شناسایی موقعیت و شکل اجسام فلزی دوبعدی به کمک روش تنظیم سطح-  …

شناسایی موقعیت و شکل اجسام فلزی دوبعدی به کمک روش تنظیم سطح- …

اکتبر 23, 2020 Off By مدیر سایت

محاسبه سرعت تغییر شکل
حل معادله همیلتون-ژاکوبی

شناسایی استوانه با سطح مقطع مربع

برای حالت اول شناسایی، شکل مربع درنظر گرفته شده است. شکل اصلی مربعی به ضلع ۲۲سانتیمتر است. حدس اولیه دایرهای به شعاع ۵سانتیمتر درنظر گرفته شده است. این حالت بدون نیاز به جهش فرکانسی و پس از ۱۴۰ تکرار به جواب مطلوب که شناسایی شکل مربع است رسیده است. روند تغییر شکل و تابع هزینه در شکل ‏۴–۲ تا شکل ‏۴–۴ مشاهده میشود.
شکل ‏۴–۲: شناسایی استوانه مربعی؛ حدس اولیه
 
(ب)
(الف)
شکل ‏۴–۳: شناسایی استوانه مربعی؛ الف) پس از ۲۰ تکرار در فرکانس ۱۰۰MHz و ب) شناسایی کامل پس از ۱۴۰ تکرار در فرکانس۱۰۰MHz
شکل ‏۴–۴: شناسایی استوانه مربعی؛ تابع هزینه؛ فرکانس:۱۰۰MHz
همانطور که در توضیحات اول فصل بیان شد، درصورتی که سرعت تغییر شکل صاف نشود مقدار آن دندانهای باقی مانده و باعث خواهد شد که جابجایی نقاطی از سطح صفر شدیدتر و جابجایی نقطه مجاور آن کندتر صورت گیرد و در نتیجه تغییر شکل با بینظمی شدید همراه باشد. با توجه به این که فاصله سلولها از هم خیلی کم نیست بنابراین در محاسبه میدان به روش ممان در تکرار بالا با مشکل مواجه خواهیم شد. شکل ‏۴–۵ نقاط دندانهای را نشان میدهد. در صورتی که صاف کردن نمودار انجام نشود پس از ۷۰ تکرار به نمودار شکل ‏۴–۶ میرسیم که ادامه کار که محاسبه میدان دور به روش ممان است با مشکل مواجه خواهد شد.
 
(الف)
(ب)
شکل ‏۴–۵: سرعت تغییر شکل در نقاط روی کانتور جسم تغییرشکل یابنده در تکرار ۱۴۰ام؛ الف)بدون درون یابی و ب) درون یابی شده با روش میانگین متحرک
شکل ‏۴–۶: تغییرات شکل تغییریابنده بدون صاف کردن سرعت تغییر شکل پس از ۷۰ تکرار

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت  fotka.ir  مراجعه نمایید.

شناسایی استوانه با سطح مقطع مستطیل

در این قسمت استوانهای مستطیلی برای شناسایی انتخاب شده است. این مستطیل را حتیالامکان دراز و با عرض کم درنظر گرفتیم تا از حالت مربع دورتر باشد. این شکل درازتر سبب شده تا به تکرار بیشتر و استفاده از فرکانسهای متعدد نیاز باشد. شکل مطلوب مستطیلی به طول ۲۸سانتیمتر و عرض ۵٫۵سانتیمتر و حدس اولیه دایرهای به شعاع ۵سانتیمتر است. شکل ‏۴–۷ را ببینید. در شناسایی این مستطیل از چهار فرکانس به ترتیب ۰٫۱ و ۱ و ۲ و ۲٫۵ گیگاهرتز استفاده شده است. دو فرکانس اول موقعیت و کلیات شکل مطلوب را شناسایی کردهاند. دو فرکانس بالاتر دقت شناسایی را بالا بردهاند. شکل ‏۴–۸٫
شکل ‏۴–۷: شناسایی استوانه مستطیلی؛ حدس اولیه
 
(ب)
(الف)
 
(د)
(ج)
شکل ‏۴–۸: شناسایی استوانه مستطیلی الف)پس از ۳۰ تکرار در فرکانس ۱۰۰MHz و ب)پس از ۸۰تکرار در فرکانس۱GHz و ج)پس از ۱۸۰تکرار در فرکانس۲GHz و د)پس از ۲۱۰تکرار در فرکانس۲٫۵GHz؛ شناسایی کامل
تابع هزینه در این فرایند شبیهسازی در شکل ‏۴–۹ نمایش داده شده است. علت جهش مقدار تابع هزینه بهازای هر جهش فرکانس این است که تابع هزینه در فرکانس بالاتر نسبت به فرکانس قبلی نرمالیزه نشده است. همانطور که مشخص است شناسایی مستطیل نسبت به مربع پیچیدهتر و نیازمند فرکانسهای بیشتری است. این مسئله زمان پردازش را بیشتر میکند.
شکل ‏۴–۹: شناسایی استوانه مستطیلی؛ تابع هزینه

شناسایی استوانه با سطح مقطع مثلث

در این قسمت سطح مقطع مثلث انتخاب شده است. این سطح مقطع نسبت به دو حالت قبل پیچیدهتر و روند شناسایی آن زمانبرتر خواهد بود. اولین علت زمانبر بودن آن این است که سلول با فاصله ۴میلیمتر جوابگوی شناسایی این شکل نیست. به ناچار فاصله سلولها را ۲میلیمتر درنظر گرفتیم. مهمترین علتی که باعث میشود سلول با فاصله زیاد جواب صحیح ندهد، صاف کردن نمودار سرعت تغییر شکل است. کلیه فرایند تحلیل اعم از محاسبه میدانها و محاسبه اختلاف آنها برای رسیدن به مقادیر مناسب سرعت تغییر شکل است تا این سرعت درنهایت به معادله همیلتون-ژاکوبی اعمال شده و حل آن و استخراج سطح صفر، کانتور جسم اصلی را بدهد. حال پس از انجام کل فرایند و محاسبه سرعت، صاف کردن، ایجاد تغییری هرچند کوچک در روند محاسبه سرعت است. این تغییر بهازای زیاد بودن فاصله سلولها از هم، بیشتر و اثرگذاری منفی آن در روند محاسبه سرعت شدیدتر است. بنابراین برای کم کردن این اثر فاصله سلولها را در اشکال پیچیدهتر کمتر درنظر میگیریم.
در این مثال شناسایی مثلث متساویالاضلاع به ارتفاع ۲۰سانتیمتر برای شناسایی بررسی شده است. حدس اولیه نیز دایرهای به شعاع ۴سانتیمتر است. به علت این که شعاع دایره کوچکتر است، فرکانس اول بیشتر از حالات قبل انتخاب شد. به طور کلی درصورتی که حدس اولیه شعاع کوچکتری داشته باشد فرکانسها نیز برای پردازش و شناسایی بزرگتر انتخاب میشود. در این مثال طول موج اولیه ۲۵برابر شعاع اولیه درنظر گرفته شد. همین حدود نسبت برای شروع شناسایی نسبت مناسبی است. باید دقت شود که نسبت طولموج اولیه و شعاع حدس اولیه خیلی زیاد یا خیلی کم نباشد. چون در هیچکدام از حالات شروع مناسبی برای پردازش نخواهیم داشت و در نتیجه شناسایی با شکست مواجه خواهد شد. روند شناسایی در ادامه مشاهده میشود. شکل ‏۴–۱۰ تا شکل ‏۴–۱۲٫
شکل ‏۴–۱۰: شناسایی استوانه مثلثی؛ حدس اولیه
همانطور که در شکل ‏۴–۱۲مشاهده میشود در شناسایی کامل قسمتهای گوشهای مثلث به طور دقیق شناسایی نشده است. دلیل این مورد این است که به علت زیاد بودن فاصله سلولها از یکدیگر مخصوصاً در فرکانس بالا که برای شناسایی دقیقتر شکل جسم استفاده میشود، روش ممان شکل اصلی و شکل تغییرشکلدهنده را به طور دقیق محاسبه نمیکند. بنابراین در جایی که تابع هزینه نیز نسبت به فرکانس مقدار کمی است اشکال دقیقاً شبیه هم نیستند. برای حل این موضوع باید فاصله سلولها را بازهم کوچکتر انتخاب کنیم که در این صورت با افزایش قابل ملاحظه زمان پردازش مواجه خواهیم شد. بنابراین انتخاب فاصلهی بین سلولها که در زمان کمتر شناسایی قابل قبولی از جسم اصلی داشته باشد بسییار در روند شناسایی مهم است. نیز میتوان با افزایش فرکانس در جهش فرکانسی فاصله سلولها را نیز کمتر کرد تا مثلاً در هر فرکانس فاصله سلولها یکدهم طول موج باشد. در این مثال ما سلولها را طوری درنظر گرفتیم که در بالاترین فرکانس کاری (۴GHz) فاصله سلولهای مجاور از هم ۳۷٫۵ برابر طول موج است. در سایر حالات این مقدار ۱۸٫۷۵ است.
 
(ب)
(الف)
شکل ‏۴–۱۱: شناسایی استوانه مثلثی؛ الف)پس از ۶۰ تکرار در فرکانس ۳۰۰MHz و ب) پس از ۱۰۰تکرار در فرکانس ۲GHz
شکل ‏۴–۱۲: شناسایی استوانه مثلثی؛ پس از ۱۶۰ تکرار در فرکانس ۳٫۵GHz، شناسایی کامل
شکل ‏۴–۱۳: شناسایی استوانه مثلثی؛ تابع هزینه

شناسایی استوانه دایروی؛ حدس اولیه خارج از مرکز جسم