Современные технологии контроля и измерений. Методические указания к подготовке и выполнению практических работ для обучающихся по направлению подгото

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3 Распознавание образов по установленнойцелевой функции

Цель работы: изучить и освоить методы распознавания образов по установленной целевой функции.

1. Индивидуальное задание

Для проведения исследования задается набор объектов:

-конструкции строительных изделий;

-количественные параметры дефектов строительных материалов, сооружений или конструкций;

-численные характеристики строительных материалов, изделий или сооружений;

-численные характеристики технических средств контроля и измерения.

Особенность состава набора объектов исследования состоит в том, что их классификация и принадлежность к известным классам, видам или группам.

Задание: по представленным графическим изображениям объектов произвести их классификацию через применение целевой функции.

2.Методические указания

1.Изучить метод распознавания объектов с применением целевой функции.

2.Составить эскизы объектов распознавания данных по индивидуальному заданию.

3.Определить критерии классификации объектов, указав их на эскизах объектов.

4.При принятии в качестве критерия величины отклонения d (рис.3.1, а) от типовой формы выполнить ее расчет по каждому объекту.

5.При принятии в качестве критерия площади фигуры расчет пло-

щади для типовой формы объекта Sт может быть выполнен по простым уравнениям, известным из общеобразовательного курса математики.

Для расчета площади Sл, представленной для распознавания лицевой формы объекта, расчет может быть выполнен с использованием численных методов (метода трапеций) или с применением интегрального исчисления. Для этого необходимо первоначально задать контур объек-

12

та с помощью точек Ci (для верхней части) и Di (для нижней части) в принятой системе координат YOX (рис. 3.1, б).

6.Для решения полученного уравнения могут быть использованы возможности МАTHCAD или других программных средств [28; 37].

7.По установленным для каждого i-го варианта сочетаниям конту-

ров типовой формы и значениям критерия Si определяем вариант с минимальным значением этого критерия. К этому варианту формы (классу) и относим исследуемый объект.

8. Аналогично можно выполнить классификацию объектов исследования с другими количественными характеристиками. Целевая функция классификации, являясь основным его признаком, устанавливает взаимосвязь между классом и объектом, принадлежащим ему.

Рис. 3.1. К определению критериев: а — отклонения; б — площади

3.Содержание отчета

1.Наименование и цель работы.

2.Краткие теоретические сведения.

3.Исследуемый объект с построенными типовыми формами (или иными признаками классификации) и установленными величинами отклонений d.

4.Исходные данные для расчета параметра классификации (для площади объекта Sл координаты контура и результаты подсчета коэф-

13

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 4

Разработка информационного обеспечения для системы распознавания модели изделия

Цель работы: изучить метод разработки системы распознавания модели изделия оригинального назначения.

1. Индивидуальное задание

Задание: построить систему распознавания группы объектов, представляющих модели строительных изделий.

Для проведения исследования каждому звену студенческой группы задается набор объектов исследования:

-дефекты строительных материалов, сооружений или конструкций;

-строительные материалы, изделия или сооружения;

-технические средства контроля и измерения.

Особенность состава набора объектов исследования состоит в том, что их классификация и принадлежность к определенным классам, видам или группам не известна студенческой аудитории.

2.Методические указания

1.Согласно заданию отобрать в литературе (журналах строительных изделий, дизайне экстерьера и интерьера, слайдах, фотографиях товаров) не менее 10 конкретных моделей строительных изделий.

2.Заполнить табл. 4.1 и по каждой модели изделия дать общий список признаков (параметров), характеризующих подобные изделия. В словарь включаются только те признаки, о которых может быть получена информация.

Таблица 4.1

Априорный словарь признаков строительного изделия

3. Подготовить априорный алфавит классов (табл. 4.2). В словарь включаются все возможные (известные, допускаемые) разновидности подобных изделий. Первоначальную классификацию распознаваемых объектов или явлений провести через составление априорного алфавита классов.

15

Таблица 4.2

Априорный алфавит классов изделия

1

4. Разделить первоначальное пространство признаков на области, соответствующие классам априорного алфавита классов (табл. 4.3). Определить ведущий признак классификации и ему подчиненные.

Таблица 4.3

Соответствие классов и признаков их определяющих

1

5.Построить рабочий алфавит классов и рабочий словарь признаков, которые используются для распознавания объектов. В табл. 4.3 отметить наиболее общие и важные признаки и классы, характеризующие все объекты.

6.Произвести описание основных классов (не менее трех) рабочего алфавита классов на языке признаков, представленных в рабочем словаре признаков.

7.Привести алгоритм проведения распознавания объектов с использованием рабочего алфавита классов и рабочего словаря признаков по ведущему признаку.

8.Оформить выводы по результатам работы.

3.Содержание отчета

1.Индивидуальное задание.

2.Общие сведения из теории разработки системы распознавания образов.

3.Таблица 4.3. Соответствие классов и признаков их определяю-

щих.

4.Описание основных классов изделий с использованием признаков, включенных в рабочий словарь признаков.

16

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 5

Исследование структурных схем автоматизации управления процессами

Цель работы: исследовать и составить структурные схемы автоматизации управления процессами в строительной индустрии.

1. Индивидуальное задание

Для выполнения работы необходимо получить индивидуальное задание от преподавателя на составление системы автоматизации управления процессами в строительстве, его объектах или их производстве.

В качестве индивидуального задания рассматривается структура автоматизации контроля:

-уровень воды в резервуаре;

-температура в водогрейном котле;

-давление в водогрейном котле;

-усилие в системе контроля за состоянием строительного сооружения соответствующим его назначению и конструктивному решению.

2. Методические указания

Для составления структурной схемы САУ необходимо предварительно:

1)установить назначение схемы автоматического управления;

2)изучить технологический процесс и определить объект управления и его измеряемые, контролируемые и регулируемые параметры для обеспечения выполнения целевого назначения САУ;

3)выявить принцип и способ автоматического управления;

4)определить организацию пунктов контроля и управления данным технологическим процессом;

5)установить структуру САУ.

По каждому пункту делается его описание и строится структурная схема САУ.

При подготовке отчета по работе отмечаются наиболее существенные моменты в работе в соответствии с индивидуальным заданием.

18

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 6

Исследование функциональных схем автоматизации управления процессами контроля

Цель работы: исследовать и составить функциональные схемы автоматизации управления процессами контроля в строительной индустрии.

1. Индивидуальное задание

Задание: по заданию к практическому занятию по составлению структурной схемы САУ построить его функциональную схему с использованием обозначений ее элементов.

Представить описание работы функциональной схемы САУ.

2. Методические указания

Порядок составления и чтения функциональных схем.

Чтобы прочитать функциональную схему, необходимо знать не только условные обозначения ее элементов (рис. 6.1), назначение, регулируемые и контролируемые параметры, принципы ее построения, но и иметь представление о характере процесса и т.д.

Выполнение функциональных схем возможно двумя способами [50], которые определяют степень насыщенности схемы и структурой взаимосвязи параметров:

DI спиктрометр SI спидометр SE тахогенератор

Рис. 6.1. Примеры условных обозначений элементов функциональной схемы

20