Комбинаторика бинарных состояний для объема выборки, равным шести, представлена на рис. 5.8.
Рис. 5.8. Комбинаторика бинарных состояний для объема выборки равным шести
Результат работы программы по определению статистических геометрических характеристикдекоррелированности представленвтабл. 5.9.
Новыми научными результатами стали уточнения относительных чисел знакочередования. Новым также является приведение не к объему текущих выборок, а к максимально возможным числам знакочередований.
Основным инструментальным средством измерения геометрии имакрошероховатости будет первичный измерительный преобразователь в виде контактирующего сферического элемента диаметром 1,0 мм, соединенный с вторичным измерительным преобразователем (лазерной головкой оптической мыши), изменяющим в процессе измерения взаимное положение относительно измеряемого объекта и матовой пластины, установленной вертикальновплоскостиизмерения.
Создан программный модуль для оценки статистических геометрических параметров макрошероховатости. Демонстрация работы представлена на рис. 5.9.
Таблица 5.9
Результат работы программы по расчету характеристик декоррелированности [32]
Комбинация |
Число |
Относительное чис- |
Относи- |
Число |
Оценка |
|
знако- |
ло знакочередова- |
тельное |
одинако- |
коэффици- |
|
чере- |
ний, приведенное |
число зна- |
вых знаков |
ента кор- |
|
дова- |
к максимально |
кочередо- |
|
реляции |
|
ний |
возможному |
ваний |
|
|
111111 |
0 |
0 |
0 |
6 |
1,0 |
100000 |
1 |
0,2 |
0,17 |
5 |
0,81 |
110000 |
1 |
0,2 |
0,17 |
4 |
0,81 |
111000 |
1 |
0,2 |
0,17 |
3 |
0,81 |
111100 |
1 |
0,2 |
0,17 |
4 |
0,81 |
111110 |
1 |
0,2 |
0,17 |
5 |
0,81 |
100001 |
2 |
0,4 |
0,33 |
4 |
0,31 |
100011 |
2 |
0,4 |
0,33 |
3 |
0,31 |
100111 |
2 |
0,4 |
0,33 |
4 |
0,31 |
101111 |
2 |
0,4 |
0,33 |
5 |
0,31 |
110001 |
2 |
0,4 |
0,33 |
3 |
0,31 |
110011 |
2 |
0,4 |
0,33 |
4 |
0,31 |
110111 |
2 |
0,4 |
0,33 |
5 |
0,31 |
111001 |
2 |
0,4 |
0,33 |
4 |
0,31 |
111011 |
2 |
0,4 |
0,33 |
5 |
0,31 |
111101 |
2 |
0,4 |
0,33 |
5 |
0,31 |
100010 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
100100 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
100110 |
3 |
0,6 |
0,5 |
3 |
–0,31 |
101000 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
101100 |
3 |
0,6 |
0,5 |
3 |
–0,31 |
101110 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
110010 |
3 |
0,6 |
0,5 |
3 |
–0,31 |
110100 |
3 |
0,6 |
0,5 |
3 |
–0,31 |
110110 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
111010 |
3 |
0,6 |
0,5 |
4 |
–0,31 |
100101 |
4 |
0,8 |
0,67 |
3 |
–0,81 |
101001 |
4 |
0,8 |
0,67 |
3 |
–0,81 |
101011 |
4 |
0,8 |
0,67 |
4 |
–0,81 |
101101 |
4 |
0,8 |
0,67 |
4 |
–0,81 |
110101 |
4 |
0,8 |
0,67 |
4 |
–0,81 |
101010 |
5 |
1,0 |
0,83 |
3 |
–1,0 |
Рис. 5.9. Программный модуль оценки статистических параметров шероховатости
После запуска программы оператор выбирает одно или несколько изображений. Задает текущее значение, затем автоматически рассчитываются следующие характеристики профиля поверхности: Rmax – размах профиля (расстояние между линией, соединяющей максимальную точку выступов с паралельной ей линией, соединяющей минимальную точку впадин), мм; Rzi – расстояние от линии максимальных выступов до точки на кривой (через задаваемый оператором шаг), мм; Rai – частное превышение точки максимального выступа над рядом находящейся точкой минимальной впадины, мм; Si – расстояния между максимумами частных выступов, мм; di – расстояние между двумя соседними впадинами, мм; Li – расстояние между двумя соседними точками минимальной впадины и максимального выступа, мм; p – расстояние от линии максимальных выступов до условной линии K (уровня контакта шины автотранспортного средства с поверхностью, задается оператором), мм; bi – частные «диаметры» соприкосновения шины с поверхностью, мм; Kp – коэффициент развития профиля; n – количество выступов кривой, а также производных характеристик:
Racp = (Ra1 + Ra2 + …Ran)/n,
Scp = (S1 + S2 + … Sn)/n, Kp = (L1 + L2 + … Ln)/L.
Частности распределения ординат Rzi (в процентах от общего количества), где. Погрешность определяемых и высчитываемых значений
0,1 мм.
После проведения расчетов все величины можно сохранить в файлы (EXCEL, Word, Text). Если расчеты были произведены для нескольких изображений, то возможен расчет и сохранение осредненных значений. Для контроля над качеством обработки изображения оператор может использовать настройки.
5.9. Мониторинг макрошероховатых дорожных покрытий на объектах государственной компании «Российские автомобильные дороги»
Разработана методология проведения мониторинга инноваций на объектах Государственной компании, включающая в себя в том числе определение основных направлений мониторинга, перечня контролируемых параметров, периодичность мониторинга по каждому направ-
лению на 2013–2015 гг.
Проведен мониторинг макрошероховатых дорожных покрытий на объектах государственной компании «Российские автомобильные до-
роги» (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Мониторинг макрошероховатых дорожных покрытий на объектах государственной компании «Российские автомобильные дороги»
Разработана методика применения цифрового микроскопа DM 200-2 с видеокамерой с увеличением 200 раз.
Технические характеристики цифрового микроскопа [10]:
1.Операционная система: Windows XP / Vista / Windows 7 и Mac OS.
2.PC-интерфейс: USB 2. 0. Размер матрицы: 2.0 Мпикс.
3.Разрешение 1600 × 1200, 1280 × 960, 640 × 480.
4.Цвет: YUV или24-bit RGB.
5.Объектив: двойная линзаAxis 27X & 100X.
6.Диапазон фокусировки: от8 ммдо5300 мм.
7.Увеличение: от10X до200X.
8.Баланс белого: автоматический.
9.Выдержка: автоматическая.
10.Источник света: 8 регулируемых светодиодов.
11.Питание: 5V DV черезUSB-порт.
12.Размер: 120 × 36 мм.
13.Длина USB-кабеля: не более2 м. Комплектация:
1.USB-микроскоп.
2.CD-ROM (программное обеспечение) и краткое руководство
пользователя.
3.Стойка (пластик).
4.Калибровочная шкала.
5.Прозрачные насадки – 2 шт.
Системные требования для установки программного обеспечения:
1.OС: Windows XP SP2 / Vista / Windows 7 / Mac OS.
2.Процессор: Pentium IV 1.0G, Celeron, AMD Athlon.
3.CD-ROM.
4.Свободный USB-порт (если это USB 1.1, используйте программу
MiViewCap-Beta. exe, находящуюся наCD).
5.512 MB RAM.
6.100 MB свободного места надиске.
7.Видеокарта: 16-bit.
Внешний вид цифрового микроскопа с 200-кратным увеличением, управляемого от ноутбука, представлен на рис. 5.11.
Функции цифровой обработки, используемые в программном обеспечении цифрового микроскопа (измерения в камеральном режиме):
1.Линия.
2.Отлинии кточке.
3.Расстояние между параллельными линиями.
4.Кривая.
|
Рис. 5.11. Цифровой микроскоп |
5. |
Квадрат. |
|
6. |
Многоугольник. |
|
с 200-кратным увеличением |
|
|
7. |
Эллипс. |
8.Радиус круга.
9.Диаметр круга.
10.Три точки окружности.
11.Расстояние между двумя окружностями.
12.Угол.
13.Угол вчетырехточках.
14.Добавление символа вокружности.
15.Добавление символа вквадрате.
16.Добавление текста.
17.Кривая линия.
18.Длина строки. Установите линейку навидео для сравнения.
19.Величина угла. Установите транспортир на видео для сравнения.
20.Допустимое отклонение круга. Установить круг с допустимым отклонением на видео для сравнения.
21.Правка
22.Отказ отправки
Порядок использования цифрового микроскопа (подключение
кноутбуку):
1.Выбрать объект известного размера, например калибровочную линейку.
2.Настроить фокусировку на калибровочном объекте с помощью колесика фокусировки.
3.Настроить уровень освещения.
4.Ввести значение указателя с колесика в поле Scale в верхнем правом углу экрана, затемсделать снимок.
Сформулированы рекомендации по выбору увеличения исследуемого объекта в зависимости от его размеров (размеры в мм) (табл. 5.10).
Таблица 5.10
Соотношение увеличения и видимой области
Увеличение |
10 |
20 |
30 |
50 |
100 |
150 |
200 |
Видимая область |
50×38 |
25×19 |
17×13 |
10×7,5 |
5×3,8 |
3,3×2,5 |
2,5×1,9 |
Типовые результаты калибровки и применения цифрового микроскопа для съемки поверхностей композитных материалов представлены на рис. 5.12.
Рис. 5.12. Типовые результаты калибровки и применения цифрового микроскопа для съемки поверхностей композитных материалов
5.10. Дорожная лаборатория для мониторинга поверхности дорожного покрытия «Автомобильный дорожный сканер»
В МАДИ при участи авторов разработана и успешно применяется дорожная лаборатория для мониторинга дорожной и уличной сети «Автомобильный дорожный сканер». Она применяется для диагностики транспортно-эксплуатационных состояний дорожных покрытий объектов УДС. Разработан также СТО ТУ 4822-001-02066517–2007. Кроме вопросов содержания УДС мегаполиса, была решена задача внедрения данного дорожного сканера в структуры автоматизированных отраслевых систем диагностики дорог, т.е. решение задач ремонта [7, 74].
На передвижной дорожной диагностической лаборатории «АДСМАДИ» установлены следующие системы: система замера продольной ровности покрытия, система определения элементов макрошероховатости, система подсветки.
Фиксирующая продольный профиль с погрешностью не более 0,1 мм с шагом 125 мм система обеспечивает возможность построения
287
продольного профиля и оценки его параметров, нормируемых по СНиП 3.06.03–85. Это просвет под трехметровой рейкой и вертикальные отметки. Также можно вычислить международный индекс ровности IRI. Используются лазерный датчик и датчик ускорения, расположенные слева и справа под днищем автомобиля в полосах наката, обеспечивая определение продольной ровности по двум створам.
Эта система определения элементов макрошероховатости, которые расположены на полотне дороги, в том числе трещин, выбоин, результатов ремонтных мероприятий, элементов горизонтальной дорожной разметки и других, позволяет зафиксировать объекты размером более 5 мм. Дефект размером 5×5 мм на поверхности дорожного покрытия преобразуется в пиксель на экране монитора и может быть обнаружен оператором в процессе камеральной обработки. Специальная система подсветки дает возможность выполнять видео-компьютерное сканирование и ночью.
Данная система сканирования дает возможность определить поперечный профиль до 12 м. Лазерный генератор рабочей линии и камера, которые расположены под разными углами к дорожной поверхности, фиксируют поперечный профиль покрытия с погрешностью не более 2 мм. Схема АДС-МАДИ представлена на рис. 5.13.
Кроме того, лаборатория «АДС-МАДИ» имеет два георадара: низкочастотный, обеспечивающий возможность сканирования на глубину 7–10 м, и высокочастотный – на глубину 1 м. Низкочастотный георадар имееет среднюю частоту спектра импульса не более 100–150 МГц. Георадары в составе автодорожного комплекса позволяют диагностировать состояние дорожного полотна и выявлять зоны разуплотнения грунта под асфальтобетонным покрытием.
Используется датчик перемещения (эн-кодер), измеряющий продольное перемещение лаборатории (погрешность измерения – до 0,15 %, или 1,5 м на км пути), и GPS/ГЛОНАСС-систему, позволяющую привязать фиксируемые объекты к системе координат.
Камеральная обработка дает возможность получить итоговые материалы в течение двух суток с момента проведения полевых работ. Системы фиксации и замера поперечной ровности и видеокомпьютерного сканирования дорожного покрытия аналогов в отечественной и зарубежной практике не имеют.
Рис. 5.13. Схема диагностической лаборатории «АДС-МАДИ»
Совместно с НПО «Химавтоматика» найдено техническое решение по модернизации передвижных лабораторий за счет установки на них дополнительного оборудования для оценки количественного и качественного состава противогололедных реагентов на покрытии проезжей части автомобильных дорог.
Имеется техническая возможность установки на передвижные лаборатории дополнительного оборудования по замеру сцепных свойств покрытия, а также (совместно с Институтом физики Земли РАН) сис-
289
темы магнитоэлектрического зондирования дорожной одежды — оборудования, которое совместно с георадаром может существенно повысить объем и качество получаемой информации.
Осуществлялись работы по обследованию состояния объектов УДС с применением дорожной диагностической лаборатории «АДСМАДИ» совместно с предприятием ГУ «Мосдорэкспертнадзор».
Передвижная дорожная диагностическая лаборатория «АДС-МАДИ» представлена на рис. 5.14.
а
б
Рис. 5.14. Внешний вид АДС-МАДИ: а – вид сзади и спереди;
б– вид снизу выносной штанги
Спомощью передвижной дорожной диагностической лаборатории определяют продольную ровность дорожного покрытия по толчкомеру, микропрофиль покрытия, а также международный индекс ровности
(IRI):
– фиксацию накопленных поврежденностей (выбоин, трещин и др.) на проезжей части с оценкой их количественных показателей;
