Автоматизированный сбор данных при исследовании характеристик волоконных световодов на этапах производства

вания по точности и надежности определения результатов и получено минимальное число требуемых для этого испытаний, позволившее определить интервал стационарности. Для НКР вида G.723.1 интервал стационарности составляет порядка 288 с, для НКР вида G.729 - 96 с.

Выявленные число г и расположение двоичных символов, проявляющих стационарность

своего значения на периоде кадра НКР, позволят обеспечить распознавание состояния речевого канала по двум последовательно передаваемым кадрам НКР, при этом вероятность принятия ложного решения относительно состояния канала связи для сигналов НКР G.723.1 будет составлять 2-110 (г = 110), для сигналов НКР G.729 - 2-42 (г = 42).

список литературы

1. Крылов, В.В. Теория телетрафика и ее приложения [Текст] / В.В. Крылов. -СПб.: БХВ-Петербург, 2005. -288 с.

2. Григорьев, В.А. Передача сигналов в зарубежных информационно-технических системах [Текст] / В.А. Григорьев. -СПб.: ВАС, 1998.

3. Звонкович, В.Р. Анализ метода интерполяции речевых сигналов [Текст] / В.Р. Звонкович // Электросвязь. -1985. -№ 7. -С. 22-25.

4. Зюко, А.Г. Методы низкоскоростного кодирования при цифровой передаче речи [Текст] / А.Г. Зюко, В.Л. Банкет, В.Ю. Лехан // Зарубежная радиоэлектроника. -1986. -№ 11.

5. Юсупов, Р.М. Статистические методы обработки результатов наблюдений [Текст] / Р.М. Юсупов, Г.Б. Петухов, В.Н. Сидоров [и др.]. -М.: МО СССР, 1984. -564 с.

УДК 681.5:62-5

Ю.А. Константинов, ИМ. Крюков, М.М. Поскребышев, Н.А. Харламова АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ СБОР ДАННЫХ

при исследовании характеристик волоконных световодов

НА ЭТАПАХ производства

Оперативный контроль качества и быстрое принятие решения в производстве специальных волоконных световодов (ВС) имеют огромное значение. Все типовые процессы производства и контроля качества в современном производстве в высокой степени автоматизированы. Однако существуют некоторые этапы производства, для которых требуется сложная методика обработки результатов измерений, анализ ситуации и оперативное принятие решения в ходе технологического процесса. Ниже перечислены основные задачи, решенные авторами в рамках автоматизации некоторых этапов:

контроль диаметра заготовки в ходе процесса осаждения реагентов и обработки результатов измерений;

принятие решений об исправности оборудования;

процесс сохранения и преобразования данных

измерения профиля показателя преломления в заготовке (преформе);

система обработки рефлектограмм вытянутых световодов и принятие решения об их годности.

Автоматизированный контроль диаметра в процессе производства преформы описан в [1]. Данные с видеокамеры поступают на персональный компьютер, включенный в корпоративную сеть. Данные со всех измерительных установок в необработанном и обработанном виде поступают в централизованную базу данных на сервер. После изготовления преформы происходит исследование ее профиля показателя преломления.

Любой волоконный световод вытягивается из заготовки, оптические характеристики которой определяют параметры изделия. На производстве специальных волоконных световодов, где контро-

4

Проблемы передачи и обработки информации^

Рис. 1. Оптимизация процесса при использовании автоматизированной системы

лю показателя преломления должна подвергаться каждая заготовка, вопрос об автоматизации процесса сохранения, копирования и интерпретации результатов измерений особенно актуален.

Процесс обработки результатов измерений требует высокой квалификации исследователя и, в то же время, содержит большое количество продолжительных рутинных операций. Для уменьшения времени последних разработана автоматизированная система интерпретации результатов (рис. 1). В верхней части рисунка изображен процесс до применения системы, в нижней - после ее введения в эксплуатацию.

Система представляет собой комплекс программ, разработанных на языке макросов РКЬ и в средах программирования высокого уровня. РКЬ-макросы определяют характеристики и порядок измерений, количество и последовательность точек, а также позволяют в теле программы вызывать другие макросы, что дает возможность создания пользовательского интерфейса.

Макрос производит измерения и сохраняет результаты в типизированном файле, доступном для просмотра технологам, осуществляющим корректировку рецепта. Стандартное программное обеспечение не позволяет оперативно преобразовать данные в удобные форматы для последующей обработки, либо отображать интересующие исследователя и технолога зависимости.

Предлагаемая программа обладает полным набором функций не представленным ранее ни в одной исследовательской или CAD-системе. Пользователю оперативно предоставляются измеренные и расчетные данные о функции отклонения сканирующего луча, профиле показателя преломления, эволюции всех геометрических и оптических параметров по длине заготовки.

Далее преформа жакетируется (на нее наплавляются кварцевые трубы) и в готовом цилиндре при помощи системы ультразвукового сверления изготавливаются отверстия под нагружающие стержни, создающие в готовом изделии напря-

жения, необходимые для наведения в сердцевине ВС двулучепреломления [2].

Распределение двулучепреломления и поляризационных свойств в световоде по его длине характеризует поляризационная рефлектомет-рия [3]. Модификация поляризационной рефлек-тометрии, описанная в [4], предполагает использование интегрально-оптического поляризатора на подложке из ниобата лития, подключенного к выходу оптического рефлектометра. Исследователь при этом осуществляет работу с микроподвижками, ориентирующими волоконные выходы измерительного оборудования с исследуемыми ВС. Различные рефлектометрические подходы измерения поляризационных характеристик световодов предполагают ввод поляризованного излучения в световод под разными углами к оптической оси - от двух или трех углов, по измерениям на которых определяются параметры перекачки энергии из одной плоскости поляризации в другую, до сканирования по углам с заданным разрешением [4]. Во всех случаях от исследователя требуется многократная юстировка соединения, требующая контроля состояния поляризации при помощи измерителя поляризационной экстинкции (экстинометра). Визуальный контроль по индика-

тору экстинометра должен сопровождаться также визуальным контролем соосности сердцевин стыкуемых ВС, что достаточно трудоемко и неудобно. Предлагается автоматизировать процесс при помощи моторизованных управляемых компьютером микроподвижек следующим образом:

1) персональный компьютер инженера-исследователя (ПК) дает команду микроподвижкам на юстировку;

2) команда ПК микроподвижкам на поворот ВС выходного пигтейла измерительного оборудования на угол Дф относительно оптической оси;

3) экстинометр отсылает в режиме реального времени данные об угле ввода поляризованного излучения в исследуемый ВС;

4) если выбран режим сканирования по всем углам, результат сохраняется и поступает в модуль обработки. Если выбран режим поиска ранее заданных углов, переход к п. 3 до нахождения угла (также с последующей отсылкой данных в модуль обработки).

Модуль обработки представляет центральную программную систему исследования рефлектоме-трических данных. Расширяемая система также разработана на языке высокого уровня. Система позволяет:

Рис. 2. Автоматизация на этапах производства ВС «Панда»

4

Проблемы передачи и обработки информации

1. Снимать рефлектограмму длинного куска ВС после вытяжки и исследовать ее методами цифровой обработки сигнала. Волоконный световод специального применения после вытяжки часто разматывается на короткие длины для поставки производителю датчиков. Способ деления вытянутого световода на отрезки определяют по рефлектограмме. Чем больше негодных участков ВС получится отбраковать на этапе рефлектоме-трии, тем меньше лишних дальнейших операций контроля будет осуществлено. Применение методов цифровой обработки сигнала, описанных в [4, 5], а также совместный корреляционный анализ рефлектограмм Рэлея и Бриллюэна, данных с башни вытяжки ВС позволяют не только локали-

зовать неоднородности, но и корректировать технологические процессы.

2. Автоматизировать получение, передачу, преобразование и сохранение данных рефлекто-метрических измерений.

Схематичное изображение мер автоматизации на этапах производства и исследования характеристик специальных анизотропных волоконных световодов типа «Панда» представлено на рис. 2.

Элемент «Принятие решения», изображенный на рис. 3, может быть автоматизирован с помощью специального алгоритма, основанного на статистических данных, а меры автоматизации на других этапах призваны ускорить принятие решения технологом, а также повысить его вер-

Рис. 3. Общая система управления и мониторинга

ность. Ряд четких рекомендаций, касающихся в основном подтверждения или отклонения того или иного действия, предложенного системой, может однозначно определить действия технолога на этапе принятия решения. В таком случае трактовку большинства параметров, полученных в ходе процесса или исследования, целесообразно осуществлять пороговыми алгоритмами. Например, для сведения операции определения «равномерности» рефлектограммы к применению порогового алгоритма в систему введена возможность взятия производной по длине.

Описываемая система призвана также решить некоторые задачи, поставленные в [6]. Единая программа, позволяющая получать данные и по изготавливаемым в данный момент комплек-

тующим заготовки («сырые» данные процесса, видеомониторинг, короткие сообщения), и обработанные встраиваемыми модулями, а также результаты измерений (см. рис. 3).

Таким образом, применение описанной системы позволяет уменьшить время производственного цикла продукции, свести количество и время рутинных операций к минимуму. На момент написания статьи все встраиваемые модули работали как автономные приложения и как расширения для разрабатываемой системы. Практическую значимость предложенной системы можно будет оценить после полной отладки, запуска и продолжительной эксплуатации на производстве волоконных световодов.

список литературы

1. Константинов, Ю.А. Телевизионная система измерения размеров заготовки волоконных световодов в ходе процесса химического парофазного осаждения [Текст] / Ю.А. Константинов, И.И. Крюков, М.М. Поскребышев, Н.А. Харламова // Научно-технические ведомости СПбГПУ Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. -2010. -№ 6 (113). -155 с.

2. Alam, M. Small form-factor PANDA type HiBifiber for sensing applications [Text] / M.Alam, D.Guertin, J.Farroni [et al.] // In Proc.SPIE. -2003. -Vol.5272.

3. Hartog, A.H. Polarization measurements on monomode fibers using optical domain reflectometry [Text] / A.H. Hartog, D.N. Payne, A.J. Conduit // IEEE Proc. -1981. -Vol. 128. -Pt.H. -№ 3. -P.168-170.

4. Константинов, Ю.А. Поляризационная реф-лектометрия анизотропных волоконных световодов [Текст] / Ю.А. Константинов, И.И. Крюков, В.П. Пер-вадчук, А.Ю. Торошин // Квант. Электроника. -2009. -№ 39 (11). -С. 1068-1070.

5. Константинов, Ю.А. Разработка модифицированного корреляционного метода локализации дефектов в волоконных световодах [Текст] / Ю.А. Константинов, Т.В. Мазунина // Тр. ВКВО 2011.

6. Крюков, И.И. Автоматизация и управление процессами проектирования и производства специальных кварцевых оптических волокон: Дисс. ... канд. техн. наук [Текст] / И.И. Крюков. -Пермь, 2006. - 123 с.

УДК 004.8.032.26, 681.513.8

Е.Н. Бендерская, К.В. Никитин

моделирование нейронной активности мозга

И БИоИНСПИРИРоВАННыЕ ВЬ1ЧИСЛЕНИЯ

Развитие перспективных систем распознавания на нейронных сетях (НС), как и развитие теории НС, ведутся в двух основных направлениях:

совершенствование уже хорошо зарекомендовавших себя на практике подходов к решению определенного класса задач;

разработка новых концепций, базирующихся на последних открытиях и достижениях из области нейрофизиологии, когнитивной психологии, а

также других наук, связанных с изучением механизмов мышления и работы естественного интеллекта при решении задач распознавания образов.

Второе направление включает в себя рекуррентные НС (РНС) с неустойчивой динамикой, входящие в состав основных моделей из новой парадигмы «резервуарных» вычислений [1, 2], которые в свою очередь являются биоинспириро-ванными вычислениями, заимствующими прин-