівняння теплопровідності з урахуванням початкових та крайових умов. Запропоновано спрощену математичну модель для верифікації експериментальних температур отриманих методом тепловізійного контролю. Визначено методики оцінювання метрологічних характеристик тепловізійних систем, які містять визначення просторової роздільної здатності та теплової чутливості, з урахуванням характеристик поля зору тепловізійної камери. Запропоновано залежність для оцінювання стандартної невизначеності зміни температури за часом T(t) для результатів вимірювання, отриманих з тепловізійних відеокамер через стандартне відхилення залишків апроксимованої моделі. В третьому розділі було проаналізовано та обрано декілька алгоритмів бінаризації для комбінації з метою розробки гібридного методу бінаризації. Сформована та розгорнута архітектура згорткової нейронної мережі з використанням фреймворків TensorFlow та Keras, що дало змогу реалізувати архітектуру U-Net, яка є одною з передових у розпізнавання кадрів з нетиповою структурою та пошуку цікавих, для дослідників, об’єктів. В четвертому розділі на основі проведених експериментів із застосуванням різних тепловізорів різних моделей опрацьовано результати та оцінено невизначеності вимірювання температури методом інфрачервоної термографії для камери пістолетного типу та відеокамери. Опрацьовано результати роботи штучної нейронної мережі з обробкою відео записів термограм з тепловізору Flir P640 та проведено їх верифікацію, з урахуванням реальних показників термограм.

Registration Date

2025-08-06

popup.nrat_date

2025-08-06