Специалисты УрФУ разработали бесконтактную систему компьютерного зрения, которая способна обнаруживать пузырьки в потоках газа и жидкости, а также определять их траекторию и форму. Они утверждают, что данная система может быть применена в нефтегазовой и энергетической промышленности, а также в биологическом и химическом производстве. Результаты исследования опубликованы в журнале Mathematics.

Исследователи предложили инновационный подход к мониторингу пузырьков, который может значительно упростить процессы контроля и анализа в различных отраслях промышленности. Бесконтактная система компьютерного зрения не только обнаруживает пузырьки, но и анализирует их движение и форму, что позволяет повысить эффективность производственных процессов.

В контексте современных требований к индустрии, использование такой технологии может привести к оптимизации производства, сокращению временных затрат и повышению качества контроля за процессами. Потенциал применения бесконтактной системы компьютерного зрения в различных сферах делает ее перспективным инструментом для улучшения технологических процессов и повышения эффективности производства.

Изучение формы и движения пузырьков имеет огромное значение для понимания процессов в различных средах. Поведение этой динамической системы зависит от химического состава газа и его физических характеристик, что может приводить к различиям в процессах формирования и движения пузырьков. Например, в случае сладких газированных напитков и шампанского, цикл образования, распространения и разрушения пузырьков углекислого газа может происходить по-разному, как сообщили специалисты УрФУ.

Многие промышленные процессы, такие как флотация, кавитация и работа биореакторов, основаны на использовании пузырьков с различными параметрами. Отклонения от оптимальных параметров могут привести к негативным последствиям в этих процессах. Ученые отмечают, что существующие методы контроля формы и траектории пузырьков имеют серьезные ограничения: некоторые из них неэффективны при высоких скоростях потока, в то время как другие требуют постоянного отбора проб.

Именно поэтому исследования в области формирования и движения пузырьков играют важную роль в различных отраслях промышленности и науки. Понимание влияния химического состава газа и физических особенностей на поведение пузырьков позволяет разрабатывать более эффективные методы контроля и оптимизации процессов, где они применяются.

Новый инструмент бесконтактного слежения за поведением пузырьков, разработанный специалистами УрФУ совместно с коллегами из ИТМО и МФТИ, представлен на основе компьютерного зрения и нейронных сетей. Этот инструмент отличается от существующих аналогов тем, что подходит для практически всех условий появления, движения и разрушения пузырьков в промышленных процессах.

Как отметил один из специалистов, в рамках исследования были изучены различные методы обнаружения пузырьков, а также разработан алгоритм сегментации на основе модели YOLOv9c нейронной сети. Для обучения этой модели и проведения расчетов использовалась высокоскоростная визуализация моделей движения газовых включений при различных параметрах в массообменных устройствах.

Этот инновационный подход к слежению за пузырьками имеет потенциал значительно улучшить процессы контроля и оптимизации в промышленности, обеспечивая более точное и эффективное мониторинг за их поведением.

Исследование, проводимое при поддержке программы "Приоритет-2030", включает в себя использование экспериментальных данных, таких как коэффициент диффузии газа при задержке жидкости и газа, а также алгоритмы масштабирования и усреднения. Это позволяет адаптировать модель для различных комбинаций систем жидкость-газ.

Несмотря на то, что специалисты провели экспериментальные работы для подтверждения точности и аккуратности системы, они обнаружили, что показатели качества превосходят показатели как контактных, так и бесконтактных промышленных аналогов.

Важно отметить, что данная модель является результатом современных научных исследований, направленных на повышение эффективности и точности в изучении процессов в системах жидкость-газ.

Источник и фото - ria.ru