Разработка методов преобразования и анализа теплограмм аудиовизуальной техники для диагностики ее технического состояния

На правах рукописи

Романов Роман Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ И АНАЛИЗА ТЕПЛОГРАММ АУДИОВИЗУАЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЕЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ 05.11.18 Приборы и методы преобразования изображений и звука

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург - 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Белоусов Александр Антонович

Официальные оппоненты:

Филимонов Руслан Петрович - доктор физико-математических наук, профессор, Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения, профессор кафедры научной и прикладной фотографии;

Барский Иосиф Давидович - кандидат технических наук, доцент, ОАО «Кинотехника», генеральный директор Ведущая организация Научно-исследовательский кинофотоинститут ОАО «НИКФИ», г. Москва

Защита состоится «28» марта 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 210.021.01 при Санкт-Петербургском государственном университете кино и телевидения по адресу 191119, Санкт-Петербург, ул. Правды, д.13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета кино и телевидения.

Автореферат разослан «_»2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Гласман Константин Францевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы 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 №183-Ф3, 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.

Связь работы с научными программами, планами, темами Работа является итогом исследований, проведенных в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионально образования «Санкт-Петербургский государственный университет кино и телевидения» в рамках финансируемых хоздоговорных работ:

1. НИР по теме: «Диагностика технического состояния кинопроекционной техники в режиме периодического контроля», 2011, № ГР 01201173125.

2. НИР по теме 741-ФР: «Разработка аппаратурного комплекса оценки качества кинопроекционной техники кинотеатра тепловизионным способом», 2011, № ГР 01201252034.

В этих исследованиях автор принимал непосредственное участие в качестве исполнителя.

Цели и задачи исследования. 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) Анализ и совершенствование существующих подходов, методов и критериев оценки технического состояния аудиовизуальной аппаратуры.

2) Выбор средств измерения и экспериментальные исследования теплограмм аудиовизуальной техники.

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

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

Научная новизна полученных результатов:

- 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.

Практическое значение работы 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.

Защищаемые положения 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.

Личный вклад соискателя заключается в разработке диагностической модели аудиовизуальной техники, экспериментальной проверке полученных теоретических закономерностей, проверке и обобщении данных апробации методов преобразования и анализа тепловых полей объектов. Все результаты, приведенные в диссертации, имеющие научную новизну, получены автором лично. Сформулирована основная цель исследования, разработана методология и методы обработки теплограмм, выполнены теоретические, экспериментальные и натурные исследования.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в соавторстве. Личный вклад в них соискателя дан в виде кратких аннотаций после указания этих работ в списке автореферата.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы обсуждены и получили одобрение на ежеквартальных Всероссийских научно-практических семинарах СПбГПУ и международных конференциях «Современные методы технической диагностики». По материалам работы разработано, организовано и проведено 6 недельных учебных курсов ТОР-104 «Основы практической тепловизионной диагностики объектов» (ООО «Балтех», Санкт-Петербург, 19-22.05.2010, 08-11.09.2010, 05-09.04.2011, 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 4-7.09.2009, 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 симпозиумов и конференций перечислен в списке тезисов в конце автореферата.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, две из них в журналах из перечня ВАК.

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

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении содержатся обоснование актуальности темы диссертационного исследования, формулировка цели и задач работы, основные положения, выносимые на защиту, и определяются содержание и методы выполнения работы.

В первой главе выполнен обзор литературных источников по существующим методам диагностики аудиовизуальной техники, определены формы технического обслуживания сложных объектов.

Выполнен анализ пяти самых эффективных форм технического обслуживания аудиовизуальной техники:

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

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

3) обслуживание по фактическому техническому состоянию (ОФС);

4) проактивное или предотвращающее обслуживание (ПАО);

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

Далее проведен анализ существующих методов технической диагностики: вибродиагностика, акустико-эмиссионная диагностика, трибодиагностика, анализ токов и электроимпульсное тестирование, аэроультразвуковой контроль утечек, ультразвуковая дефектоскопия, параметрическая диагностика. Выявлены достоинства и недостатки применяемых методов технической диагностики для объектов киноиндустрии.

Проведен сравнительный анализ эффективности наиболее распространенных методов технической диагностики применительно к задаче оценки качества аудиовизуальной аппаратуры и определения ее технического состояния. Для выполнения указанной задачи использован наиболее признанный в данное время в теории принятия решений метод анализа иерархий (МАИ). В соответствие с терминологией МАИ сравниваемые методики называются альтернативами. Каждая методика (альтернатива) характеризуется совокупностью оценок - технических, экономических, финансовых, экологических и других, которые называются критериями. В основе метода МАИ лежат понятия об иерархии и приоритетах.

В расчетах принималась трехуровневая иерархия МАИ (рисунок 1).

Рисунок 1 - Трехуровневая иерархия МАИ Низший уровень иерархии составляют альтернативы А1, А2, …, Аn.

В качестве альтернатив для расчетов были приняты три метода технической диагностики. Для диагностики аудиовизуальной аппаратуры наиболее целесообразно применять вибродиагностику (Вд), тепловизионную диагностику (Т) и дефектоскопию (Д).

В качестве критериев принимались основные преимущества методов технической диагностики и после этого из общего списка были выбраны три наиболее важных для расчетов методом МАИ. В качестве критериев определили:

- безопасность измерений (дистанционно или контактно);

- быстрота или скорость измерения (количество измерений за единицу времени);

- простота измерений (понятность и наглядность для любого диагноста);

- эффективность (количество диагностируемых дефектов и узлов данным методом);

- экономичность (стоимость применяемого метода );

- экологичность (использование для измерений дополнительных утилизируемых материалов и компонентов).

В качестве наиболее важных, выбраны следующие критерии: К1 – экономичность, К2 – безопасность, К3 – экологичность. Эти критерии являлись целями для выбора одного из методов и составляли 2-ой уровень иерархии. Общая глобальная цель – определение самого экономичного, безопасного и экологичного метода технической диагностики (ТД) для определения технического состояния аудиовизуальной техники – первый уровень иерархии.

В соответствие с вычислениями по приоритетности выбираемого метода рассчитано: термография - 49%, вибродиагностика - 33% и дефектоскопия – 17%.

После выявления основных преимуществ тепловизионной диагностики был произведен выбор объектов исследования. Основными объектами были выбраны ограждающие конструкции кинотеатра;

операторская;

основное и вспомогательное оборудование для киновидеопоказа: кинопроекторы и видеопроекторы и их поддерживающие вспомогательные системы охлаждения;

электрические системы;

механические устройства и системные программные стойки.

Конкретизируя задачу исследования, были определены существующие нормы, ГОСТы и руководящие документы (РД), разработанные и утвержденные ранее в области тепловизионного контроля.

В связи с тем, что отсутствуют методики тепловизионной диагностики киновидеоаппаратуры и вспомогательного оборудования, в первую очередь, была выполнена систематизация киносети г. Санкт Петербурга. Определено количество и типы существующих на сегодняшний день кинокомплексов и их состав, исследованы характерные и возможные виды дефектов для поиска оптимального метода диагностики.

Для определения основных типов применяемых в настоящее время кинопроекторов было опрошено 26 кинотеатров г. Санкт-Петербурга из общего количества, равного 41, при этом число кинозалов составило 174. В число обследованных кинотеатров вошли кинотеатры основных операторов киносети г. Санкт-Петербурга. Проведен анализ типов эксплуатируемых пленочных и цифровых проекторов. Все результаты оформлены в виде таблиц в диссертации.

Ввиду того, что современные условия киноиндустрии предъявляют высокие требования по качеству кинопоказа с учетом норм безопасного медико-биологического воздействия на зрителей, а также в связи с прекращением выпуска мировыми производителями пленочных кинокомплексов в данной диссертации рассматриваются только цифровые кинопроекторы.

Проанализированы и приведены в табличной форме основные возможные причины отказов и дефекты цифровых кинопроекторов, которые определяются с помощью методов тепловизионной диагностики.

Во второй главе рассмотрены физические основы и элементная база теплового неразрушающего контроля (ТНК), блок-схема тепловизора и функциональная схема диагностики и анализа теплограмм аудиовизуальной техники. Температурное поле поверхности объекта является источником информации об особенностях процесса теплопередачи, которые, в свою очередь, зависят от наличия внутренних или наружных дефектов. Под дефектом при этом понимается всевозможные отклонения физических свойств объекта контроля от нормы или наличия мест локального перегрева (охлаждения). Места перегрева и охлаждения называют «температурными пятнами».

После анализа пассивного и активного метода ТНК для исследования был принят пассивный метод. Эффективность диагностики определена, в первую очередь, точностью средств измерения теплового поля, достоверностью и полнотой информативности регистрируемой теплограммы. Среди бесконтактных методов и средств теплового контроля наиболее современными и прогрессивными являются матричные тепловизоры.

Типовое разрешение выбранных тепловизоров - 0,1 °C. Из истории создания и развития тепловизоров, анализа видов (микроболометрические и пироэлектрические) и типов термографических камер (стационарные, переносные), а также исследования основных элементов, из которых состоят матричные тепловизионные приборы, в работе были сделаны выводы: наиболее прогрессивными являются неохлаждаемые микроболометрические матрицы (изменяющие в широких пределах внутреннее сопротивление плотности поглощаемого ими теплового излучения), изготавливаемые из модификации окислов ванадия, поликристаллического и аморфного кремния. Блок-схема тепловизионного прибора, имеющая модульный принцип построения, представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Блок-схема тепловизионного прибора:

1 – ИК объектив;

2 – матрица ИК приемников;

3 – система охлаждения или термостабилизации матрицы;

4 – предварительные усилители;

5 – мультиплексор;

6 и 8 – аналоговый и цифровой корректоры неоднородности сигналов;

7 – аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

9 – корректор неработающих (слепых) элементарных приемников или пикселей;

10 – блок формирования изображений со встроенным микропроцессором обработки видеосигналов;

11 – ТВ монитор или портативный электронный видоискатель;

12 – видеовыход;

13 – окуляр (используется только с видоискателем);

14 – тактовый генератор;

15 – первичный источник питания (аккумулятор или сетевой адаптер Как и любая другая система распознавания образов, функциональная схема тепловизионной диагностики состоит из отдельных блоков. Схема тепловизионной диагностики технического состояния киноаппаратуры состоит из объекта исследования с набором технических состояний, подлежащих распознаванию, блока формирования диагностических признаков и определенной последовательности правил и действий при проведении обследования (рисунок 3).

При визуализации тепловых полей или измерении температуры с помощью тепловизора существенную погрешность вносит разброс излучательной способности поверхностей объектов, оцениваемой 0,01 1.

коэффициентом излучения Рисунок 3 – Функциональная схема проведения тепловизионной диагностики и анализа теплограмм аудиовизуальной техники Таким образом, при ответственных диагностических исследованиях основными выявленными требованиями к техническим характеристикам тепловизора являются: четкость и разборчивость термограммы (обеспечивается матрицей 160х120 пикселей);

температурный диапазон (не уже 20 о С... + 350 о С );

метрологическая погрешность не более 3%;

точность отображения температуры не менее 0,1оС;

компьютер с памятью до 1500 теплограмм для сбора статистических данных. Разработанное программное обеспечение обеспечивает широкие возможности для анализа теплограмм и обработки изображений: построения изотерм, максимальные и минимальные температуры, гистограммы полей, ведение базы данных, проведения преобразования изображений.

Для решения задачи распознавания технических состояний, необходимо построить диагностическую модель, которая устанавливает связь между пространством состояний и пространством диагностических признаков.

В диагностических исследованиях используют как детерминированный метод, так и статистические методы диагностики. Для тепловизионной диагностики киноаппаратуры подходят статистические методы, вследствие отсутствия простых функциональных зависимостей между характеристиками теплового поля и отдельными неисправностями.

Перед проведением тепловизионной диагностики обязательно производится разбиение объектов на критичные и некритичные, а после проведения исследований на классы: I класс – годные, II класс – негодные. Температурные пороговые уровни (соответствующие отдельным элементам системы) были разбиты по следующему принципу:

порог допустимой температуры известен (сравнивается с );

t max 1) порог не известен, но мы имеем группу подобных простых 2) элементов (предохранители, выключатели), при этом n1, n2,..., nn производится тепловизионная диагностика по группе элементов визуальным сравнением термограмм (опасные и годные);

пороговое значение установить затруднительно, и нет подобного 3) исправного при этом элемента – используются методы распознавания образов и математической статистики.

В третьей главе рассматриваются методы преобразования теплограмм для улучшения их визуализации и методы автоматизированного анализа теплограмм для решения задач диагностики аудиовизуальной техники: линейное контрастирование и поэлементная обработка изображений;

нелинейная обработка изображений с целью улучшения контраста;

приведена методика расчета допустимых границ уровней температуры, а также случаи применения дискриминантного и дисперсионного анализа.

Из методов поэлементной обработки в диссертации используется линейное контрастирование изображения. Многочисленными исследованиями в области психофизики восприятия показано, что наиболее важными характеристиками изображения, влияющими на качество его зрительного восприятия при отсутствии шумов, являются средняя яркость изображения и его контраст. Если и яркости двух Bj Bi частей изображения, то контраст (1):

K ij Bi B j К ij = 1 К ij +1.

, (1) Bi + B j В работе сотрудников Государственного оптического института им.

С.И.Вавилова (ссылка в диссертации) показано, что контраст преобразованного изображения не зависит от сюжета исходного K c ( ) изображения, его гистограммы и контраста, и является характеристикой нелинейного статистического преобразования вида (2):

dx x + K c ( ) =, (2) + 0 x + где – параметр вырожденного B – распределения.

Опираясь на результат расчета по формуле (2), можно варьировать контраст исходного изображения, изменяя значение параметра. В частности имеют место следующие результаты:

K c (1/3) = 0,7206;

K c (1 / 2 ) = 0,6366;

K c (1) = 0,4640;

K c ( 2 ) = 0,3011.

Для расчета доверительного интервала из выборки нормально распределенных случайных величин рассмотрены три варианта:

Вариант 1. Построение доверительного интервала для оценки математического ожидания при известном значении среднеквадратичного отклонения. В этом случае величина доверительного интервала рассчитывается по формуле:

Z (3) =, n - находится из таблиц распределения Лапласа, n – Z где коэффициент величина выборки, – среднеквадратичное отклонение.

Вариант 2. Построение доверительного интервала для оценки математического ожидания при неизвестном значении среднеквадратичного отклонения дисперсии 2. В этом случаи величина доверительного интервала рассчитывается по формуле:

t S (4) = n - находится по таблице распределения Стьюдента, n – величина где t выборки, S – выборочное среднеквадратическое отклонение.

Вариант 3. Рассматривается задача оценивания среднеквадратического отклонения нормально распределенной случайной величины.

Доверительный интервал находится из условия (5):

S 2 ( n 1) S 2 ( n 1) Y = ;

(5) x2 x1 Границы и находятся из условий:

x1 x 1 + 1 х1 = G 1 x 2 = G,, 2 где G – функция распределения хи-квадрат.

Для решения ряда диагностических задач целесообразно использовать алгоритм дисперсионного анализа. Во многих практических случаях возникает задача оценки значимости различия между средними показателями двух выборок. На практике эти две выборки являются измерениями сопоставимых величин, полученных в результате различных «обработок» теплограмм, а расхождение между математическими ожиданиями, если они имеются, можно было бы объяснить различием эффекта обработки.

Обобщение двухвыборочных процедур, на случай большего числа выборок, приводит к методу дисперсионного анализа, основанному на критерии Фишера.

V ~ nDx F = ~ i = k 1 (6) V Dxi k ( n 1) ~ ~ где - несмещенная оценка дисперсии, а - среднее арифметическое Dx Dxi i оценок групповых дисперсий.

Критерий F, определяемый в (6), является случайной величиной, k ( n 1) распределенной по закону Фишера-Снедекора с ( k 1) и степенями свободы. Из таблиц математической статистики находятся значения критерия F, соответствующее выбранному уровню значимости и степеням свободы ( k 1) и k ( n 1). Найденное таким образом является границей между допустимой ( Н 0 ) и F, ( k 1), k ( n 1) значение критической ( Н 1 ) областями возможных значений критерия F, как показано на рисунке 4.

Таким образом, выявлено, что критерий F тем больше, чем больше отклонение от предполагаемого равенства центров рассеивания. Далее mi мы применяем правило проверки гипотезы Гипотеза H0. H F F принимается, если и отвергается, если F F.

Рисунок 4 – Допустимая и критическая области критерия F В более сложных ситуациях удобно воспользоваться классическим вариантом дискриминантного анализа, который основан на определении канонических направлений в исходном многомерном пространстве диагностических сигналов признаков, удовлетворяющих следующему критерию (7):

дисперсия между классами J= = max. (7) дисперсия внутри классов В дискриминантном анализе диагностическая функция носит наименование «каноническая дискриминантная функция» и является линейной комбинацией дискриминантных переменных (диагностических сигналов признаков).

В четвертой главе разработана технология экспериментальных измерений, таких как планирование и реализация эксперимента;

выбрана аппаратура и программное обеспечение для эксперимента;

определены объекты, количество и углы наблюдения для проведения инфракрасной съемки, а также разработана структурная схема программно - аппаратного комплекса.

Для выбора аппаратуры и разработки программно-аппаратного комплекса для решения задач исследования был выполнен анализ мирового рынка тепловизоров. Результаты анализа сформированы в табличной форме. После рассмотрения более 30 типов тепловизоров по параметрам измеряемого температурного диапазона, чувствительности и качества изображения теплограмм, сделан вывод о необходимости применения аппаратуры с микроболометрами разрешением не хуже 160х120 пикселей.

Для получения точных экспериментальных данных и оценке интенсивности инфракрасного излучения определен угол между оптической осью системы приемника и нормалью к излучающей поверхности, таким углом является 60°. Для проведения экспериментальных исследований было произведено более 200 измерений теплограмм узлов цифровой киноаппаратуры, которые проводились в кинотеатрах г. Санкт-Петербурга «Синема Парк» в ТРЦ «Гранд Каньон» и «Кронверк Синема» в ТРЦ «Заневский каскад». Статистическими методами предварительно был произведен расчет необходимого и достаточного числа измерений с помощью n тепловизоров.

Для реализации эксперимента была разработана структурная схема программно-аппаратного комплекса тепловизионной диагностики технического состояния аудиовизуальной техники (рисунок 5).

В пятой главе проведен анализ экспериментальных данных, полученных в результате диагностики цифрового кинокомплекса с помощью аппаратно-программного термографического диагностического комплекса. Было произведено более 200 экспериментальных измерений теплограмм. С помощью процедуры сбора данных происходит накопление базы данных, выполняется расчет диагностических признаков, формируется единая классифицирующая диагностическая функция и сравнивается ее значение с эталонными образами всего объекта и его отдельных узлов.

Рисунок 5 - Структурная схема программно-аппаратного комплекса Измеренные диагностические признаки сохраняются в базе данных и служат для процедуры прогнозирования изменения технического состояния аудиовизуальной техники во времени.

Применяя различные методы преобразования и анализа теплограмм дефектных и бездефектных (годных) объектов и их узлов были выполнены расчеты для определения их технического состояния в момент измерения.

Для идентификации объектов исследования сделаны фотографии элементов кинокомплексов и их экспериментальные теплограммы, обработанные на компьютере с помощью программного обеспечения «Протон-Эксперт».

Экспериментальные и расчетные данные были разбиты на несколько групп.

Дефекты одной группы элементов выявляются с помощью визуального контроля и анализа теплограмм. При анализе электрооборудования (блок питания, усилители, сетевые адаптеры, разъемы) выявляются тепловые пятна, а далее для улучшения изображения и детальной локализации дефекта в узле применяется линейное контрастирование теплограммы.

Для объектов, чувствительных к превышению пороговых значений температуры в ходе эксплуатации и слабо визуализируемых (коммутаторы, усилители, кинопроцессор), целесообразно использовать интервальное оценивание. Для этих элементов дефект развивается резко. В силу этого необходимо рассчитывать доверительные границы, чтобы оперативно определять момент, когда температура объекта превышает граничные значения.

Для объектов однородных по функциям, со слабо визуализируемыми тепловыми пятнами (платы и их элементы) удобно применение дисперсионного анализа. Дефект, развиваясь во времени, нарастает медленно. В силу этого возникает необходимость локализации дефекта на его начальной стадии. С этой целью производится статистическая обработка группы однотипных узлов (кинопроектор, кинопроцессор, медиаплеер, компьютер), которая позволяет выявить методом проверки гипотез один или несколько выпадающих элементов. Для последующей визуализации места дефекта применяется нелинейное контрастирование.

Данным методом анализа теплограмм устанавливаются точные координаты дефектного узла.

В случаях, когда объект экспериментальных данных многокритериальный (лампа накаливания, внутренние платы, вентиляторы), необходимо использование дискриминантного анализа. В этих случаях диагностика по одному значению температуры не достаточна, поэтому привлекаются дополнительные критерии. В результате статистической обработки исходных данных строится дискриминантная функция, которая позволяет разбить объекты на два класса (годные, не годные).

Результаты проведенных исследований позволили разработать технологию осмотра типового кинокомплекса, основным и вспомогательным оборудованием которого являются: кинопроектор, система вентиляции, блок питания, кинопроцессоры, коммутаторы, усилители, медиаплеер, компьютер. Методы преобразования и анализа теплограмм выявили наиболее критичные к перегреву узлы: ламповый фонарь с ксеноновой лампой, сетевые адаптеры, автоматические предохранители электрощитов и система вентиляции цифровых видеокомплексов.

В связи с тем, что отсутствуют методики тепловизионной диагностики аудиовизуальной техники и вспомогательного оборудования, в первую очередь, была выполнена систематизация, определено количество и типы существующих на сегодняшний день кинокомплексов и их состав, а далее исследованы характерные и возможные виды дефектов для поиска оптимального метода диагностики.

ВЫВОДЫ Основные научные положения и практические результаты работы:

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.

Все поставленные цели и задачи исследовательской работы выполнены в полном объеме.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

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

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

3. Романов Р.А., Севастьянов В.В. Современные средства и методики диагностики строительных машин и оборудования.//Ежегодное научное издание строительной отрасли, 2007, №1, С. 55-59.

Разработка теоретической диагностической модели оценки технического состояния оборудования тепловизионным методом.

4. Романов Р.А., Лисицкий М.В. Методы тепловизионной диагностики объектов// Сборник научно-практической конференции «Современные методы технической диагностики», Тезисы доклада на конференции СПбГПУ, 21-22апреля 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, г.Харьков, 13- апреля 2010, С. 22.

Проектирование программно-аппаратных средств измерения для тепловизионной диагностики объектов.

6. Романов Р.А. Методы и методики преобразования теплограмм// Тезисы научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки», Министерство образования и науки РФ, Санкт-Петербург, 21 мая 2009, С. 9.

7. Романов Р.А. Тепловизор позволяет экономить!// Приложение к журналу «Консультации специалистов», 2009, №12, С. 14.

8. Романов Р.А. Зачем нужен тепловизор?// Приложение к журналу «Консультации специалистов», 2010, №4, С. 17.

9. Романов Р.А. Диагностика и мониторинг// Химическая техника 2011, №4, С. 23-24.

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

11. Романов Р.А. Обеспечение надежности оборудования с помощью тепловизионной и вибродиагностической аппаратуры// Тезисы доклада на конференции «Росатома», г. Курчатов, 25 августа 2011, С. 23.

12. Романов Р.А. Многопараметрическая тепловая диагностика насосно-компрессорного оборудования// Тезисы доклада Международного семинара «Системы мониторинга и диагностики насосно-компрессорного оборудования – критерии выбора», Крокус-Экспо, г. Москва, 02 ноября 2011, С. 38-39.