Сучасні проблеми моделювання

ПОБУДОВА ТА МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЛЕКАЛЬНИХ КРИВИХ У ПРОГРАМАХ AUTOCAD ТА AUTODESK INVENTOR

О.В. Архіпов, Г.О. Стрижак — Mon, 10 Jul 2023 13:32:03 +0000

Комп’ютерне моделювання є невід’ємною частиною сучасних технологій. Воно широко застосовується при конструюванні та виготовленні промислових та побутових виробів, елементів декору. Можливість побудови 3D-моделей забезпечується відповідними пакетами прикладними програмами, серед яких AutoCAD та Autodesk Inventor є одними з найбільш ефективних та поширених. Саме вони вивчаються студентами технічних спеціальностей багатьох закладів вищої освіти України та часто застосовуються конструкторами.

Моделювання значної кількості деталей зі складними обводами потребує побудови лекальних кривих, які можуть бути елементами утворюючих (або контурів), направляючих, траєкторій видавлювання, що використовуються при кінематичному способі завдання поверхонь деталей. Можливі послідовності геометричної побудови лекальних кривих (еліпсу, параболи, гіперболи, евольвенти кола, спіралі Архімеда, циклоїдальних кривих, графіків тригонометричних функцій тощо) є загальновідомими і вивчаються студентами технічних спеціальностей. Але сучасні графічні комп’ютерні програми надають різні інструменти, які по різному можуть бути використані для побудови, редагування та подальшого застосування лекальних кривих при тривимірному моделюванні.

У роботі запропоновано та апробовано можливі алгоритми геометричної побудови лекальних кривих у програмах AutoCAD та Autodesk Inventor, що містять найменшу кількість операцій, та виконано їх порівняння та обґрунтування застосування певних команд. Покроково показано побудову параболи, евольвенти кола та спіралі Архімеда. Наведено приклади застосування деяких з цих кривих на етапі тривимірного моделювання, зокрема, автомобільного диска та відцентрового насоса, радіаторної решітки автомобіля.

Окрему увагу приділено у роботі перевагам, які, завдяки параметризації, мають моделі, що побудовані в Autodesk Inventor. Згадано і про переваги аналітичного завдання кривих у цій програмі. Отримані результати успішно впроваджуються в навчальний процес і можуть бути використані закладами освіти і спеціалістами у промисловості та дизайні.

Ключові слова: геометричне моделювання, комп'ютерна графіка, Autodesk Inventor, AutoCAD, лекальна крива, навчальний процес.

ПРОЦЕДУРНА ГЕНЕРАЦІЯ ВОКСЕЛЬНИХ ЛАНДШАФТІВ НА ОСНОВІ ІЗОПОВЕРХОНЬ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ БАГАТОПОТОКОВОСТІ

Н.М. Аушева, В. О. Чорний, О.В. Кардашов, А.І. Онисько, Ю.А. Тарнавський — Mon, 10 Jul 2023 13:51:32 +0000

Швидкий розвиток технологій вимагає вдосконалювати підходи до розробки програмного забезпечення. При створенні реального середовища у симуляторах і тренажерах важливою частиною є моделювання рельєфу місцевості або ландшафту. Технологія «unreal» дозволяє створювати власні рушії для розв’язання прикладних завдань, тому дослідження останніх розробок, а саме Unreal Engine 5, для генерації тривимірних моделей ландшафту в режимі реального часу є актуальною задачею.

В статті наводиться аналіз існуючих проблем при моделюванні рельєфів місцевості в режимі реального часу. Ландшафт будується у вигляді воксельної моделі, яка формується на основі значень ізоповерхні. Значення ізоповерхні визначаються скалярним полем. Для візуалізації моделі застосовується кубічне відображення. Для позбавлення від надлишку інформації пропонується скористатися жадібним алгоритмом, який призводить до генерації полігональної сітки зі зменшеною кількістю геометрії. Перехід від воксельного ландшафту до полігонів здійснюється двома шляхами на основі алгоритмів поверхневих сіток та маршируючих кубів. Наводяться псевдокоди алгоритмів. Для позбавлення від затримки головного потоку пропонується розділити завдання по візуалізації за різними потоками. Визначено задачі, які можна виконувати на головному і на додатковому потоках. Воксельний ландшафт будується на основі шматків поверхні, що зменшує навантаженість на відеокарту.

Розроблено програмне забезпечення та проведено його тестування з однаковими параметрами налаштування для різних алгоритмів. Наведено результати тестування та показано зменшення затримки головного потоку при застосуванні принципу багатопотоковості. Для процедурної генерації ландшафту застосована відкрита бібліотека FastNoiseLite, для створення зручного інтерфейсу налаштувань використовується система графічного скриптингу Visual Scripting Blueprint, для розробки плагіну C++ та Visual Studio 2019.

Ключові слова: тривимірна модель, воксельний рушій, технології Unreal Engine, багатопотоковість, алгоритм маршируючих кубів, алгоритм поверхневих сіток.

ОСОБИСТЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЕПЮРНИХ ЗАДАЧ З НАРИСНОЇ ГЕОМЕТРІЇ – ОДИН ІЗ ШЛЯХІВ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ

Г. В. Баскова, М.В. Лазарчук, Б.С. Дейнеко — Mon, 10 Jul 2023 13:57:33 +0000

У статті наведено деякі результати спостереження за підготовкою студентів до олімпіад з нарисної геометрії та інженерної графіки, деякі аспекти моделювання епюрних задач. Ефективність підготовки технічних фахівців в ЗВО напряму залежить від декількох факторів – початковий рівень знань студентів, зацікавленість у вивченні ключових дисциплін, легкість засвоювання нового матеріалу, залученість студентів до процесів геометричного моделювання, тощо. Вивчення дисципліни «Нарисна геометрія» є невід'ємною складовою частиною комплексного підходу до підготовки фахівців інженерного спрямування. Нарисна геометрія є базовою дисципліною для інших – інженерної графіки, комп'ютерної графіки з точки зору набуття навичок геометричного моделювання. Процес геометричного моделювання починається з просторового уявлення об'єктів, їх взаємного розташунку та відповідної взаємодії. Тому важливим є підхід до завдань, що пропонуються студентам. Вони мають демонструвати динаміку прогресу. Таке обговорення зі студентами запропонованих геометричних об'єктів можна організувати на практичних заняттях, але більш ефективним воно буде в роботі гуртків інженерного спрямування для студентів, наприклад, в процесі підготовки до олімпіади з дисциплін «Нарисна геометрія», «Інженерна графіка». В статті розглядаються підходи до подання студентам постановки задач, відповідно залучення студентів до активної участі в кожному етапі розв'язання задачі – від аналізу умови до отримання результату. Критерієм глибини розуміння студентами є їх спроможність змінити деякі окремі частини умови та дослідити відповідні зміни процесу розв'язування задачі та отримання нових результатів. Задачі, що пропонуються в ході підготовки до олімпіади мають підвищений рівень складності, проте алгоритми їх розв'язування базуються на розв'язуванні простих задач, кожна з яких є окремим етапом процесу геометричного моделювання.

Ключові слова: нарисна геометрія, олімпіада, епюрні задачі, геометричне моделювання, геометричні місця точок, способи побудов, заміна площини проекцій.

ШЛЯХИ ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ЗНАНЬ СТУДЕНТІВ З ГРАФІЧНИХ ДИСЦИПЛІН

Г.В. Баскова, Н.В. Міхлевська — Mon, 10 Jul 2023 14:03:10 +0000

У статті наведено деякі результати багаторічних спостережень за навчанням студентів з курсу нарисної геометрії та інженерної графіки, шляхи підвищення зацікавленості студентів в отриманні знань з графічної підготовки. В останній час можна спостерігати, як зменшився інтерес студентів до геометричних методів розв’язку задач нарисної геометрії, вони не мають звичаю мислити геометричними образами, створювати логічні ланцюжки алгоритмів виконання побудов рішень задач. Але сучасному спеціалісту необхідно мислити просторовими геометричними образами, розробляти алгоритми розв’язку комплексних задач, розділяти складні задачі на низку більш простих, виконувати та читати кресленики. Виникає потреба стимулювати студентів при оволодінні основами курсів нарисної геометрії та технічного креслення і викладачу знайти шляхи зацікавлення студентів дисципліною. Одним із шляхів підвищення зацікавленості студентів у вивчанні графічних дисциплін є олімпіади, які щорічно проводяться в НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського». Ще одним шляхом підвищення зацікавленості студентів у вивчанні графічних дисциплін, підвищення якості знань є організація і активна робота студентських гуртків з геометричного моделювання технічних об’єктів, комплексних задач з інженерної графіки. В гуртках студенти готуються для участі в олімпіаді з інженерної та комп’ютерної графіки і в науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Прикладна геометрія, інженерна графіка та об’єкти інтелектуальної власності», яка щорічно проводиться на КНГІКГ ФМФ НТУУ. В гуртках студенти вивчають деякі питання курсу, що не входять у загальну програму дисципліни та удосконалюють свої вміння розробляти алгоритми розв’язання геометричних просторових задач та навички до їх втілення на комплексному рисунку. Методика підготовки студентів включає важливе питання моделювання рішень геометричних задач різними способами, їх аналіз та вибір оптимального алгоритму побудов на комплексному рисунку.

Ключові слова: нарисна геометрія, інженерна графіка, геометричний об’єкт, епюрні задачі, моделювання, геометричні місця точок, способи побудов, заміна площини проекцій, олімпіада.

МІНІМІЗАЦІЇ ІНТЕГРАЛЬНОГО РИЗИКУ НАДЗВИЧАЙНОЇ СИТУАЦІЇ НА ПРИКЛАДІ БЛИЗНЮКІВСЬКОГО РАЙОНУ ХАРКІВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

С.Я. Бордюженко, О.М. Данілін, О.А. Стельмах — Thu, 28 Sep 2023 10:45:07 +0000

В роботі показано обернену залежність між коефіцієнтом покриття області і часом прямування на надзвичайну ситуацію (небезпечну подію). Під час збільшення кількості пожежних підрозділів час прибуття оперативно-рятувальних ситу буде зменшуватися, що безпосереньо впливає на зменшення інтегрального пожежного ризику. Саме тому при наявності фінансування кількість пожежних підрозділів може бути збільшена. Реалізовано мінімізацію інтегрального ризику надзвичайних ситуацій (небезпечних подій) за рахунок збільшення кількості пожежних депо на прикладі Близнюківського району Харківської області. Продемонстровано райони виїзду на реальній карті в Google Maps. Вибір додаткового пожежного підрозділу для зменшення інтегрального ризику включає в себе такі обмеження: мінімум площі перетину районів функціонування ПРП в заданій області; належність районів функціонування ПРП; мінімум площі перетину районів функціонування ПРП з областями заборони; належність ОПН та ПНО області перетину районів функціонування ПРП, що забезпечують реагування по аварію (пожежу) та ОПН або ПНО відповідно до номеру виклику; час прибуття ПРП до найвіддаленішої точки району виїзду, має не перевищувати заданого; розміщення ПРП здійснюється з урахуванням обмеження ресурсів. Райони виїзду пожежно-рятувальних підрозділів являють собою опуклі багатокутники, вершини яких залежать від сітки доріг. В результаті збільшення з 1-го пожежного депо до 4-х, час реагування на пожежу знизиться на 51 %, а відповідних ризик надзвичайної ситуації зменшиться на 72 %. Під час збільшення кількості пожежних підрозділів скоротиться час прибуття оперативно-рятувальних груп, що безпосередньо впливає на зниження сукупного пожежного ризику. Тому за наявності фінансування кількість пожежних частин можна збільшити.

Ключові слова: інтегральний ризик надзвичайної ситуації, коефіцієнт покриття, час прямування, область покриття, пожежно-рятувальний підрозділ, пожежне депо.

АЛГОРИТМИ ВСТАНОВЛЕННЯ ДАНИХ АВТОРА ТЕКСТУ

В.В. Ванін, О.В. Залевська, В.М. Можаровський, П.М. Яблонський, Д.В. Спірінцев — Mon, 08 Jan 2024 15:26:03 +0000

В різних сферах діяльності людства постає питання класифікації текстів та встановлення дійсного автора тексту. Ця задача знайшла широке застосування в криміналістиці, системах перевірки робіт на плагіат, аналіз скарг, коментарів, тощо. Відповідність анкетних даних поданих автором разом з текстом, як правило, вимагає перевірки. Досить часто цими даними є національність, стать та вік автора. Застосування сучасних методів та алгоритмів для встановлення автора тексту дозволяє автоматизувати процес.

Сучасні алгоритми базуються на використанні нейронних мереж, що що базуються на промаркованих датасетах. Такі датасети не завжди є доступними і виникає необхідність їх створення, класифікації та маркування. Маркуванню датасетів вимагає наявності алгоритмів, за яким стає можливим виділення характерних ознак тексту, що відповідають за дані автора. Запропоновано алгоритми для знаходження та аналізу характерних ознак тексту, які базуються на його відхилені від еталону.

Для встановлення вікової групи автора створена таблиця неологізмів з вказанням вікової категорії людей, якій вони притаманні. Маркування датасетів за національністю (першою мовою) автора будувалась на запозичених словах в англійської, іспанської і французької мов. Для аналізу статі автора тексту підраховується частота використання слів певних характеристик, а величина відхилення використовувалась як вага характеристики.

За допомогою наведених алгоритмів було промарковано датасети, що використовувались для побудови нейронної мережі. На базі наведених алгоритмів було навчено нейронну мережу, що використовує три моделі класифікації тексту. Кожна модель проводить аналіз тексту за приведеними характеристиками, що відповідають даним автора.

Розроблена нейронна мережа здійснює автоматичне маркування текстових датасетів, а також дозволяє класифікувати тексти за категоріями анкетних даних автора, забезпечує аналіз текстових даних та їх автоматичне маркування із визначенням ймовірності належності тексту до кожного з класів.

Роботу нейронної мережі було протестовано на текстовому датасеті, що складається із англійських текстів різних авторів. Кількість правильно встановлених анкетних даних автора, за розробленими характеристиками, становить 96 відсотків.

Ключові слова: маркування дата сету, дані автора, алгоритми антиплагіату, нейронна мережа.

ЗАСТОСУВАННЯ КЛІТИННИХ АВТОМАТІВ ПРИ РОЗРОБЦІ НЕЙРОННИХ МЕРЕЖ

В.В. Ванін, О.В. Залевська, В.М. Можаровський, О.О. Голова, Д.В. Спірінцев — Mon, 08 Jan 2024 15:32:59 +0000

Еволюційні обчислення — це галузь штучного інтелекту, яка використовує методи, що описують природні процеси. До таких методів відносять пошук рішень складних нелінійних задач таких, як розпізнавання образів, пошук оптимального серед багатьох рішення, моделювання процесу мутації, тощо. Також еволюційні алгоритми застосовуються при автоматизації процесу пошуку найкращої комбінації параметрів для моделі машинного навчання. Застосування ж клітинних автоматів для моделювання еволюційного процесу з використанням нейронної мережі, можливо лише на початку процесу. У цьому випадку моделі машинного навчання можуть бути представлені як клітинні автомати. Стан кожної клітинки в автоматі представляє параметр або частину архітектури моделі. Тоді еволюція автомата буде регулюватися набором правил, які визначають зміну автомату в часі, що залежить від поточного стану автомату.

Такий підхід розширює клас моделей, процес розвитку яких описується традиційними еволюційними методами. Процеси побудовані на основі клітинних автоматів є більш складної та гнучкої форми. Використання клітинних автоматів може забезпечити більш інтуїтивно зрозумілий спосіб представлення еволюційної моделі машинного навчання. Оскільки клітинні автомати володіють локальною взаємодією між елементами, то це дозволяє удосконалити властивості нейронної мережі та позбутись такого недоліку, як перенасичення навчання.

Для оцінки якості побудованих моделей розглянуто порівняння кожного типу мережі на одній й ті й же вибірці даних з однаковими параметрами. Оцінювалась точність, швидкість, збіжність та ефективність кожного з підходів.

Ключові слова. нейронна мережа, еволюційні алгоритми, клітинні автомати, точність, моделювання динамічних систем.

ПРОБЛЕМИ ТА НЕДОЛІКИ СИСТЕМ НАГОРОД ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ УКРАЇНИ

В.В. Ванін, О.В. Залевська, В.М. Можаровський, Т.В. Ладогубець, С.В. Залевський — Mon, 08 Jan 2024 15:39:47 +0000

Проблема мотивації та стимулювання до праці співробітників не є новою, а рішення має враховувати вплив зовнішніх факторів та індивідуальність кожної людини. Одне з таких рішень пропонує стратегія розвитку закладу, яка включає в себе покарання та заохочення працівників та будується на оцінці результату їх роботи.

Згідно з Кодексом законів про працю України до виду внутрішнього заохочення закладом не висунуто жодних вимог, окрім тих, що розробляє та затверджує адміністрація. Заохочення можна розділити на дві підгрупи:

- такі, що будуються на грошовій оцінці праці;

- ті, що визнають професійні досягнення працівника.

Модель матеріальної нагороди має ряд суттєвих недоліків, що роблять її використання не рентабельним. На багато кращий результат дає використання моделі заохочення у вигляді публічного визнання професійного росту співробітника. При використання такої моделі заохочення трансформується у подяки, грамоти, листи вдячності тощо.

За видом нематеріальні нагороди поділяють на державні та внутрішні, що в свою чергу поділяться на видані закладами освіти та науковими установами України та ті, що видані на інших підприємстві. Відмінність між двома останніми категоріями полягає в контролюванні та визначенні критеріїв їх отримання. Для закладів освіти та наукових установ більшість таких критеріїв регулюється законами про освіту України та наказами Міністерством освіти та науки України. В той же час підприємства мають повну автономію в вирішенні цього питання.

Процес перевірки та відповідності працівників встановленим критеріям відбувається в ручному режимі, що уповільнює обробку заяв, особливо в закладах з великою кількістю співробітників. Автоматизація та структурування алгоритму отримання нагород дозволить об’єктивно відібрати заявки та зменшить вірогідність можливої помилки.

Ключові слова: нагороди, персонал, система управлінні персоналом, автоматизація процесу.

УЗАГАЛЬНЕНИЙ ПІДХІД ДО ВИБІРКОВОГО ПОШУКУ ОБ’ЄКТІВ НА ЗОБРАЖЕННЯХ

В.О. Власенко, А.О. Дашкевич, Д.В. Воронцова, О.В. Охотська — Mon, 10 Jul 2023 14:18:23 +0000

Роботу присвячено процесу дослідження та розробці власного підходу для розпізнавання обʼєктів на зображеннях у випадках вибіркового пошуку. У сучасному світі у сфері комп’ютерного зору та обробки зображень, розпізнавання об’єктів є одним із найважливіших напрямків досліджень. Застосування нейронних мереж, таких як YOLO (You Only Look Once) та R-CNN (Region-based Convolutional Neural Network), виявилося дуже ефективним у вирішенні цієї задачі. Ці алгоритми здатні знаходити об’єкти на зображеннях та повертати обмежувальні рамки, які точно описують ці об’єкти. Однак, у деяких випадках, коли ми працюємо з інтерактивними програмами, наприклад, обираємо об’єкт, клацаючи або торкаючись розпізнаної області, виникає проблема вибору правильного об’єкта та його обмежувальної рамки. Це може вплинути на точність визначення обраного об’єкта в контексті вибіркового пошуку. Виникає необхідність знайти таку область пошуку, яка дозволить нам належним чином визначити обраний об’єкт, особливо у випадку перетину обмежувальних рамок. Ефективний підхід до визначення розміру області пошуку та візуалізація процесу дослідження можуть покращити точність і швидкість вибору об’єктів, забезпечуючи більш зручний та ефективний пошук об’єктів на зображеннях. Ми пропонуємо вирішення проблеми перетину обмежувальних рамок, що виникає при роботі нейронних мереж типу YOLO та R-CNN, розробивши метод оцінки оптимального розміру області пошуку, який дозволить знайти відповідний об’єкт та його обмежувальну рамку та пропонуємо узагальнений підхід до візуалізації процесу дослідження, що дозволить наочно представити перекриття обмежувальних рамок та полегшить вибір оптимального об’єкта. Для підтвердження ефективності запропонованого методу ми проводимо експерименти на відповідному наборі даних та порівнюємо їх. Результати таких досліджень можуть мати значний практичний вплив на розробку систем розпізнавання об’єктів і покращення їх функціональності в цілому. Майбутні дослідження можуть фокусуватися на розширенні набору даних для випадків вибіркового пошуку, включаючи різні сценарії перекриття обмежувальних рамок та об’єктів з різною формою та розмірами.

Ключові слова: Дрони, вибірковий пошук обʼєктів, обмежувальні рамки, нейронні мережі, YOLO, R-CNN, алгоритм розпізнавання.

ЗАЛЕЖНОСТІ ВЕЛИЧИНИ КІНЦЕВОЇ РІЗНИЦІ ТА ВЕЛИЧИН КОЕФІЦІЄНТІВ СУПЕРПОЗИЦІЇ ДВОХ ТОЧОК ДИСКРЕТНИХ КРИВИХ

О.В. Воронцов, І.В. Воронцова — Mon, 10 Jul 2023 14:27:12 +0000

Формування дискретних моделей n-вимірних геометричних образів (ГО) передбачає залучення методів, що вимагають використання значних обчислювальних ресурсів. Геометричний об’єкт довільної форми завжди може бути представлений впорядкованою множиною точок за певним законом так, щоб можна було визначити координати будь-якої точки всередині контуру (області). Питанням є лише необхідна щільність вихідної інформації та затрати на її одержання, обробку і зберігання.

Тому необхідно проводити дослідження нових методів формування (ГО) які дозволяють забезпечити мінімальні витрати на отримання результату. Використання геометричного апарату суперпозицій при формування дискретних моделей (ГО) статико-геометричним методом дозволяє визначати координати вузлів дискретних каркасів за координатами мінімальної кількості заданих вузлів без складання додаткових великих систем лінійних рівнянь.

Задачею даної роботи, зокрема, є дослідження методики формування дискретних образів кривих ліній на основі класичного методу кінцевих різниць, статико-геометричного методу моделювання і геометричного апарату суперпозицій.

У даній статті запропоновано методику виведення аналітичних залежностей щодо визначення дискретних величин коефіцієнтів суперпозиції двох заданих вузлових точок та формоутворюючої величини кінцевої різниці для моделювання одновимірних геометричних образів на основі заданої симетричної розрахункової схеми.

Дана методика може бути застосована для виведення подібних аналітичних залежностей, що дозволяють визначати величини коефіцієнтів суперпозиції двох заданих вузлових точок на основі будь-яких числових послідовностей та довільних розрахункових схем і, тим самим розв’язувати задачі суцільної дискретної інтерполяції одновимірними числовими послідовностями широкого спектру елементарних функцій.

Ключові слова: дискретне моделювання, статико-геометричний метод, геометричний апарат суперпозицій, величина кінцевої різниці, коефіцієнти суперпозиції.

УЗАГАЛЬНЕНИЙ ПІДХІД ДО ЗАДАЧ ПРЕДСТАВЛЕННЯ І ОБРОБКИ СІТКОВИХ ГЕОМЕТРИЧНИХ МОДЕЛЕЙ

А.О. Дашкевич — Mon, 10 Jul 2023 14:30:40 +0000

Роботу присвячено розробці узагальненого підходу до розв’язання задач обробки точкових множин, що представлені в вигляді дискретизованих сіткових геометричних моделей. Прикладами задач є просторові задачі, наприклад, пошук найближчих сусідів, оцінювання покриття множини, задачі розташування точок, пошук взаємозв’язків в точкових множинах тощо. Іншими задачами є моделювання людських потоків, планування міських середовищ, задачі керування рухом мобільних роботів та безпілотних транспортних засобів. Обсяг точкових даних в таких задачах постійно зростає, що вимагає пошуку більш ефективних обчислювальних моделей для розв’язку таких задач, відповідних структур даних і методів їх перетворення та обробки. Методи для розв’язання подібних задач найчастіше базуються на використання методів оптимізації, або є витратними з точки зору обчислювальної складності. В роботі представлено узагальнений метод для розв’язання задач просторової обробки точкових множин, який дозволяє досягти точних розв’язків за умови їх лінійної складності незалежно від розмірності вхідних даних. В роботі вводиться поняття сіткової геометричної моделі та її визначення для одновимірних та двовимірних просторів. Основою підходу є операції дискретизації та індексації точкових даних та операції обробки структур даних, що містять перетворені дані, такі як операції розташування та заповнення точками сіткової геометричної моделі та логічні операції над моделями. Запропоновано базові структури для зберігання та обробки точкових даних, відрізків, довільних об’єктів та операцію розширення структур для розв’язання практичних задач обробки сіткових моделей. Підхід ілюстровано практичним прикладом розв’язання задачі пошуку перетинів відрізків на площині та може бути розширений для розв’язання задач у просторах довільних розмірностей. Представлений підхід складається з наступних кроків: дискретизація вхідних даних; просторова індексація дискретизованих даних із занесенням значень у просторову хеш-таблицю; створення і обробка спискових структур даних, в яких зберігатиметься розв’язок задачі.

Ключові слова: сіткова геометрична модель, точкова множина, дискретизація точкових даних, просторова індексація, хеш-таблиця.

МОДЕЛЮВАННЯ ЖИТТЄВОГО ЦИКЛУ ЛЮДИНИ

Юрій Ковальов, Вікторія Калашникова — Mon, 10 Jul 2023 14:38:40 +0000

В роботі обґрунтовано актуальність теми, мети і задач дослідження, сформульовано мету, зроблено огляд попередніх публікацій.

В основній частині наведено результати моделювання основних подій життєвого циклу людини: пренатального періоду, періодів після народження, старіння, життєвого циклу у цілому.

Процеси життєвого циклу розглядаються у рамках теорії самоорганізації складних відкритих систем. У якості апарату дослідження використані абстракції та аксіоми хвильової моделі С- простору, які описують його об’єкти, стани, операції, взаємодії і вимірювання, а також засоби опису та верифікації. Безпосередньо для моделювання застосовано солітонно-хвильові моделі (СХМ) типу ОМ1.

Виходячи із наявних даних анатомії, фізіології та психології, проведено моделювання трьох ключових етапів пренатального періоду: перехід від клітинної до ембріональної стадій, перехід від ембріону до плоду, перехід від плідної стадії до народження. За результатами моделювання зроблено висновок про солітонно-хвильову природу процесів, зроблене припущення про необхідність резонансу, а також зовнішніх модуляцій.

Виходячи із сценарію самоорганізації (1С, 1О), розраховано тривалість вікових періодів; порівняння з емпіричними даними демонструє їх відповідність. Визначено психологічні спрямованості особистості для кожного з цих періодів. Остання обставина важлива для практичних задач архітектури і дизайну (типологія, стилістика, особливості ергономіки та можливі напрями розвитку смарт-технологій).

Виходячи із наявних даних про симптоматику старіння, а також їх теоретичних інтерпретацій у рамках геронтологічних досліджень, запропоновано модель старіння людини. У рамках СХМ старіння розглядається як зменшення потенціалу і згортка системи.

Представлено перша і фінальна ітерації моделі життєвого циклу у цілому. Наявність цієї моделі, яка відповідає відомим даним, дозволяє оцінити існуючи стратегії продовження життя.

У висновках оцінено теоретична та практична значимість отриманих результатів.

Ключові слова: складна відкрита система, хвильова модель С- простору, теорія самоорганізації, моделювання та багатокритеріальна оптимізація.

СЕМЕСТРОВИЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТІВ НАВЧАННЯ З КУРСУ «ІНЖЕНЕРНА ГРАФІКА ТА CAD СИСТЕМИ» В РЕЖИМІ ВЕБ-КОНФЕРЕНЦІЇ В СИСТЕМІ ATUTOR

В.І. Ковбашин, А.І. Пік — Mon, 10 Jul 2023 14:49:58 +0000

Запропонований порядок проведення дистанційного оцінювання результатів навчання студентів з курсу “Інженерна графіка та CAD системи”, що грунтується на базі системи дистанційного навчання ATUTOR. В роботі подана поетапна організація дистанційного оцінювання результатів навчання з курсу “Інженерна графіка та CAD системи” в режимі веб-конференції. Продемонстровано послідовність семестрового контролю (залік, екзамен) за допомогою основних інструментів курсу з обов’язковою ідентифікацією студентів.

Заліковий контроль проводиться упродовж заліково-екзаменаційної сесії за результатами виконання усіх видів робіт, визначених робочою програмою навчальної дисципліни “Інженерна графіка та CAD системи”. Виконані завдання завантажуються студентами у електронний навчальний курс “Інженерна графіка та CAD системи” у “Скриньку завдань”.

Викладач рецензує та оцінює їх і виставляє відмітку “Зараховано”у “Скриньці завдань” студента до моменту виставлення заліку. Результати поточного (модульного) контролю виставляються викладачем у “Поточному журналі”, а семестрова оцінка – у “Підсумковому журналі”

Екзаменаційний контроль передбачає передекзаменаційну консультацію, яка проводиться в режимі веб-конференції за затвердженим розкладом, де викладач доводить до відома студентів інформацію, що стосується проведення екзамену.. Студенти можуть здавати екзамен шляхом складання екзаменаційного тесту або виконанням практичного завдання, або ж їх поєднанням і які є у електронній базі курсу.

Передбачено завантаження відповідей студентів на практичні завдання з використанням інструменту “Скринька завдань”у відповідні папки. Після завершення екзамену викладач блокує доступ до “Скриньки завдань”за допомогою інстументу “Кінцевий термін виконання”, а оцінка вноситься у “Підсумковий журнал”.

Ключові слова: веб-конференція, дистанційне навчання, інженерна графіка та CAD системи, комп’ютерна графіка, програма Atutor.

МЕТОД ФІЛЬТРАЦІЇ АРТЕФАКТІВ НА БАГАТОСПЕКТРАЛЬНИХ ЦИФРОВИХ ЗОБРАЖЕННЯХ ПРОЕКЦІЙНОЇ ПРИРОДИ

В.М. Корчинський, Д.М. Свинаренко — Mon, 10 Jul 2023 15:04:54 +0000

Запропоновано метод зменшення графічних завад (актефактів) на цифрових зображеннях проекційної природи, отриманих у довільній кількості спектральних інтервалів проміння – носія видової інформації або за різних позиційних умов формоутворення. Алгоритмічною основою пропонованого методу є компресія розподілів яскравості зображень спектральних каналів, оптимізована за критеріями мінімізації відхилення відношення сигнальних енергій скомпресованого зображення та шуму від заданого значення.

Множина зображень різних спектральних каналів подається у вигляді єдиного багатовимірного геометричного об’єкту, що описується двовимірним масивом даних, упорядкованим за растром та спектральними інтервалами.

Пригнічення артефактів з одночасною компресією цифрових кодів яскравості зображень реалізована на основі розкладів цих кодів по дискретних ортонормованих функціональних базисах, обнулінні частини коефіцієнтів розкладу та наступній реконструкції розподілів яскравості зображень. Визначення порогів обнуління коефіцієнтів розкладів цифрових рівнів яскравості сформульовано у вигляді оптимізаційної задачі досягнення наперед заданого відношення сигнальних енергій скомпресованого сигналу і залишкового шуму.

Реалізація пропонованого методу включає наступні етапи: суміщення кодів яскравості зображень спектральних каналів у єдиному двовимірному графічному об’єкті (растровому зображенні); розгортка Пеано-Гільберта об’єднаного зображення з отриманням одновимірного цифрового сигналу; компресія цифрових значень розгортки за зазначеними критеріями; реконструкція кодів яскравості скомпресованих зображень спектральних каналів функціональним перетворенням, оберненим стосовно використаного на етапі розкладу розподілів яскравості безпосередньо зафіксованих зображень спектральних каналів.

Зіставлення різних дискретизованих функціональних базисів як основи для компресії розподілів яскравості показало найбільшу ефективність за зазначеними критеріями дискретного функціонального базису Уолша.

Ключові слова: багатоспектральне зображення, відношення «сигнал/шум», ортонормований дискретний функціональний базис.

МОДЕЛЮВАННЯ ПОТОКУ ПОРОХОВИХ ГАЗІВ ПЕРШОЇ КАМЕРИ ГЛУШНИКУ ШУМУ ПОСТРІЛУ СТРІЛЕЦЬКОЇ ЗБРОЇ

Д.В. Котляр — Mon, 10 Jul 2023 15:09:02 +0000

Подаються результати дослідження модельованого процесу витікання порохових газів з дульної частини гвинтівки у порожнину глушнику шуму пострілу, яке проводилося за допомогою пакетів обчислювальної газодинаміки. Метою дослідження є виявлення впливу геометричних особливостей конструкції глушника на його редукційну ефективність. З огляду на те, що масогабаритні параметри глушнику мають практичний вплив на його зручне використання, намагання зменшити його розмір зберігаючи редукційну ефективність спонукає дослідників до пошуку оптимальних значень його геометричних параметрів виявляючи залежності зміни форми внутрішніх порожнин глушника на плинність газодинамічних процесів в його редукційних камерах. Предметом дослідження є розподіл динамічного тиску потоку в першій камері глушника.

У наявній роботі було прийнято виділити геометричний параметр довжин першої камери у якості керуючого параметра. Змінюючи довжину першої камери було проведено ряд газодинамічних розрахунків робочого потоку у тому числі визначався динамічний тиск у вихідному отворі глушника, для оцінки його ефективності. У ході досліджень було виявлено ефект редукції розширення потоку порохових газів шляхом інтерференції окремих його периферійних шарів у ядро потоку після відбиття їх від поверхонь першої редукційної камери. Редукційна спроможність камери з урахуванням наведеного ефекту інтерференції залежить від геометричної форми утвореного фронту ядра потоку, який приймає форму конічної поверхні.

Проведені дослідження виявили, що зміна форми цієї поверхні фронту потоку порохових газів суттєво впливає на редукційну здатність першої камери глушника. Шляхом зміни довжини першої камери можна отримати дві форми поверхні фронту потоку. При достатньо довгій камері ми маємо повністю сформований конус фронту. У іншому випадку, якщо зменшувати довжину першої камери, можемо спостерігати появу поверхні зрізаного конусу фронту. Впливаючи на форму конусу фронту потоку шляхом зміни довжини першої камери глушника вдалося оптимізувати редукційну здатність першої камери.

Ключові слова: глушник шуму пострілу, редукційна мембрана, розширення потоку, редукція тиску, інтерференція потоків.

ЗАСТОСУВАННЯ ТРЕБУШЕТ-МЕХАНІЗМА ДЛЯ ДОСТАВКИ ВОГНЕГАСНИХ РЕЧОВИН У РОЗБІРНОМУ КОНТЕЙНЕРІ

Л. М. Куценко, А. Я. Калиновський, О. І. Сухарькова — Mon, 10 Jul 2023 15:15:26 +0000

Розглянута нова схема доставки вогнегасних речовин в зону пожежі. Технологія транспортування речовин базується на механічній операції метання. Для цього речовину (вогнегасний порошок) поміщають у тверду оболонку – спеціальний контейнер. Після доставки до місця пожежі контейнер повинен зруйнуватися і вивільнити речовину, що сприятиме гасінню пожежі. У існуючому способі віддаленої доставки використовується циліндричний контейнер. А в якості стартової установки задіяна пневматична гармата. Складність такої технології дистанційної доставки речовини полягає у тому, що для забезпечення стійкості руху в процесі польоту циліндр повинен обертатися навколо своєї осі. Стартовий імпульс такому обертанню при проходженні циліндра дулом пневматичної гармати надається потоком стисненого повітря, що пов’язано зі складностями його комутації та експлуатації.

Тому виникла необхідність розробки інших «не гарматних» способів метання для доставки вогнегасних речовин в зону пожежі. В даній роботі наведено спосіб, створений за основі метальних установок типу требушет-механізмів. Такі установки відомі ще зі стародавніх часів і принцип дії яки можна модернізувати сучасними технічними засобами.

Для застосування модернізованих требушет-механізмів на практиці необхідно розробити конструкцію контейнера, під оболонкою якого поміщатиметься вогнегасна речовина. Слід враховувати, що зазначена проблема конструювання оболонки буде поєднувати розв'язки декількох задач з взаємно суперечливими вимогами. По-перше, конструкція контейнера повинна бути міцною і витримати як стартові (майже вибухові) зусилля, так і відцентрові напруги різних фаз польоту. По-друге, конструкція повинна забезпечити своє миттєве руйнування після доставки вантажу до зони пожежі. І, по-третє, конструкція контейнера повинна забезпечити зручну технологію наповнення його ємності вогнегасними речовинами. Розв'язання цієї проблеми пропонується здійснити з використанням многогранних тіл типу додекаедра.

Ключові слова: многогранні тіла, многогранна форма контейнеру, механізм требушет, вертикальний рух баласту требушет.

МЕТОД ПОБУДОВИ ФАКТИЧНИХ ПОВЕРХОНЬ КРИЛА ЛІТАКА В ПРОЦЕСІ ЙОГО ВИГОТОВЛЕННЯ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ

А.Й. Незенко, С.О. Козлов, В.В. Ванін — Mon, 10 Jul 2023 15:29:13 +0000

У статті запропоновано метод моделювання фактичних поверхонь консольної частини (консолі) крила літака в процесі його виготовлення, після остаточного складання та при експлуатації. Потреба у створенні геометричних моделей фактичних поверхонь зумовлена необхідністю дослідження деформацій планера літака з метою комплексної оцінки та прогнозування змін фактичних льотних характеристик виробу. Крім визначення фактичних льотних характеристик літака створення геометричних моделей фактичних поверхонь літака дозволить вирішити ряд інших задач, пов’язаних з підвищенням надійності виробу та рівня безпеки польотів. Крило літака зазнає значних регулярних навантажень, особливо при зльоті та посадці, що з часом може призвести до значних залишкових деформацій та зміни геометричних параметрів і, як наслідок, до погіршення льотних характеристик. Тому дослідження змін геометричних параметрів крила є одним з пріоритетних завдань.

Фактичні поверхні крила є основним елементом геометричної моделі, яка створюється на кожному з зазначених етапів. Ці поверхні формуються із застосуванням методу, який використовується при побудові поверхонь крила на стадії розроблення, але в якості вихідних даних використовуються не проєктні, а фактичні геометричні параметри, отримані певним чином на визначених етапах виготовлення або експлуатації літака. Фактичні геометричні параметри, які використовуються при побудові фактичних поверхонь крила, розраховуються на основі даних, отриманих в результаті обмірів агрегату із застосуванням сучасних лазерних вимірювальних засобів, і відображують геометричні особливості кожного окремого виробу. Створення таких моделей є частиною процесу формування цифрового двійника літального апарату.

Формування цифрового двійника готового виробу є одним з найбільш перспективних методів комплексного вирішення багатьох задач, які постають перед виробниками та експлуатантами сучасної авіаційної техніки. Зазначена концепція несе в собі ідею глибокого моніторингу геометричних, фізичних та поведінкових властивостей об’єкту впродовж всього його життєвого циклу шляхом їх відтворення у цифровому вигляді.

Ключові слова: цифровий двійник, літальний апарат, виробництво, експлуатація, крило, фактична геометрична модель

АДАПТИВНЕ РОЗТЯГНЕННЯ ГІСТОГРАМИ ДЛЯ ПОКРАЩЕННЯ КОНТРАСТНОСТІ ЗОБРАЖЕННЯ В КОНТЕКСТІ ВИЯВЛЕННЯ НЕБЕЗПЕЧНИХ ТА ВИБУХОВИХ ПРИСТРОЇВ

С.І. Отрох, Ю.Є. Федорова, Л.І. Кублій, Ю.А. Тарнавський — Thu, 28 Sep 2023 10:52:04 +0000

Адаптивне розтягнення гістограми є потужним методом для покращення контрастності зображень. Ця техніка дозволяє адаптувати діапазон яскравості в залежності від локальних характеристик зображення, забезпечуючи покращену візуальну якість і збереження деталей.

У цій статті розглянуто метод адаптивного розтягнення гістограми і його вплив на контрастність зображень для виявлення небезпечних та вибухових пристроїв. Стаття починається з постановки проблеми, де розглядається нестача контрастності в зображеннях і її вплив на виявлення небезпечних об'єктів. Проводиться аналіз останніх досліджень і публікацій в цій області, включаючи існуючі методи для покращення контрастності зображень. Далі сформовано цілі статті, які включають дослідження і розробку алгоритму адаптивного розтягнення гістограми, а також оцінку його ефективності на реальних зображеннях з небезпечними та вибуховими пристроями. У основній частині статті детально розглянуто принципи роботи адаптивного розтягнення гістограми. Пояснюється процес розбиття зображення на регіони, обчислення гістограми для кожного регіону та застосування адаптивного розтягнення для покращення контрастності в кожному регіоні. Описується експериментальна методику, включаючи вибір набору зображень з небезпечними та вибуховими пристроями, налаштування параметрів алгоритму та проведення об'єктивної оцінки результатів.

Дослідження демонструє потенційність адаптивного розтягнення гістограми як ефективного методу для покращення контрастності зображень з небезпечними та вибуховими пристроями. Використання цього методу може допомогти виявляти ці об'єкти з більшою точністю та надійністю, сприяючи підвищенню безпеки.

Ключові слова: адаптивне розтягнення гістограми, контрастність зображень, виявлення небезпечних пристроїв, комп'ютерне зорове сприйняття, обробка зображень.

КОМПОЗИЦІЙНІ МАТРИЦІ – ГЕОМЕТРИЧНА ФІГУРА

О.М. Павленко, Е.Г. Муртазієв, К.Ю. Лисенко, В.М. Верещага — Mon, 10 Jul 2023 00:00:00 +0000

Надано означення композиційної матриці-геометрична фігура та її позначення. Означено коло геометричних фігур – це дискретно задані криві лінії, дискретно задані поверхні та дискретно задані геометричні тіла, для яких утворюватимуться компоматриці-геометрична фігура.

Надано записи утворення однорозмірної компоматриці-геометрична фігура для окремої кривої лінії без урахування та з урахуванням параметричних напрямів. При цьому, розглядаються варіанти як неперервної так і дискретної кривих ліній. Розроблено також варіанти позначення компоматриць-геометрична фігура для кривих, що входять до складу поверхонь та геометричних тіл з урахуванням їхніх параметричних напрямів. Розроблено варіанти позначень дворозмірних компоматриць-геометрична фігура для поверхонь, що є окремими геометричними утвореннями і для поверхонь, які входять до складу геометричного тіла. При цьому, розглядаються варіанти поверхонь, що містять тільки неперервні каркаси ліній або тільки дискретні каркаси ліній, або змішаний варіант і дискретні, і неперервні за різними параметричними напрямами. Розроблено позначення трирозмірних композиційних матриць-геометрична фігура для геометричного тіла яке утворюється трьома каркасами лише дискретних ліній або лише каркасами неперервних ліній, або змішаний варіант – за одним параметричним напрямом каркас неперервних ліній, а за іншим є каркас дискретних ліній. Також розроблено позначення компоматриць-геометрична фігура для геометричного тіла, що утворюється неперервною або дискретною поверхнею і каркасом неперервних або дискретних ліній. Розроблено також варіанти позначення трирозмірних компоматриць-геометрична фігура для геометричного тіла, що задається каркасом точок, упорядкованих у каркаси дискретних ліній. Надано пояснення щодо утворення компоматриць-геометрична фігура для геометричного тіла, яке є суцільно неперервним. Ця компоматриця-геометрична фігурає основою для утворення трипараметричного точкового поліному, який композиційно інтерполює точки геометричного тіла як на його поверхні так і всередині нього.

Ключові слова: Компоматриця-геометрична фігура, компоматриця точкова, компоматриця параметрична.

АНАЛІЗ ВИЗНАЧЕННЯ ВІДНОШЕННЯ ЯСКРАВОСТІ ДОВІЛЬНОГО ЕЛЕМЕНТА НЕБОЗВОДУ ДО ЯСКРАВОСТІ В ЗЕНІТІ, НАВЕДЕНОГО В ДСТУ ISO 15469:2008

Є.В. Пугачов, С.І. Літніцький, Т.М. Кундрат, В.А. Зданевич — Mon, 10 Jul 2023 16:58:33 +0000

В статті проведено аналіз визначення відношення яскравості довільного елемента небозводу до його яскравості в зеніті, наведеного в ДСТУ ISO 15469:2008. «Розподіл яскравості денного світла просторовий. Стандартне хмарне та безхмарне небо згідно з CIE (ISO 15469:2004, IDT)». Даний стандарт був створений на основі закордонного аналогу CIE S 011/E:2003 (ISO 15469:2004(E). «Spatial distribution of daylight – CIE standard general sky». В стандартах розглядаються 15-ть математичних моделей типів небозводів, які є вихідною інформацією для моделювання природної освітленості та інших характеристик світлового поля. Оскільки стандарти є ще відносно новими, вони потребують додаткового аналізу. В статті було показано, що у випадку розташування елемента небозводу у зеніті формула для визначення відношення яскравості довільного елемента небозводу до яскравості в зеніті значно спрощується.

Автори задалися конкретними вихідними даними і підставили їх у розглянуті формули, а отримані результати проілюстрували у вигляді поверхонь яскравості небозводу у сферичних координатах.

Широта дорівнювала 50,6230 (широта міста Рівне), сонячний час відповідав сонячному полудню, день року – 81-ий (22 березня). Ці вихідні дані були використані для усіх 15-ти математичних моделей типів небозводів, а результати показані для трьох характерних типів небозводів: першого, четвертого і п’ятнадцятого.

Аналіз виявив, що поверхня яскравості для першого типу небозводу є поверхнею обертання, і яскравість у зеніті не осцилює. Для інших двох поверхонь значення яскравості у зеніті навпаки – осцилює. Поверхні яскравості для третього і п’ятого типів небозводу теж є поверхнями обертаннями без осциляцій. Тому для решти дванадцяти типів небозводів автори запропонували апроксимувати осцилюючу точку.

Така апроксимація дозволить коректно обчислювати яскравість для математичних моделей типів небозводів з осциляцією, що сприятиме вирішуванню різноманітних світлотехнічних задач, наприклад, моделюванню природнього освітлення для світлопрорізів різних конфігурацій.

Ключові слова: градація яскравості, зеніт, індикатриса розсіювання, кутова висота, небозвід, осциляція, Сонце, яскравість.

ВИКОРИСТАННЯ КРИПТОАКТИВІВ ДЛЯ ПІДТРИМКИ ТА ВІДНОВЛЕННЯ УКРАЇНИ

І.В. Сегеда, Л.І. Кублій — Mon, 10 Jul 2023 17:02:42 +0000

У роботі розглянуто питання дослідження та розробки єдиної децентралізованої системи благодійних внесків криптоактивами на підтримку й відновлення України. Проведено теоретичний аналіз існуючих рішень для зберігання й пасивної роботи заблокованих криптоактивів у децентралізованих фінансових протоколах. Такими рішеннями є технологія пулів ліквідності та використання протоколів кредитування, які дають можливість вносити кошти та отримувати натомість річний дохід, також дають можливість позичати криптоактиви під заставу внесених активів.

Визначено обчислювальні методи, засоби, правила та необхідні функції децентралізованого протоколу для підтримки спроможності обміну заблокованих коштів як благодійних внесків та отримання прибутку від них для заохочування користувачів до використання цього способу електронної благодійності.

Запропоновано поєднання кількох методик, що надає можливість створення протоколу для внесення електронних коштів у пули ліквідності під заставу з подальшим отриманням відсоткового доходу з їхнього використання. Також, слід зазначити, що залучення нових активів призведе до зростання активності їхнього використання, що у свою чергу, сприятиме залученню нових користувачів до системи шляхом розповсюдження цих активів серед децентралізованого світу.

Розроблено архітектуру і програмну реалізацію децентралізованої системи. Враховуючи, що для даної системи необхідно виконувати швидку обробку запитів, для збільшення продуктивності системи необхідно залучити технології рендерингу веб-сторінок на сервері та статичної генерації.

Оскільки система передбачає розробку за рахунок децентралізованих технологій, то це буде зроблено за допомогою використання смарт-контрактів як серверної частини. Обрано також мову розробки та бібліотеку, яка допомагатиме при розробці й тестуванні засобів смарт-контракту. Створена децентралізована благодійна система працюватиме як сучасний банк, надаючи заробіток у вигляді нових активів провайдерам ліквідності після внесення ними коштів та залучення їх у благодійних справах.

Ключові слова: блокчейн, криптовалюта, криптоактиви, пул ліквідності, децентралізовані системи, смарт-контракт

СИСТЕМА ПОЛІТОЧКОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ ГРУПИ ОБ’ЄКТІВ В ОДНОМУ БАЗИСІ

Ю.В. Сидоренко, О.В. Шалденко, А.І. Онисько — Mon, 10 Jul 2023 17:07:14 +0000

У статті подається описання системи політочкових перетворень декількох об’єктів всередині одного базису. Ця система дозволяє наочно спостерігати зміни форми об’єктів при процесах деформації шляхом зміни форми базису. Перетворення базису проводиться шляхом переміщення заданих точок. Перетворення фігур функціонально залежать від зміни базису. Дослідження проводились з фігурами полігонального типу. Отримані результати дають змогу зробити висновки щодо доцільності використання політочкових перетворень для полікоординатного відображення групи об’єктів, об’єднаних одним базисом.

У сучасному світі, мабуть, немає сфер, де не застосовується комп’ютерна графіка, від будівництва і важкої промисловості, до медицини, освітньої галузі, реклами та мультиплікації. Одним з напрямків діяльності людини, який дуже стрімко розвивається, є створення комп’ютерних ігор. Нові часи вимагають розвитку нових технологій, які повинні відповідати сучасним вимогам. При створенні комп’ютерних ігор багато часу займає створення гравців, яких може бути багато на одному екрані, а при деяких сценах ці об’єкти повинні бути схожими один на одного, але відрізнятись деякими деталями. Вимальовувати кожний такий об’єкт не тільки складно, але й нудно. До того ж цей процес займає багато часу. І тому є сенс якось автоматизувати створення таких майже схожих гравців в одній сцені. Таку змогу надає спосіб політочкових перетворень геометричних об’єктів.

Інколи ці об’єкти повинні мати схожі доповнення. Наприклад, не просто лицар, а лицар з мечем, та ще й з конем, або не просто людина, а люди з дітьми, або з тваринами. В такому випадку потрібно розглянути апарат політочкових перетворень по відношенню до декількох об’єктів, які занурюються в один простір. У цій статті розглядається саме такий спосіб політочкових перетворень, коли всередині політочкової області містяться декілька різних фігур, а перетворення відбуваються за одним законом для всіх об’єктів.

Метою досліджень є удосконалення способу генерації геометричних об’єктів за допомогою політочкових перетворень групи об’єктів, що дасть можливість зекономити ресурси та зменшити час на відтворення фігур після деформаційних змін. У статті пропонується використання створеної комп’ютерної системи для наочного відстеження процесу змін в режимі реального часу.

Ключові слова: деформаційне моделювання, політочкові перетворення, полікоординатні відображення, базис перетворення, об’єкт перетворення.

ГЕОМЕТРИЧНЕ УЗАГАЛЬНЕННЯ ПОБУДОВИ ЗУБЧАСТИХ ЗАЧЕПЛЕНЬ

Є.М. Сівак, М.В. Матюшенко — Mon, 10 Jul 2023 17:11:05 +0000

Розглядаються деякі питання визначень та понять основних термінів теорії зубчастих зачеплень та запропоновані нові терміни, а також доведено узагальнення побудови будь-яких зачеплень. Відомо, що невід’ємною частиною більшості сучасних машин, частиною, яка визначає їх якість та надійність є зубчасті передачі, будучі одним із найпоширеніших видів механічних передач.

Актуальність теми визначається необхідністю дослідження та удосконалення існуючих та створенню нових технологічних схем систем зачеплення. Дослідження показали, що вже тільки за рахунок зміни геометрії зачеплення можна досягти значного поліпшення умов роботи зубчастих передач, збільшити термін служби при збережені інших умов.

У технічній літературі існують певні визначення, наприклад, «плоске зачеплення», «лінія зачеплення гвинтових коліс», «теорема просторових зачеплень»… Стаття вказує на те, що поняття «плоске зачеплення» не зовсім вірно. Правильніше характеризувати плоску чи просторову передачу, при цьому зачеплення може бути однаковим в обох випадках; «лінія зачеплення» залежить від виду самого зачеплення, а не від виду коліс; теорема для «плоских зачеплень» така, як для «просторових зачеплень» і так далі.

У роботі подана доцільність дати назву «модулю», як геометричному критерію зубчастої передачі – «модуль передачі», від якого залежать розміри передачі, від яких вже залежить робоча діянка лінії зачеплення.

Визначення «вісі зачеплення» пов’язано нерозривно з визначенням «площини зачеплення», яке практично зовсім не використовується у теорії зачеплень. Запропоновано використовувати поняття «площина зачеплення», яке дозволяє розглядати кожну передачу, як плоску.

Уточнюються визначення «кута зачеплення», та інші поняття, такі, як «коефіцієнт перекриття», «коефіцієнт питомого ковзання».

Запропоновано ідеї для подальших досліджень, пов’язаних з темою геометричних параметрів зубчастих зачеплень та їх теоретичних характеристик.

Наведено перспективу продовження вказаного напряму досліджень і реалізації в інноваційних різноманітних розробках з пропозицією до сумісної дослідницької роботи та обговоренню за даною темою.

Ключові слова: плоска передача; просторова передача; модуль; вісь зачеплення; лінія зачеплення; кут зачеплення; коефіцієнт перекриття.

СТВОРЕННЯ ОНЛАЙН ГРИ МУЛЬТИПЛЕЄРА НА БАЗІ ДОМЕНУ

Г.В. Федченко, М.В. Матюшенко, К.С. Голотенко — Mon, 10 Jul 2023 17:15:42 +0000

В роботі досліджуються актуальна тема, що пов’язана з багатокористувацькими іграми, які завжди обʼєднували велику кількість людей за проведенням дозвілля. Коли гра стане доступною публічно, вона якісно урізноманітнить жанр браузерних багатокористувацьких ігор. Обʼєктом роботи є галузь інтернет технологій, яка займається вивченням та розробкою багатокористувацьких он-лайн ігор, орієнтованих на запуск та використання в інтернет браузерах.

Предметом роботи є двомірна багатокористувацька он-лайн гра. Робота присвячена виявленню найкращого способу обміну даним між клієнтською та серверною стороною, та правильною відмальовкою програмно анімованих персонажей. Що є можливим завдяки використанню сучасного стеку технологій та простий, але вичерпний архітектурі.

Налагоджений життєвий цикл забезпечить надійну продуктивність та відлагоджену роботу гри, навіть при нестабільному інтернет зв’язку, або техніці з низькою обчислювальною потужністю. В той час як нові ігрові цілі та спосіб їх досягнення, зроблять проект більш конкурентним. Головною вимогою до реалізації життєвого циклу є неперервний обмін даними між клієнтом і сервером. Технологія Socket.IO забезпечує лише орієнтоване на події безперервне з’єднання. Механізм обміну був реалізований власноруч. Клієнтська частина використовує canvas, як простір для створення ігрового майданчика і інтерфейс взаємодії персонажа і користувача.

Для реалізації ігрового процесу було використано низку математичних розрахунків та алгоритмів, що описують дії гри. Весь дизайн був розроблений в графiчному редакторі в Figma та Inkscape. У розробці задіяний обширний стек сучасних технологій, до яких входять: TypeScript мова програмування, NodeJS – JavaScript незалежно від оточення, React для побудови користувацького інтерфейсу, styled-components для стилізації компонент, Express фреймоврк для сервера, Socket.IO для двонаправленного звʼязку клієнта і сервера. Тестування проводилось у Chrome, Safari і Firefox на одному з найменших мобільних пристроїв iPhone SE. Результатом виконаної роботи є створена багатокористувацька онлайн гра.

Ключові слова: гра мультиплеер, socket.io, react, typescript,nodejs, клієнт-серверна комунікація, життєвий цикл даних,багатокористувацька онлайн гра.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ОПТИМІЗАЦІЇ ЗУБЧАСТИХ ПЕРЕДАЧ ІЗ ПІДВИЩЕНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ ПЕРЕКРИТТЯ

С.В. Черельов, О.В. Устиненко, О.В. Бондаренко, Р.В. Протасов, С.В. Андрієнко — Mon, 10 Jul 2023 17:23:09 +0000

Зниження маси та габаритів зубчастих передач є актуальною задачею сучасного машинобудування. Одним із перспективних шляхів її розв'язання для евольвентних прямозубцевих передач є застосування зачеплення зі збільшеною робочою висотою зубців та коефіцієнтом торцевого перекриття εα ≥ 2. Дослідження присвячено розробці математичної моделі оптимізації саме таких передач. Критерій оптимальності сформульовано наступним чином: контактні напруження у полюсі зачеплення повинні приймати мінімально можливе значення при виконанні усіх конструктивних, геометро-кінематичних та технологічних обмежень, насамперед, при забезпеченні коефіцієнта торцевого перекриття εα ≥ 2. Записані рівняння, що складають математичну модель оптимізації. Визначені змінні проєктування: коефіцієнти висоти головки зубців вихідних контурів шестерні та колеса h*a1, h*a2; кут профілю вихідного контуру α; коефіцієнт зміщення вихідного контуру шестерні x1. Сформовано систему обмежень на змінні проєктування: основне функціональне обмеження на мінімальну величину коефіцієнта торцевого перекриття – εα ≥ 2; обмеження на коефіцієнти висоти головки зубців вихідних контурів шестерні та колеса h*a1, h*a2; обмеження на кут профілю вихідного контуру α; обмеження на значення коефіцієнтів зміщення вихідного контуру x1, x2; відсутність підрізання ніжок зубців шестерні та колеса; відсутність загострення вершин зубців шестерні та колеса; відсутність інтерференції у зачепленні; умова забезпечення міцності зубців шестерні та колеса при згині. У якості метода розв'язання задачі обрано зондування простору параметрів за допомогою точок ЛПτ-послідовності. Метод дає змогу оперувати значною кількістю параметрів – до 51, забезпечує достатньо велику кількість рівномірно-розподілених пробних точок – до 220. У подальших дослідженнях планується розробити методики та алгоритми розв'язання задачі, а також провести тестові та перевірочні розрахунки з метою підтвердження та оцінки отриманих теоретичних результатів.

Ключові слова: зубчаста передача, коефіцієнт торцевого перекриття, контактні напруження, оптимізація, цільова функція, змінні проєктування, обмеження на змінні проєктування.

КОНЦЕПЦІЇ ПОШИРЕННЯ ГЕОМЕТРИЧНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ НА МОДЕЛЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ОБ’ЄКТІВ І ПРОЦЕСІВ

О.В. Шоман, В.Я. Даниленко — Mon, 10 Jul 2023 17:27:17 +0000

Логічною основою для подання інформації в прикладних галузях є геометричні об’єкти. Тому в кожній із науково-практичних задач передусім вивчається її геометричний зміст. Формування концептуального підходу починається з пошуку класичного наукового підґрунтя для можливостей використання саме геометричної термінології та технологій геометричного моделювання і комп’ютерної графіки. Актуальним і перспективним залишається пошук взаємозв’язку підходів, методів, технологій, розроблених у різних галузях науки – від класичних підходів щодо вивчення явищ в природничих науках до експериментів та виготовлення зразків продукції в техніці. Розглянуто загальний підхід до визначення концепцій застосування геометричної технології для моделювання різних за фізичною природою об’єктів і процесів. Основою розгляду виступила теорія узагальнених паралельних множин. Підтверджено, що концептуальні підходи «променевий» і «хвильовий» дозволили поширити використання геометричних методів на досить велике коло задач різних науково-практичних галузей. Обрана стратегія має науковий ґрунт, який доведений класичними фізико-математичними дослідженнями, що в історичному аспекті охоплюють не одне десятиліття. Запропоновано певну систематизацію задач геометричного моделювання, які вже розв’язано або ще потребують проведення досліджень і застосування нових методів і технологій, та які розв’язуються на основі теорії узагальнених паралельних множин і мають походження з різних науково-практичних галузей. Моделювання в цих задачах спрямовано на множини геометричних об’єктів, зокрема, наприклад, на точкові множини, сітки, сім’ї ліній і поверхонь. Для формування узагальнених наукових концепцій в галузі геометричного моделювання і застосування геометричних технологій, що пов’язуються з дослідженнями фізичних об’єктів і процесів, спільними вхідними даними можуть бути математичні моделі (поняття, теореми, твердження), з одного боку, і феноменологічні описи цих об’єктів і процесів – з іншого.

Ключові слова: геометричне моделювання, теорія узагальнених паралельних множин, фізичні об’єкти і процеси, промені, хвильові фронти, сім’ї ліній і поверхонь.