(al-Farabi Kazakh National University, Republic of Kazakhstan E-mail: absadyk.azat@gmail.com)
THE DEVELOPMENT OF INTELLIGENT SYSTEMS OF SCHEMING THE THREE-DIMENSIONAL MODEL OF A HUMAN
Abstract: With the development of the Internet online shopping clothes have become common thing for people.
Companies began to exhibit their products in online stores with the possibility of delivery of purchases. However, one of the big drawbacks of online stores were the inability to try on clothes, which led to the return of the goods due to the discrepancy in size. Therefore, these companies are interested in an automatic anthropometry system to obtain accurate anthropometric information about the customer to determine the appropriate clothing size.
This article discusses methods for extracting data on the three-dimensional structure of the image.
Keywords: specific points, silhouette, body contour, anthropometry, three-dimensional model, machine learning, artificial intelligence
А.М. Абсадык
(Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан E-mail: absadyk.azat@gmail.com)
РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ЧЕЛОВЕКА
Аннотация: С развитием сети интернет онлайн покупки одежды стали обычным делом для людей. Компании стали выставлять свои товары в онлайн магазинах с возможностью доставки покупок. Но одним из больших недостатков онлайн магазинов стали невозможность примерки одежды, что приводило к возврату товара по причине несоответствия по размеру. Поэтому эти компании проявляют интерес к автоматической системе антропометрии, чтобы получить точную антропометрическую информацию о клиенте для определения подходящего размера одежды.
Данная статья рассматривает методы извлечения данных о трехмерной структуре изображения.
Ключевые слова: характерные точки, силуэт, контур тела, антропометрия, трехмерная модель, машинное обучение, искусственный интеллект
Введение. На сегодняшний день сеть интернет является неотъемлемой частью нашей жизни. Интернет дает человеку доступ к большому объему информации из любой точки мира, обеспечивает связь с миром и дает большие возможности. У любой уважающей себя компании есть сайт, на котором можно найти подробную информацию об их деятельности. В этой связи очень популярны онлайн магазины,
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №5 2019 191
выставляющие свои товары на своих сайтах, где их можно купить и получить доставкой. В их ряду магазины одежды больших компании, которые хотят получать как можно больше прибыли с продаж, и уменьшить сопутствующие затраты. Доставка одежды клиенту как раз относится к затратам. И этот тип затрат увеличивается в разы если клиент вернул товар обратно. Основной причиной возврата товара является то, что купленная одежда не подходит по размеру, и эту проблему никак нельзя предвидеть. Представим, что есть трехмерная виртуальная модель человека созданный учетом его точных антропометрических данных. Тогда можно было бы одеть человека виртуально и узнать как будет смотреться, а главное подходит ли по размеру одежда выбранная клиентом. Но для этого нужно знать точные размеры тела человека.Есть множество способов получения, размеров тела человека. Самым точным из них является метод измерения с помощью ленточной рулетки. Но она есть не у всех, и процесс замера занял бы некоторое время. Нужны новые методы автоматизации этого процесса. В этой статье мы постараемся решить эту задачу с помощью искусственного интеллекта.
Методы. Разделим задачу на две части:
1. Получение антропометрических данных человека с использованием искусственного интеллекта из изображении спереди и сбоку
2. Построение трехмерной виртуальной модели человека на основе полученных размеров тела.
Построение трехмерной модели человека не составит труда, в сети очень много бесплатных и готовых моделей. Однако задача изменения этой модели под конкретные размеры не является легкой, но решаемой. Эту задачу лучше всего решить технологией «BlendShape».
BlendShape – это реализация Maya техники, позволяющей деформировать единую сетку для достижения множества предварительно определенных форм и любого количества комбинаций этих форм. Эта техника очень часто используется в лицевых анимациях.
Maya дала название Blend-shape для этого процесса, 3D Studio Max имеет самое понятное название для этого: Morph Targets. В конечном счете, это и есть морфинг.
Одиночная модель – это базовая фигура, которая является формой по умолчанию (например, лицо без выражения), а другие формы для этой базовой фигуры, с которой можно смешивать/трансформировать, являются различными выражениями (смех, хмурый взгляд, сжатые губы, распухшие носы, закрытые веки). , приподнятые брови, формы рта гласных, согласных и т. д.).
Они называются blendshape или Morph Target.
Коллекция выразительных форм лица связана с нейтральной базовой формой узлом смешивания / оператором / модификатором (в 3D Studio Max это называется модификатором цели морфа). Этот узел имеет ползунок перехода для каждой фигуры, связанной с базовой формой, и может быть анимирован. При перемещении ползунка каждая точка базовой фигуры переходит в положение, где находится соответствующая точка blendshape фигуры.
Рис.1. Основная и переходные модели человека спереди 1 – основная модель; 2 – зона таллии; 3 – зона груди; 4 – ноги;
5 – руки; 6 – зона шеи
Мы использовали эту технику для создания, так называемой «шаблонной модели» человека. То есть, эту модель можно изменять по размерам тела любого человека. Получились 5 переходных моделей и базовая модель (рисунок 1).
1 2 3 4 5 6
192
№5 2019 Вестник КазНИТУ
Каждая переходная модель отвечает за определенную часть тела, и его можно регулировать в соответствии с входными данными размеров тела человека. А входные данные вычисляются с использованием искусственного интеллекта.Из изображении человека спереди и сбоку нужно получить как можно больше характерных точек для вычисления размеров тела. Метод получения характерных точек (рисунок 2) представили 2011 году Юэ-Лин Лин, Мао Цзюнь, Дж. Ван. Но подход Лин и Вана работает только для обнаружения силуэта в контролируемых условиях, и использование этого алгоритма в реальных условиях на мобильных устройствах требует двух значительных улучшений: время обработки должно быть существенно сокращено, а алгоритм должен быть более устойчивым к шуму в неконтролируемых средах.
Чтобы решить задачу получения силуэта (контура) тела человека из изображении нам нужно прибегнуть помощи искусственного интеллекта.
Рис. 2. Процесс получения характерных точек тела
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №5 2019 193
Обнаружение контура объекта является основополагающим для многочисленных проблем компьютерного зрения. Например, его можно использовать для сегментации изображения, для обнаружения объектов, а также для определения окклюзии и глубины. Однако, учитывая его аксиоматическое значение, мы узнали, что обнаружение контуров объектов относительно недостаточно изучено в литературе. В то же время многие работы были посвящены обнаружению краев, которое реагирует как на объекты переднего плана, так и на границы фона (рисунок 3 (б)). В этой статье мы рассмотрим обнаружение контуров «только объекта», которое, как ожидается, будет подавлять границы фона (рисунок 3 (в)).Рис.3. Определение контура объекта
Для обучения нейронной сети используется набор данных PASCAL VOC 2012. В этой статье используется алгоритм мультимасштабной комбинаторной группировки (MCG) для генерации предположении сегментированных объектов из нашего обнаружения контура. На этой стадии результаты обучения есть, но точность их определения контура пока не удовлетворяет нашим требованиям.
В результате проделанной работы получена «шаблонная модель» человеческого тела, который может менять свои основные размеры по заданным характеристикам. Построен алгоритм получения характерных точек тела человека. При построении алгоритма использованы передовые достижения в области искусственного обучения. В дальнейшем планируется улучшить метод получения контуров тела с помощью машинного обучения.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Йат-Фай Лэонг, Джинг-Джинг Фанг, Минг-Джунэ Цай Автоматическое выделение элементов тела из отсканированного человеческого тела без маркера // Компьютерное проектирование. - 2007. № 39.- С. 568-582.
[2] Юэ-Лин Лин, Мао Цзюнь Дж. Ван. Автоматическое выделение элементов тела из 2Д-изображений //
Экспертные системы с приложениями. - 2011. № 38.-С. 2585-2591.
[3] Юэ-Лин Лин, Мао Цзюнь Дж. Ван. Построение трехмерной модели человека по лицевым и боковым изображениям // Экспертные системы с приложениями. - 2015.- №39. - С. 5012-5018.
[4] Саймон Уэлье, Франсуа Мишо. Улучшенное автоматическое выделение элементов тела из 2Д- изображения с использованием антропоморфных мер для анализа силуэта // Экспертные системы с приложениями. - 2018. № 91.- С. 270-276.
[5] Тан Сяохуэй, Пэн Сяоюй, Лю Ливэнь, Ся Цин. Автоматическое выделение признаков человеческого тела и измерение его размеров // Экспертные системы с приложениями. - 2018. № 47.- С. 9-18.
[6] Лу Дж. М., Ван М. Дж. Автоматизированный сбор данных с использованием трехмерного сканера всего тела // Экспертные системы с приложениями. - 2008. № 35. - С. 407-414.
[7] Ван М. Дж., Ву В. Й., Ян С. Л., Лу Дж. М. Автоматизированный сбор антропоморфных данных из трехмерных человеческих моделей // Международный журнал передовых технологий производства. - 2007. - № 32.- С. 109-115.
[8] Даути Х. Визуальная соматометрия в исследованиях, связанных со здоровьем // Журнал Алабамской академии наук. - 1968. № 39 (1). - С. 21-34.
[9] Зейтц Т., Бальзулат Дж., Бабб Х. Антропометрия и измерение позы и движения // Международный журнал промышленной эргономики. - 2000. - №25.- С. 447-53.
(а) (б) (в)
194
№5 2019 Вестник КазНИТУ
[10] Нуррэ Дж.Х. Определение местоположения по данным сканирования тела человека //
Международная конференция, посвященная последним достижениям в области трехмерного цифрового изображения и моделирования. - 1997. - С. 289–95.
[11] Ван Кл. Параметризация и параметрическое проектирование манекенов // Компьютерное проектирование. - 2005. № 37 (1). - С. 83-98.
[12] Фриман Х. О кодировании произвольной геометрической конфигурации / Фриман Х. // Операции IRE на компьютерах с электроникой, - 1961. - № 10. - С. 264-268.
[13] Хилтон А., Бересфорд Д., Джентилс Т., Смит Р., Сун В., Иллингворт Дж. Моделирование всего тела людей от многовидовых изображений для заполнения виртуальных миров // Визуальный компьютер. - 2000. № 16 (7). - С. 411-436.
[14] Ву Д., Шао Л. Распознавание действий на основе анализа силуэта посредством использования поз человека // IEEE Транзакции на схемы и системы для видео технологий. - 2013. № 23. - С. 236-243
[15] Оуэллэт С., Грондин Ф., Лэcонтэ Ф., Мичауд Ф. Мультимодальная биометрическая идентификационная система для мобильных роботов, сочетающая метрологию человека с системой распознавания лиц 420 и идентификация говорящего // Международный симпозиум по взаимодействию между роботом и человеком. - 2014. - С. 323-328.
[16] Джайн А.К., Нандакумар К. Росс А. Нормализация баллов в мультимодальных биометрических системах // Журнал распознавания образов. - 2005. № 38. - С. 2270-2285.
[17] Ф. Томбари, С.Салти, Л.Д. Стефано. Уникальный контекст формы для описания трехмерных данных // ACM Мастерская по поиску 3Д объектов. - 2010. С. 57-62.
Әбсадык А.М.
Үшөлшемді адам моделін жасау үшін интеллектуалды жүйе құру
Түйіндеме: Интернет желісінің дамуымен киімдерді онлайн дүкендерден сатып алу адамдар үшін үйреншікті іске айналды. Үлкен компаниялар өз тауарларын онлайн дүкендерге салып, сатып алушыларға жеткізіп беру мүмкіндігін ұсынды. Бірақ онлайн дүкендердің басты кемшілігі киімдерді алдын ала киіп көру мүмкіндігінің болмауы, бұл өз кезегінде киімнің өлшемінің сәйкес келмей олардың қайтарылуына себеп болып жатады. Сол себепті осы компаниялар сатып алушыға өлшемі сәйкес келетін киімді алдын ала анықтап алу үшін, адам өлшемін автоматты түрде анықтайтын жүйелерге қызығушылығы артуда.
Бұл мақалада суреттің үлөлшемді құрылымын анықтауға арналған әдістер қарастырылған. Адамның үшөлшемді виртуалды моделін жасау үшін пайдаланылатын үлгі моделі құрылды. Сонымен қатар суреттегі адамның сұлбасын машиналық оқытудың көмегімен анықтауға арналған әдістер қарастырылған.
Түйін сөздер: сипаттаушы нүктелер, силуэт, дене контуры, антропометрия, үшөлшемді модель, машинамен оқыту, жасанды сана
УДК 622.276.72
G.A. Baimakhanov , R.S. Berden , J.Y. Saden
KazNU, "Thermophysics and technical physics" department, Almaty
ANALYSIS OF METROLOGICAL CHARACTERISTICS OF MEASURING INSTRUMENTS Abstract. The verification intervals (VI) and their influence on the measurement procedures in terms of adjustment are given. Differences in the verification and calibration procedure are shown. Both procedures are closely interrelated and are based on the use of common measurement methods. Quantitative metrological testing for the enterprise is the determination of the error, taking into account the uncertainty, measuring instruments using reference measures. These tests are conducted using selected, proven methods.
Key words: between calibration interval, VI, calibration, verification, measuring instruments.
Г.А. Баймаханов, Р.С. Берден, Ж.Е. Саден
КазНУ, «Теплофизика и техническая физики» ,Алматы
АНАЛИЗ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ
Аннотация. Приведены межповерочные интервалы (МПИ) их влияние на процедуры измерения по части корректировки. Показаны различия процедуры поверки и калибровки. Обе процедуры тесно взаимосвязаны и основаны на использовании общих методов измерения. Количественные метрологические испытания для
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №5 2019 195
предприятия служит определение погрешности, учитывающей неопределенность, средства измерений с помощью эталонных мер. Данные испытания проводятся с использованием отработанных, проверенных методик.
Ключевые слова: межповерочный интервал, МПИ, калибровка, поверка, средства измерения.
Одной из важнейших характеристик средств измерений (СИ), устанавливаемых при проведении их испытаний с целью утверждения типа, является межповерочный интервал (МПИ). По результатам испытаний приборов учета энергоресурсов (теплосчетчики, счетчики газа, водосчетчики и т.д.) в последние годы устанавливается межповерочный интервал (МПИ) от 4 до 6 лет. На практике, работая в реальных условиях, СИ уже через 1-2 года не подтверждают свои метрологические характеристики, требуют юстировки, а некоторым необходим ремонт [1].
Возникающая необходимость в корректировке межповерочного интервала встречает большие трудности и согласно с ПР 50.2.006-94 корректировка межповерочного интервала может проводиться органом Государственной метрологической службы. Если корректировка направлена на ужесточение межповерочного интервала, то у юридических лиц часто возобладает “сиюминутный” интерес, т.к.
возникает необходимость в более частых поверках, а значит и в дополнительных затратах на демонтаж, доставку на поверку и т.д. Но при этом не учитывается, что неоправданный межповерочный интервал приводит к уходу погрешности за допускаемые пределы, а следовательно, к дополнительной оплате за непотребленную воду, газ, тепло и т.д., которая значительно превышает затраты на поверку при меньшем межповерочном интервале. Еще один фактор, влияющий на межповерочный интервал.
СИ учета энергоресурсов, выпускаемые за рубежом, имеют межповерочный интервал 4-6 лет, поэтому при установлении на отечественные СИ меньших межповерочных интервалов приведет к их неконкурентоспособности [2].
В метрологическом центре был проведен анализ в течение 2001, 2002 и 2003 годов по результатам поверки счетчиков воды, при этом было исследовано более 5 тысяч счетчиков. В результате было установлено, что после двух лет эксплуатации уход погрешности за допускаемые пределы составил в среднем у 52 % водосчетчиков. Указанная цифра стабильно повторялась из года в год, и ее колебание составило 2...3 % по годам. Анализ показал, что эти данные сохраняются для различных типов водосчетчиков, в том числе импортных.
Основным фактором, влияющим на изменение метрологических характеристик водосчетчиков, является плохое качество воды, приводящее к быстрому износу механизма и отложениям в проточной части водосчетчиков. Отложения приводят к сужению сечения основного канала и регулировочного вплоть до его полного перекрытия. Результатом является увеличение скорости жидкости в основном канале, а, следовательно, и частоты вращения турбинки при одном и том же расходе через счетчик.
Приведенный пример подтверждает, что установленные межповерочные интервалы не являются оптимальными для нашего региона и приводят к значительным дополнительным затратам потребителей энергоресурсов.
Таким образом, установление единого обязательного межповерочного интервала при утверждении типа СИ, не учитывающего специфику их эксплуатации, не всегда оптимально. Установленный в нормативных документах (НД) порядок корректировки межповерочного интервала сложен в реализации, поэтому даже при наличии у региональных метрологических центров достаточных статистических данных, изменить МПИ практически невозможно. Поэтому целесообразно вернуться к порядку установления межповерочного интервала, определяемому в ныне отмененному ГОСТ 8.002, т.е. разрешить региональным Метрологическим центрам устанавливать МПИ исходя из условий и специфики применения СИ при наличии документально подтвержденных статистических данных.
Калибровка и поверка. Двумя наиболее важными процедурами, призванными обеспечить необходимый уровень достоверности показаний средств измерений, являются: в промышленной метрологии: периодические калибровки средств измерений, выполняемые в соответствии с требованиями принятой системы управления качеством: в законодательной метрологии:
периодические поверки и испытания с целью оценки соответствия средства измерения требованиям нормативных документов. Обе процедуры тесно взаимосвязаны и основаны на использовании общих методов измерения. В то же время так исторически сложилось, что к ним применимы разные правила, методики и метрологическая инфраструктура.
Согласно требованиям стандартов семейства ISO 9000 и стандарта ISO 17025, прослеживаемость измерительного и испытательного оборудования к единицам измерений SI должна обеспечиваться посредством неразрывной цепочки сличений результатов измерений, что позволяет сделать
196
№5 2019 Вестник КазНИТУ
заключение о метрологических характеристиках оборудования. Наиболее важными процедурами, сточки зрения обеспечения правильности получаемых результатов измерений, являются: в промышленной метрологии: периодические калибровки средств измерений, выполняемые в соответствии с требованиями принятой системы управления качеством; в законодательной метрологии: периодические поверки и испытания с целью оценки соответствия средства измерений требованиям нормативных документов. Обе процедуры тесно взаимосвязаны и основаны на использовании общих методов измерений. Поверка стала основополагающей частью системы метрологического обеспечения, в то время как калибровка широко используется в рамках промышленной метрологии с целью обеспечения качества. Органы по аккредитации отдают предпочтение калибровке, рассматривая ее как необходимую процедуру, позволяющую убедиться в правильности показаний средства измерений [3-4].Основными элементами поверки являются: проверка технического состояния (качественная) средства измерений; проверка метрологических характеристик (количественная) средства измерений.
Целью количественных метрологических испытаний является определение погрешности, учитывающей неопределенность, средства измерений с помощью эталонных мер. Данные испытания проводятся с использованием отработанных, проверенных методик.
Исходя из данных определений и толкований, можно сравнить основные цели и методы проведения поверки и калибровки, согласно таблице 1.
Таблица 1. Процедуры поверки и калибровки
Калибровка Поверка
Определение соответствия между измеренной величиной и соответствующей величиной,
воспроизводимой эталоном:
- при заданных условиях окружающей среды;
- в определенный день и время.
Определение (декларирование) значений отклонений или поправок и неопределенности
измерений, выполненных при калибровке Оформление сертификата калибровки
Проверка соответствия средств измерений законодательно установленным требованиям:
- проверка (оценка) технических характеристик средства измерений;
- оценка соответствия требованиям к предельно допустимой погрешности (МРЕ).
Маркировка поверенного средства измерений, подтверждающая соответствие средства измерений установленным требованиям (нанесение знака поверки).
Оформление свидетельства о поверке
В таблице 2 сравниваются процедуры поверки и калибровки. Поверка обеспечивает точность средств измерений, учитывая при этом возможную область их применения. В первую очередь поверяются средства измерений, оцениваемые с целью утверждения типа. В основе поверки лежат технические процедуры, аналогичные тем, что применимы при калибровке. Поверка является гарантией правильности показаний средства измерений даже в тех случаях, когда измерения выполняет обычный пользователь, не являющийся квалифицированным специалистом.
С точки зрения выполнения требований законодательной метрологии и обеспечения качества выполняемых измерений, поверка является достаточно эффективным инструментом, в том числе с учетом большого числа поверяемых средств измерений. Поскольку результаты измерений, выполняемых в ходе эксплуатации средства измерений, оцениваются главным образом посредством МРЕ, важно, что поверка обеспечивает высокую степень доверия к результатам измерений в течение длительного срока эксплуатации средства измерений.
Одним из недостатков поверки является отсутствие полного понимания степени влияния неопределенности на оценку соответствия средства измерений специальным требованиям.
Традиционная калибровка является важной процедурой, подпадающей под действие метрологического контроля.
Калибровка, в том числе, применима в области фундаментальных измерений, проводимых в рамках научной и промышленной метрологии. Калибруются практически любые типы средств измерений, однако для выполнения калибровки и оценки результатов измерений требуются специалисты достаточно высокой квалификации.
●
Техникалық ғылымдар
ҚазҰТЗУ хабаршысы №5 2019 197
Таблица 2. Процедуры поверки и калибровкиХарактеристики процедуры
Процедура
Поверка Калибровка
Базовые
Законодательные требования (требования установленные в сфере
государственного регулирования обеспечения единства измерений)
Технические регламенты (в Российской Федерации отнесено к сфере государственного регулирования),
нормативные документы, требования клиента
Цели
Гарантия не превышения установленного значения предельно
допускаемой погрешности (МРЕ)
Установление соотношения между показаниями средства измерений и принятой основой для сравнения (эталонными значениями), с учетом
приписанной точности эталонов и процедуры сравнения
Признание результатов калибровки Необходимые
условия
Допуск к применению в законодательно регулируемой сфере
Возможность проведения поверки в рамках утверждения типа и (или) в
процессе эксплуатации
Пригодность средства измерений для проведения калибровки
Сроки признания
результатов До очередной плановой поверки В момент проведения калибровки в заданных условиях
Оценка приемлемости
результатов Поверяющий орган Пользователь
Прослеживаемость
Обеспечивается процедурой поверки (поверочной схемой и требованиями
к эталонам) Обеспечивается калибровочной лабораторией Неопределенность
измерения
Меньше или равна 1/3 от максимально допускаемой
погрешности при поверке
Зависит от квалификации калибровочной лаборатории и технических характеристик
эталонного и калибруемого оборудования ЛИТЕРАТУРА
[1] Богданов Г.П., Кузнецов В.А., Лотонов М.А., Пашков А.Н., Подольский О.А., Сычев Е.И.
Метрологическое обеспечение и эксплуатация измерительной техники. — М.: Радио и связь, 1990, 240 с.
[2] Мольков В.Ф., Метрология, №4 2007 г. ведущий инженер ФГУ "Нижегородский ЦСМ"
[3] Правиков Ю.М., Муслина Г.Р. Метрологическое обеспечение производства: Учебное пособие / Ю.М.
Правиков, Г.Р. Муслина − М.: КНОРУС, 2009, 240 с.
[4] ГОСТ ISO 9001 – 2011. Системы менеджмента качества. Требования. – М.: Стандартинформ, 2012, 27 с.
Баймаханов Г.А., Берден Р.С., Саден Ж.Е.
Өлшеу құралдарының метрологиялық сипаттамаларын талдау
Андатпа. Тексеру интервалдары (MPI) және оларды түзету тұрғысында өлшеу рәсімдеріне әсер етуі.
Тексеру және калибрлеу процедурасындағы айырмашылықтар көрсетілген. Екі рәсім өзара тығыз байланысты және жалпы өлшеу әдістерін қолдануға негізделген. Кәсіпорын үшін сандық метрологиялық сынақ анықтамалық шараларды қолдана отырып, белгісіздікті, өлшеу құралдарын ескере отырып, қатені анықтау болып табылады.
Бұл тестілер дәлелденген, дәлелденген әдістермен жүргізіледі.
Кілтті сөздер: сенімділік тексеру интервалы, СТИ, калибрлеу, сенімділікті тексеру, өлшеу құралдары
ОӘК 621.8.78.
R. A. Kozbagarov, M. S. Zhienkozhayev
INTERACTION OF A BULLDOZER BLADE WITH STICKY MATERIALS AT CONTACT WITH CONVEYING SPEEDS.
Abstract. The paper deals with the processes occurring in the interaction of the bulldozer blade at the development of sticky soils, as well as the resistance to the movement of the working bodies in the material environment on the surface of the working bodies that affect the resistance value.
Key words: Bulldozer, blade, sticky material, cutting angle, knife.
198
№5 2019 Вестник КазНИТУ
1Р.А. Козбагаров, 2М.С. Жиенкожаев
(1Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті, Алматы қаласы,
2Қ. Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік мемлекеттік университеті, Ақтөбе қаласы Қазақстан Республикасы, ryctem_1968@mail.ru)
ТҰТҚЫРЛЫ МАТЕРИАЛДАРМЕН БУЛЬДОЗЕРДІҢ ҚАЙЫРМА КҮРЕГІНІҢ ӨЗАРА ҚАРЫМ-ҚАТЫНАСЫНДАҒЫ ЖҮРГІЗУ ЖЫЛДАМДЫҒЫНЫҢ БАЙЛАНЫСЫ Аңдатпа. Тұтқырлы материалдарды өңдеу барысында бульдозердің қайырма күрегінің өзара қарым- қатынасының үрдісі өзіндік жиынтықты немесе элементарлы үйлестіруді түсіндіреді. Олардың әрқайсысы өзіне салыстырмалы немесе онысыз қозғалады. Тұтқырлы материалды ортада қайрма күректі қозғалту кедергісін есептегенде жұмысшы органның қозғалу жылдамдығын есепке алу керек, себебі түсірілген жүктеме жылдамдығы кедергі көлеміне әсер етеді.
Арнайы сөздер: Бульдозер, қайырма күрек, тұтқырлыматериал, кесу бұрышы,пышақ.
Жанасу аймағындағы жұмысшы органның және өңделетін материалдардың қарым-қатынасының негіздерін терең ұғынудың арқасында нормативті базаларды және ұсыныстарды жасауға байланысты машиналардың жабдықтарының қолданылуын кемелдендіруге болады. Әртүрлі құрылымы мен қажеттілігіне байланысты жұмысшы органдардың ортамен қарым-қатынасын, олардың өлшемдері мен материалдың қасиетін есептеу – бульдозерді жобалауда және кемелдендіруде қажетті болатын кедергілер анықтаудың негізі. Осы үрдіс кезінде жалпы кедергінің құрылуын анықтау мүмкін болады және теориялық ережелерді тәжірибе жүзінде анықтап, материалдардың біріңғай қасиеттерін және жұмысшы органдардың құрылымды өлшемдерінің қарым-қатынасын айқындап, түбегейлі тексеру керек.
Өте кең тараған жерді қазып-тасымалдағыш машиналардың жұмысшы органдары қажеттілігіне байланысты топырақты өңдеу және тасымалдау үшін қайырма күректі және шөмішті болғандықтан, олардың топырақпен қарым-қатынасы толығымен зерттелген. В.И.Баловневтің [1] жұмысында бульдозердің қайырма күрегінің топырақпен қарым-қатынасын үш аймаққа бөліп қарастырған: кесу пышағында жаңқаларды қалыптау; қайырма күрек бойынша топырақты жаңқаны жылжыту және қопсытылған материалдардан құрайтын аунатпалы призманы құру аймағы.
Мұнда профильдің ұшталу бұрышы α ≥ 45о + φ/2 кесу пышағы қырының ортамен қарым- қатынасында болатын үрдісті зерттеп-қарастыру негізгі мәселе болып саналады. Бұл құбылыс топыраққа әртүрлі конфигурациялы мөрлерді ендіруде кең зерттелген. Егер профильдің ұшталу бұрышы α ≥ 45о + φ/2 болғанда жаппай ортаға дененің әсерін түсірсек, онда оның фронтальді беткейінде нығыздалған түйін пайда болтыны анықталады. Мұндағы α - материалдардың ішкі үйкелісінің бұрышы. Материалдың бөлшектерінің сырғу сызығы мөрдің немесе жұмысшы органның әсері төмен кедергінің бағытына бағытталған кезде пайда болады.
Үрдістердің біріңғайлығы жаппай ортаға денені әсер ету кезіде материалда туатын кернеуді бөлудің ұқсастық сипаттармен түсіндіріледі. Топырақтағы жүктеменің (шоғырланған, таратылған, нормальды немесе бұрышпенен) түрлерінің тәуелділігіне байланысты топырақты тік профильмен кесуде, топырақты негізге жүргізу жабдығының әсерін, металлға пуансондығын Н.А. Зеленин [2] аналитикалық тәсілмен және тәжірибе жүзінде анықтаған. Осындай зерттеулерге сүйене отырып, дене жүйесінен шығатын, оның сипатына және түсіру бұрышының тәуелділігінің тепе-теңдігінен шекті жүктемелердің мөлшерін анықтадық. Ішкі ортада жұмысшы органның қозғалысы беткейлер бойынша салыстырмалы қозғалғанда пайда болатын үйкеліс күшіне негізделеді. Жүргізілген зерттеулер арқылы топырақты кесу кезінде, әртүрлі ортада денені қозғалтуда пайда болатын кедергілерді және топырақты өңдеу кезінде жерді қазып- тасымалдау машиналарының жұмысшы органдарының тимді өлшемдерін анықтауға болады.
Топырақ құрамының тұтқырлығы Рв және оны төмендету шаралары Н.А. Цытовичтің [4]
жұмысында қарастырылған. Ылғалды топырақтардың адгезиясын төмендетудің негізгі әдістері:
- топырақ-жұмысшы орган шекарасында полиэтиленді шекаралының, эпоксидті композициясын, резеңкелі, органикалы майлау, 1,2–5 есе тұтқырлы күшін төмендететін және 10–40% машинаның өнімділігін жағарылататын электроосмос кезінде су қатпарлы қабаттарын құру;
- сыртқы әсердің дірілді дыбысты жиілік, ультрадыбысты, магнитті өріс, сонымен қоса жұмысшы органдарды қыздыру; біріктірілген әдістер;
- жанасу ауданын және жұмысшы органның қозғалысының жылдамдығын жоғарылатудың арқасында жанасу уақытын төмендететін құрылымды-технологиялық шаралар.
Механикалық құралдардың жұмыс қабілеттілігі және тиімділігі жұмысшы органдардың