Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів
Надано основні результати досліджень щодо створення програмно-апаратного комплексу для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів на етапах їх розробки та виробництва. Представлены основные результаты исследований по созданию программно-аппаратного комплекса для контроля све...
Saved in:
| Published in: | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7569 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів / В.В. Петров, О.І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 69-76. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860078651220951040 |
|---|---|
| author | Петров, В.В. Бріцький, О.І. Зичун, Ле Бишенг, Кван |
| author_facet | Петров, В.В. Бріцький, О.І. Зичун, Ле Бишенг, Кван |
| citation_txt | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів / В.В. Петров, О.І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 69-76. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| description | Надано основні результати досліджень щодо створення програмно-апаратного комплексу для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів на етапах їх розробки та виробництва.
Представлены основные результаты исследований по созданию программно-аппаратного комплекса для контроля светотехнических характеристик световозвращающих элементов на этапах их разработки и производства.
The main results of researches on creating a software-hardware complex for controlling the lighting characteristics of retroreflective elements in the stages of their development and manufacture are presented.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:14:24Z |
| format | Article |
| fulltext |
Технічні засоби отримання і обробки даних
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 69
УДК 535.241.5
В. В. Петров1, О. І. Бріцький1, Ле Зичун2, Кван Бишенг2
1Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
вул. М. Шпака, 2, 03113, Київ, Україна
2Чжецзянський технологічний університет
Ханчжоу, Китайська народна республіка
Програмно-апаратний комплекс для контролю
світлотехнічних характеристик
світлоповертальних елементів
Подано основні результати досліджень по створенню програмно-
апаратного комплексу для контролю світлотехнічних характеристик
світлоповертальних елементів на етапах їхньої розробки та виробни-
цтва.
Ключові слова: світлоповертальні елементи, світлотехнічні характе-
ристики, кутовий розподіл коефіцієнта світлоповертання, автомати-
зоване вимірювання та документування.
Аналіз стану питання застосування та виробництва
світлоповертальних матеріалів в Україні
Розвиток транспортної системи України безпосередньо пов’язаний із підви-
щенням безпеки експлуатації автошляхів. Дороги функціонують цілодобово, зна-
чна частина автоперевезень здійснюється в темний час доби, що є помітним резе-
рвом підвищення пропускної здатності автошляхів країни. У той же час, рух
транспорту в нічний час пов’язаний із підвищеною небезпекою для водіїв.
Поліпшити умови керування автотранспортом у нічний час допомагає широ-
ке застосування різних оптичних направляючих пристроїв, до яких відносяться
орієнтуючі дорожні знаки, стовпчики, розділові смуги та інше інженерне устатку-
вання автодоріг зі світлоповертальними елементами.
Безпека дорожнього руху безпосередньо пов’язана також із використанням
світлоповертальних елементів на одязі пішоходів, співробітників ДАІ, дорожніх і
будівельних робітників, тобто усіма без винятку учасниками дорожнього руху та
дорожнього будівництва. Однак, використання сучасних світлоповертальних ма-
теріалів у нашій країні поки що явно недостатньо, тому що всі ці досить коштовні
матеріали сьогодні закуповуються за кордоном. Лідером світових продажів у цій
галузі, безумовно, є компанія «Minnesota Mining and Manufacturing Company»
(«3М») (США), що має розвинену дилерську мережу в усьому світі, у тому числі й
© В. В. Петров, О. І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг
В. В. Петров, О. І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг
70
в Україні. Власне ж виробництво світлоповертальних матеріалів в Україні відсут-
нє, хоча сьогодні на транспортному ринку країни активно працюють кілька вітчи-
зняних компаній, які виробляють дорожні знаки з використанням оригінальних
матеріалів компанії «3М» та інших закордонних виробників, зокрема, з Китаю,
Польщі та Чехії.
Тому для запровадження вітчизняного виробництва сучасних світлоповерта-
льних матеріалів в ІПРІ НАН України виконано комплекс наукових і прикладних
досліджень, розроблено технологію створення таких матеріалів, спроектовано й ви-
готовлено спеціальне устаткування й інструменти для випуску готової продукції.
Одним з елементів такого устаткування є програмно-апаратний комплекс для
контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів, який не-
обхідно здійснювати на етапах розробки та виробництва. Необхідність його ство-
рення полягала в тому, що відомі існуючі засоби контролю не забезпечують необ-
хідних характеристик. Так, закордонні прилади фірм «Центнер» (Швейцарія) і
«Дельта» (Данія) забезпечують вимірювання коефіцієнта світлоповертання тільки
при фіксованих кутах освітлення та спостереження [1]. Аналогічні характеристи-
ки має розроблений у ДОІ ім. С.І. Вавилова (Росія) ретрорефлектометр РДР-1 [2],
причому відносна похибка вимірювання становить 7 %, чого явно недостатньо
навіть для інженерних вимірювань. Тому для проведення лабораторних дослі-
джень кутового розподілу коефіцієнта світлоповертання в діапазоні –90°...0 ... 90°
із відносною похибкою %1 в інституті був розроблений спеціальний програ-
мно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлопо-
вертальних елементів (матеріалів).
Особливості конструкції та застосування програмно-апаратного
комплексу для контролю світлотехнічних характеристик
світлоповертальних елементів
В основу структурної схеми установки автоматизованого контролю основних
світлотехнічних характеристик світлоповертальних структур (рис. 1) покладені
результати теоретичних, узагальнюючих й експериментальних досліджень, про-
ведених в ІПРІ НАН України й викладених у [3–5].
АПП
ДС
АЦПФП
ПЗУС
ПОІ ПВДЗ
ПЕОМ
Рис. 1. Структурна схема установки автоматизованого контролю основних
світлотехнічних характеристик світлоповертальних структур
Програмно-апаратний комплекс для контролю
світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 71
На рисунку прийнято такі позначення:
ДС — джерело світла з колімуючим об’єктивом;
ФП — фотоелектричний перетворювач відбитого світлового потоку з фоку-
суючим об’єктивом;
АЦП — аналогово-цифровий перетворювач сигналів ФП з адаптером вводу
результатів вимірювання до пристрою обробки інформації (ПОІ);
АПП — автоматизована поворотна платформа для позиціювання світлопове-
ртального елемента на заданий кут θ;
ПЗУС — пристрій загального управління та синхронізації;.
ПВДЗ — пристрій візуалізації, документування та збереження результатів
вимірювання.
В якості джерела світла використана галогенова лампа типу OSRAM (12 В,
150 Вт) з відповідною вимогам нормативних документів кольоровою температу-
рою нитки розжарювання T = 2856 ºK та стабілізованою системою живлення.
Окремими елементами оптико-механічного вузла є два спеціальних об’єктиви,
перший з яких (колімуючий) формує паралельний освітлювальний потік, а другий
(фокусуючий) збирає в площині випромінювання відбите від світлоповертального
елемента світло. Загальний вигляд оптико-механічного вузла показано на рис. 2.
Рис. 2. Зображення оптико-механічного вузла із вбудованими фотоелектронним
та аналогово-цифровим перетворювачами
Установлено, що оптико-механічний вузол на відстані 12 м створює освітлен-
ня в усталеному режимі 76±3 лк із нерівномірністю в площині зразка не гірше 4 %.
Фотоелектричний перетворювач відбитого світлового потоку виконано з ви-
користанням прецизійного кремнієвого фотодіода та перетворювача струм–
напруга на основі надпрецизійного операційного підсилювача й вмонтовано в оп-
тико-механічний вузол (рис. 2).
В. В. Петров, О. І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг
72
У процесі досліджень із використанням метрологічно атестованого люксмет-
ра була встановлена наявність систематичної нелінійності вимірювання освітле-
ності (рис. 3).
0 10 20 30
10
0
10
20
30
Y x( )
100
x
100
Рис. 3. Дійсні (вісь абсцис) і виміряні (вісь ординат) значення освітленості, лк
Тому для усунення систематичної нелінійної похибки вимірювання була роз-
роблена методика лінеаризації результатів, яка дозволяє отримати матрицю пере-
кодування поточного результату вимірювання в результат вимірювання зразковим
приладом. Перекодування здійснюється в ПОІ. На рис. 4 показані похибки лінеа-
ризації (лк), виміряні в 20-ти контрольних точках. Зважаючи на те, що похибки
лінеаризації в діапазоні освітленості 0...30 лк не перевищують 0,015 лк, можна
стверджувати про прийнятність вузла для дослідження характеристик світлопове-
ртаючих поверхонь.
0 6.67 13.33 20 26.67 33.33 40
0.02
0.01
0
0.01
0.02
i
vxi
100
Рис. 4. Похибки наближення результатів вимірювання та обробки до результатів
вимірювання зразковим приладом, лк
Автоматизована поворотна платформа (рис. 5) призначена для позиціювання
світлоповертального елемента на заданий кут відносно паралельного освітлюва-
Програмно-апаратний комплекс для контролю
світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 73
льного потоку із заданою дискретністю. Позиціювання здійснюється за лінійно-
ступінчатим у часі законом, узагальнений вигляд якого зображено на рис. 6. При
цьому забезпечується дискретність δ = 0,45°. Результати вимірювань на симетри-
чних відносно осей aa та bb ділянках (наприклад m і m та n і n ) усередню-
ються в ПОІ. Виконавчим пристроєм кутового позиціювання вибрано кроковий
двигун ДШР-56 із драйвером вітчизняного виробництва (підприємство Дельта-
Крок, м. Кіровоград)
Рис. 5. Зовнішній вигляд автоматизованої поворотної платформи
Кутовий закон позиціювання формується в ПОІ. Безпосередньо сигнали
управління драйвером крокового двигуна надходять через LPT-порт ПОІ. Управ-
ління реалізовано в середовищі DELPFI.
Дослідження за критерієм ефективність–вартість засвідчили, що найбільш
доцільно реалізувати пристрої загального управління й синхронізації та пристрій
візуалізації, документування та збереження результатів вимірювання на основі
ПЕОМ. Тому вищезазначені функції були реалізовані в двох середовищах. У се-
редовищі DELPFI здійснено управління кутовим позиціюванням світлоповерта-
льного елемента через LPT-порт, введення числових значень освітленості через
COM-порт, усунення похибок шляхом перекодування результатів вимірювання й
запис скоригованих результатів у структурований текстовий файл. Побудова гра-
В. В. Петров, О. І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг
74
фіків, візуалізація й документування результатів дослідження здійснюється в се-
редовищі Microsoft Excel.
t
max
max
a
'a
'b
b
n 'n
'mm
Рис. 6. Узагальнений вигляд кутового закону позиціювання світлоповертального елемента
Розроблений програмно-апаратний комплекс установлено в спеціально обла-
днаній лабораторії аналізу світлотехнічних характеристик, схематичне зображен-
ня якої подано на рис. 7.
Рис. 7. Лабораторія автоматизованого контролю світлотехнічних характеристик
Приклади автоматизованого вимірювання кутового
розподілу коефіцієнта світлоповертання
На рис. 8 зображені промислові зразки світловідбиваючих елементів різних
виробників (зразки № 1, № 2 — виробництва ІПРІ НАН України, зразки № 3, № 4
— виробництва компанії «3М», США), причому зразок № 4 має нормований кое-
Програмно-апаратний комплекс для контролю
світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 75
фіцієнт світлоповетрання — 180 кд/(лк٠м2), а на рис. 9 — результати автомати-
зованого вимірювання кутового розподілу коефіцієнта світлоповертання.
Рис. 8. Зразки світлоповертальних елементів різних виробників
0
50
100
150
200
250
300
350
400
-60 -40 -20 0 20 40 60 80
Кут освітлення, градуси
К
о
еф
іц
іє
нт
св
іт
л
о
по
в
ер
та
нн
я
K
с,
кд
/(
л
м
2)
кд
Рис. 9. Результати вимірювання коефіцієнта світлоповертання зразків
світлоповертальних елементів різних виробників
В. В. Петров, О. І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг
76
Результати вимірювання (рис. 9, крива 4) свідчать про практично повне спів-
падання значення максимуму з нормованим значенням коефіцієнта світлоповет-
рання, що підтверджує можливість використання розробленої установки для ав-
томатизованого контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних
елементів.
Висновки
1. Розроблений і виготовлений програмно-апаратний комплекс для контролю
світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів має необхідні фун-
кціональні характеристики для використання на етапах пошукових робіт і вироб-
ництва світлоповертальних елементів в Україні.
2. Подальші дослідження доцільно продовжувати в напрямку просторового
контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів.
1. Zehtner Testing Instruments. Product overview 2008/2009 — Р. 5. — Режим доступу:
http://www.zehntner.com/html/download/uebersichtsprospekt_strasse_e.pdf.
2. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.И.Вавилова. Направления дея-
тельности. РЕФЛЕКТОМЕТР ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ РДЗ. — Режим доступу :
http://soi.srv.pu.ru/r_1251/directions/dir2/optpribor/trans/rdr1.htm
3. Петров В.В., Кравець В.Г., Крючин А.А., Шанойло С.М., Гранат О.І., Зенін В.М. Аналіз ін-
формації відбитого від ретродзеркал світла // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2005. — Т.
7, № 3. — С. 17–25.
4. Патент 74034 України, G02B5/124, В32В3/00. Спосіб виготовлення призмоподіб-них світ-
лоповертальних елементів / В.В.Петров, С.М.Шанойло, О.І.Гранат, Л.В.Бутенко, А.А.Крючин,
В.М.Зенін, В.Д.Ковтун, О.К.Войтенко, В.О.Заболотний, П.В.Майстренко, А.В.Ковальчук (Украї-
на); ІПРІ НАН України. — № 2003076449; заявл. 10.07.2003; опубл. 17.10.2005. — 2 с.
5. Петров В.В., Шанойло С.М., Крючин А.А., Антонов Е.Е., Кравец В.Г. Моделирование
свойств асимметричных световозвращающих элементов // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. —
2007. — Т. 9, № 2. — С. 17–25.
Надійшла до редакції 05.06.2008
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7569 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-9189 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:14:24Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Петров, В.В. Бріцький, О.І. Зичун, Ле Бишенг, Кван 2010-04-02T12:29:27Z 2010-04-02T12:29:27Z 2008 Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів / В.В. Петров, О.І. Бріцький, Ле Зичун, Кван Бишенг // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 69-76. — Бібліогр.: 5 назв. — укp. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7569 535.241.5 Надано основні результати досліджень щодо створення програмно-апаратного комплексу для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів на етапах їх розробки та виробництва. Представлены основные результаты исследований по созданию программно-аппаратного комплекса для контроля светотехнических характеристик световозвращающих элементов на этапах их разработки и производства. The main results of researches on creating a software-hardware complex for controlling the lighting characteristics of retroreflective elements in the stages of their development and manufacture are presented. uk Інститут проблем реєстрації інформації НАН України Реєстрація, зберігання і обробка даних Технічні засоби отримання і обробки даних Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів Программно-аппаратный комплекс для контроля светотехнических характеристик световозвращающих элементов Software-Hardware Complex for Controlling the Lighting Characteristics of Retroreflective Elements Article published earlier |
| spellingShingle | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів Петров, В.В. Бріцький, О.І. Зичун, Ле Бишенг, Кван Технічні засоби отримання і обробки даних |
| title | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| title_alt | Программно-аппаратный комплекс для контроля светотехнических характеристик световозвращающих элементов Software-Hardware Complex for Controlling the Lighting Characteristics of Retroreflective Elements |
| title_full | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| title_fullStr | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| title_full_unstemmed | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| title_short | Програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| title_sort | програмно-апаратний комплекс для контролю світлотехнічних характеристик світлоповертальних елементів |
| topic | Технічні засоби отримання і обробки даних |
| topic_facet | Технічні засоби отримання і обробки даних |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7569 |
| work_keys_str_mv | AT petrovvv programnoaparatniikompleksdlâkontrolûsvítlotehníčnihharakteristiksvítlopovertalʹnihelementív AT brícʹkiioí programnoaparatniikompleksdlâkontrolûsvítlotehníčnihharakteristiksvítlopovertalʹnihelementív AT zičunle programnoaparatniikompleksdlâkontrolûsvítlotehníčnihharakteristiksvítlopovertalʹnihelementív AT bišengkvan programnoaparatniikompleksdlâkontrolûsvítlotehníčnihharakteristiksvítlopovertalʹnihelementív AT petrovvv programmnoapparatnyikompleksdlâkontrolâsvetotehničeskihharakteristiksvetovozvraŝaûŝihélementov AT brícʹkiioí programmnoapparatnyikompleksdlâkontrolâsvetotehničeskihharakteristiksvetovozvraŝaûŝihélementov AT zičunle programmnoapparatnyikompleksdlâkontrolâsvetotehničeskihharakteristiksvetovozvraŝaûŝihélementov AT bišengkvan programmnoapparatnyikompleksdlâkontrolâsvetotehničeskihharakteristiksvetovozvraŝaûŝihélementov AT petrovvv softwarehardwarecomplexforcontrollingthelightingcharacteristicsofretroreflectiveelements AT brícʹkiioí softwarehardwarecomplexforcontrollingthelightingcharacteristicsofretroreflectiveelements AT zičunle softwarehardwarecomplexforcontrollingthelightingcharacteristicsofretroreflectiveelements AT bišengkvan softwarehardwarecomplexforcontrollingthelightingcharacteristicsofretroreflectiveelements |