Министерство сельского хозяйства республики казахстан

11
безендіруде  тиімді  мүмкіндіктер,  қозғалмалы  графиктер  жəне  дыбыстық  сүйемелдеуді 
жасау қосылған [1]. 
Mathcad-та  екі  айнымалы  функцияның  графигі 2D-графиктермен  ұқсас.  Бірақ  
Mathcad-та  3D-графиктің екі түрі бар: 
1. Контурлы  график
2. Үш осьтегі беттердің 3D-графиктері.
Контурлы  график биіктік бойынша беттердің өзгерісін бейнелейді. Ол бейнені бірдей 
биіктіктегі сызық түрінде ұсынады. Контурлы  графикті қою үшін Графики –> Кривые –> 
Вставить график –> Контурный график командасын орындау керек (1-сурет): 
1 - сурет. Контурлы графикті қою əдісі 
Функция координата басында  минимум жəне арақашықтықты арттыру кезінде өседі. 
Графиктің  түсі  z функциясының шамасына байланысты (2-срет): 
2-сурет.  Контурлы график түрі 
Үнсіздік  бойынша  диапазон: -10фунцияның шамасына байланысты автоматты түрде таңдап алынады. Соңғы жəне бірінші 
меткаларды шамасын алмастырып диапазонды өзгертуге болады, ал меткалар арасындағы 
қашықтықты – екінші  метка  шамасын  алмастырып  өзгертуге  болады.  Сонымен  бірге 
бірнеше түстік схемалар арасынан таңдауға жəне контурлық сызық шамасын қосуға болады 
(3-сурет): 

 
12
 
3-сурет. Контурлы сызық шамасы қосылған график 
Алдымен 3D-график элементтерін қарастырайық (4-сурет). 
 
4-сурет. Функцияның 3D графигі 
Графиктің үш  осі бар: X, Y жəне Z. Мұнда  Z осі  вертикаль орналасқан. Графиктің 
өзі (қызыл торлы бет) осьтермен шектелген тікбұрышты облыс. 2D-графиктерде  X жəне Y 
осьтері үшін арнайы орын толтырғыштар болған.  Z осі үшін бір ғана  орынтолтырғыш бар. 
Оң жақтағы жоғарғы бұрышта осьтерді таңдау үшін батырма бар. Таңдап алынған ось 
график облысында көк түспен көрінеді. Бірінші, екінші жəне соңғы меткалардың мəнін  2D-
графиктегідей өзгерте аласыз. Осылайша ось бойынша диапазонды, меткалар санын өзгерте 
аламыз. 
Облыс  шекарасындағы  батырмалар  көмегімен  график  аймағын  үлкейтуге,  қысуға, 
орын  ауыстыруға  болады.  Сол  жақ  жоғарғы  бұрышта  батырма  көмегімен  графикті 
масштабтауға,  айналдыруға,  араластыруға,  сонымен  бірге  график  түрін  алып  тастауға 
мүмкіндік бар («Отменить» батырмасы). 

13
Параболоид графигін тұрғызайық: 
2
2
:
)
,
(
y
x
y
x
z


 
Курсорды бос облысқа қойып  Графики –> Кривые –> Вставить график –> 3D-график  
командасын  орындаймыз.Орынтолтырғышқа  [z(x,y] енгіземіз  жəне  бос  облысқа  шерту 
керек [3]. График пайда болады (5-сурет): 
5-сурет. Параболоид 3D графигі 
Сол  жақ  бұрыштағы  график  түрін  басқаруға  арналған  батырмаларын  қолданып 
«Сброс вида» батырмасын басамыз. 
Осьті таңдау батырмасында  Z осі бойынша шертеміз. Соңғы метканың мəнін 200-ден 
400-ге  ауыстырамыз,  содан  соң  бос  облысқа  шертеміз.  Екінші  графикте  графиктің  жəне 
беттің түсін өзгертеміз. Оны  Графики –>Стили меню көмегімен өзгертеміз (6-сурет): 
6-сурет. Түсі өзгерген параболоид графигі 

 
14
Екі аргументті екі функцияны қарастырайық: 
10
:
)
,
(
2
2
1



y
x
y
x
z
    
5
3
:
)
,
(
2



y
x
y
x
z
 
Параболоид  графигінде  курсорды  орынтолтырғышқа    орналастырып,  функция 
атауларын  енгіземіз  жəне    Графики –> Кривые –> Добавить  кривую  шертеміз.  Төменде 
параболоидтың жəне жазықтықтың графигін тұрғыздық (7-сурет): 
 
 
7- сурет. Екі функцияның қиылысқан  3D графиктері 
 
Графиктердің  қиылсуын  көру  үшін  контрасты  түстер  таңдадық.  Осы  қиылсудың 
формасын ұғыну үшін графикті айналдырамыз. 
3D-график салу үшін  X, Y жəне Z осьтері бойынша мəндері бар векторды аламыз. 
«Мексикан шляпасы» деп аталатын функция мысалын қарастырайық: 
20
1
:
40
...
0
:
20
1
:
40
...
0
:
j
y
j
i
x
i
i
i


























j
i
j
i
j
i
j
i
j
i
j
i
z
y
x
Z
y
x
y
x
z
,
,
2
2
2
2
,
:
1
cos
:

 
Графигі  8-суретте бейнеленген: 

15
8-сурет. Вектордың 3D графигі 
Параметрлі бетті салу 2D-графикпен салыстырғанда күрделі. Мұнда графикке тек Z 
мəнін ғана қоса аласыз. Сфера графигін CreateMesh функциясы көмегімен салып көрейік. 
Сфераның параметрлік теңдеуі: 













)
sin(
)
sin(
)
cos(
)
sin(
:
)
,
(






F
φ  параметрі  азимут    бұрышы  деп  аталады,  ал  θ  параметрі – зенит  бұрышы  деп  аталады. 
Параметрді өзгертуге қажетті диапазондар: 
18
:
:
0
:
max
min







n
36
:
2
:
0
::
max
min








n
Бетті салу үшін матрица CreateMesh функциясы көмегімен қалыптасады: 








n
n
F
CreateMesh
M
,
,
,
,
,
,
:
max
min
max
min

Матрица айнымалы атауын 3D-графиктің орынтолтырғышына орналастырамыз жəне 
нəтижені көру үшін бос облысқа шертеміз (9-сурет): 
9-сурет. Сфераның 3D графигі 
Үш өлшемді графиктердің  екі өлшемдіден ерекше айырмашылықтары бар: 

 
16
3D-график  2D-графикке  ұқсайды,  бірақ  оның  үш  осі  бар.  Осьтер  таңдау  батырмасымен 
таңдап алынады. Мəндер диапазоны  жəне меткалар арасындағы қашықтық бірінші, екінші 
жəне соңғы меткалар көмегімен редакцияланады. 
        MathCAD  –  қарапайым  арифметикалық  есептеулерден  күрделі  сандық  əдістерді 
қолдана отырып əртүрлі ғылыми жəне инженерлік есептеулер жасауға мүмкіндік беретін 
математикалық  редактор  болып  табылады.  Басқа  математикалық  бағдарламалардан 
артықшылығы – кірістірілген  функциялар  мен  сандық  əдістердің  кең  кітапханасы, 
символдық  есептеулер  мүмкіндігі,  сонымен  бірге,  əртүрлі  типтегі  функция  графиктерін 
моделдеу жолдары қарастырылған. 
 
Əдебиеттер  
 
1.  Тенгаева А.Ə. MathCAD-ты жоғары математикада қолдану. Оқу құралы. Алматы: 
Айтұмар, 2015-113б. 
2.  Очков В.Ф. Mathcad 14 для студентов и инженеров. С.-Пб.: БХВ-Петербург, 2007. 
3.  Охорзин В.А. Прикладная математика в системе MATHCAD. Учебное пособие. 3-е 
изд. СПб.: Лань, 2009, 352с. 
4.  Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 13. С-Пб: БХВ-Петербург, 2006, 528 с. 
 
УДК 631.171(075.8) 
 
УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ И ФОРМЫ КЛУБНЕЙ 
КАРТОФЕЛЯ 
 
Алиханов Д.М., Шыныбай Ж.С., Ажиров А.К. 
 
Казахский национальный аграрный университет, г. Алматы 
 
Аңдатпа   
Мақалада картоп түйнектерінің өлшемі мен пішінін анықтауға арналған стационарлы 
автоматтандырылған қондырғының жұмыс істеу принципі қарастырылған. Қондырғының 
техникалық 
жəне 
технологиялық 
сипаттамаларына 
жүргізілген 
зертханалық 
эксперименталды зерттеулердің əдістемесі мен нəтижелері келтірілген.  
 
Annotation   
The  article  describes  the principle actions of stationary automated installation to determine 
the size and shape of potato tubers. The shown method and the results of laboratory experimental 
studies of technical and technological characteristics of device. 
 
Ключевые  слова:
  установка,  картофель,  клубень,  техническое  зрение,  алгоритм, 
критерии, программа, размеры, форма, камера. 
 
Введение  
В Казахстане картофель является одним из основных продуктов питания и по своей 
значимости занимает второе место после хлеба. Площади посадок под данной культурой в 
республике составляют порядка 170 тыс. га, однако из-за низкой урожайности валовой сбор 
клубней не обеспечивает потребность населения. Связано это с тем, что в условиях жаркого 
и  засушливого  климата  большинства  регионов  Казахстана,  и  распространения  тяжелых 
форм  вирусных  заболеваний  многие  высокопродуктивные  сорта  отечественной  и 
зарубежной  селекции  уже  на  второй-третий  год  репродуцирования  резко  снижают 
урожайность,  семенные  качества  и  вырождаются.  В  решении  данной  проблемы  главная 

17
роль  отводиться  селекции  и  семеноводству.  При  проведении  селекционной  работы,  в 
частности  при  клубневом  анализе  необходимо  выполнить  большой  объем  работы, 
связанные  с  определением  размеров  и  формы  клубней  картофеля.  При  описании 
отличительных морфологических признаков клубня, в частности его размеров и формы у 
гибридов, и сортов в селекционной и семеноводческой работе проводится ручная работа по 
измерению  длины,  ширины  и  толщины  клубня.  Используемые  в  настоящее  время 
механические измерительные приборы не обеспечивают достаточной производительности 
процесса клубневого анализа и требуется дополнительные затраты времени на обработку 
результатов измерений. Измерения и регистрации размеров клубня осуществляются двумя 
операторами. Первый  оператор с помощью  штангенциркуля измеряет размеры клубня, а 
второй оператор регистрирует полученные данные в журнал.  
С целью повышения производительности труда процесса измерение геометрических 
размеров клубней картофеля в Казахском национальном аграрном университете в рамках 
плана  научных  исследований  по  целевой  программе  МОН  РК  «Целевое  развитие 
университетской  науки,  ориентированной  на  инновационный  результат»  разработаны 
экспресс метод и автоматизированная установка для определения и анализа геометрических 
параметров клубней картофеля [1, 2]. Автоматизированная установка состоит из камеры, 
компьютера  со  специально  разработанным  программным  обеспечением  и  рабочей 
поверхности  для  размещения  исследуемого  объекта.  Программа  получения  и  обработки 
изображения  разработана  в  среде «LabVIEW». Программа  включает  блок  диаграмму  и 
виртуальный прибор, который выводит на монитор значения измеренных геометрических 
параметров  (длина  и  ширина,  площадь,  периметр  и  значения  коэффициентов  формы) 
контролируемого  объекта.  Установка  в  автоматическом  режиме  определяет 
геометрические размеры клубня картофеля и сравнивает полученные значения размера и 
формы  с  заданными  значениями  параметров  в  соответствии  стандартом  и  формирует 
сигнал  о  соответствие  размера  и формы  клубня  картофеля  предъявляемым  требованиям. 
Проведенные  исследования  показали,  что  автоматизированная  установка  обеспечивает 
повышение  производительности  процесса  измерение  и  вычисление  параметров  клубней 
картофеля в 4 раза. 
Основная часть  
Стационарная  автоматизированная  установка  позволяет  определять  следующие 
параметры клубней картофеля: длина (а), ширина (b), периметр (L), площадь продольного 
сечения (S), коэффициент  формы  К1 (К1=a/b),  коэффициент  формы  К2 (К2=L2/S) [1, 2]. 
Внешний вид стационарной установки показан на рисунке 1. 
1 - рабочая поверхность; 2 - клубень картофеля; 3 - камера; 4 - персональный компьютер с 
программным обеспечением «АС – картофель» 
Рисунок 1 – Внешний вид стационарной установки 

 
18
Принцип  работы  установки.  Клубень  картофеля  устанавливается  на  рабочей 
поверхности  в  зоне  контроля  камеры,  которая  фиксирует  объект  и  передает  полученное 
цифровое  изображение  в  ПК,  где  при  помощи  специального  программного  обеспечения 
происходит  определение  размеров  клубней  картофеля.  Программное  обеспечение  «АС – 
картофель»  обеспечивает  захват  фотографии  поверхности  с  клубнем  картофеля,  с 
последующим  определением  параметров  клубня.  В Microsoft Office Excel переводятся 
данные размеров клубня виде таблицы.  
Результаты экспериментальной оценки точности измерение размеров клубней  
На  экспериментальной  установке  с  десятикратной  повторностью  были  измерены 
длина, ширина, периметр и площадь изображения и значения коэффициентов формы К1 и 
К2.  Для  сравнительной  оценки  точности  измерения  геометрических  размеров  на 
экспериментальной установке, длина и ширина одного и того же клубня были измерены и 
с  помощью  электронного  штангенциркуля  десятикратной  повторностью  с  точностью  до 
0,01мм.  
Исследования проводились в два этапа: 
1.  Измерение размеров клубней электронным штангенциркулем; 
2.  Измерение размеров клубней на автоматизированной установке. 
Для  определение  производительности  измерений  штангенциркулем  проводился 
хронометраж продолжительности измерений длины и ширины для 10, 30 и 60 клубней.  
На измерение размеров клубней картофеля с помощью электронного штангенциркуля 
потребовалось  в  среднем 13,6 секунд.  На  автоматизированной  установке  на  измерение 
параметров одного клубня потребовалось 3 секунды, следовательно, производительность 
измерение  размеров  клубней  на  автоматизированной  установке  в 4,5 раза  выше  по 
сравнению  с  измерениями  с  помощью  штангенциркуля.  Сравнение  значений  длины  и 
ширины  клубней  картофеля,  измеренных  с  помощью  штангенциркуля  с  данными, 
полученные  на  автоматизированной  установке  показали,  что  абсолютное  значение 
погрешности  составляют,  для  длины  не  более 0,68 мм,  а  для  ширины  не  более 0,26 мм. 
Полученные  значения  погрешностей  дает  основание  считать,  что  точность  определения 
линейных  размеров  клубней  на  автоматизированной  установке  удовлетворяет 
технологическим требованиям. 
Результаты  исследования  производительности  процесса  разделение  клубней 
картофеля на категории по форме  
Для  проведения  эксперимента  использовались 60 клубней  картофеля,  которые 
предварительно по значению коэффициента формы разделены на две категории: 1 – клубни 
картофеля,  соответствующие  требованиям  стандарта; 2 – клубни  картофеля,  не 
соответствующие  требованиям  стандарта.  Из 60 клубней  картофеля 14 имеют 
нестандартную форму (23,3%). Затем клубни  перемащивались и три эксперта независимо 
друг  от  друга  органолептическим  методом  вручную  разделяли  клубни  картофеля  на  две 
категории  по  форме.  Такую  же  процедуру  проводили  на  экспериментальной  установке. 
Оператор  устанавливал  клубни  картофеля  на  рабочую  поверхность  и  по  сигналу 
индикатора  формы  разделял  их  на  две  категории  по  форме.  Если  индикатор  зеленного 
цвета, то клубень картофеля по форме соответствует стандарту, если красного цвета, то не 
соответствует  стандарту.  В  результате  проведенных  исследований  получены  следующие 
результаты. При органолептическом отборе получили следующие усредненные результаты: 
Среднее время, затрачиваемое на разделение 60 клубней картофеля, составило 196 секунд 
или 3,26 секунд  на  клубень  картофеля.  Производительность  сортировки  составляет 1100 
клубней картофеля в час. Относительная погрешность отбора клубней картофеля по форме 
органолептическим методом составила 35%.   
При разделении клубней картофеля на категории по форме на автоматизированной 
установке  исследовали  два  варианта  отбора.  Первый  вариант  с  задержкой  между 
установкой  клубней  на  рабочую  поверхность  и  отбором  две  секунды.  Второй  вариант  с 
задержкой  три  секунды.  В  первом  варианте  время  сортировки  составляет 120 секунды, 

19
количество  ошибок  оператора  составило 9. Ошибки  были  допущены  в  результате 
механически  неправильного  перемещения  клубня  картофеля.  По  инерции  клубень 
правильной  формы  перекладывается  в  тару  с  нестандартными  клубнями  или  наоборот. 
Точность разделения клубня на категории по форме составила 15%. Во втором варианте 
время сортировки для 60 клубней составило 180 секунд. Точность разделения клубней на 
категории по форме составила 5,0%. 
Заключение  
В  результате  проведенных  исследований  получены  следующие  результаты. 
Продолжительность  измерения  размеров  одного  клубня  картофеля  ручным  методом 
составляет 13,6 секунды.  На  автоматизированной  установке  на  измерение  затрачивается 
три секунды. Следовательно, производительность ручного измерения параметров клубней 
картофеля  составляет  в  среднем 265 клубней  картофеля  в  час,  а  на  автоматизированной 
установке 1200 клубней  картофеля  в  час.  Автоматизированная  установка  обеспечивает 
повышение производительности труда на измерения размеров клубней картофеля в 4,5 раза 
и  получение  дополнительной  количественной  информацию  о  размерах  (площадь  и 
периметр) и форме (коэффициент формы) клубней картофеля, недоступную для ручного 
измерения. Погрешность экспертного (органолептического) разделения клубней картофеля 
на категории по форме составляет 35%, а погрешность разделения клубней картофеля на 
категории  зависит  от  времени  реакции  оператора  на  сигнал  индикатора  виртуального 
прибора и составляет, при производительности 1800 клубней картофеля в час 15%, а при 
производительности 1200 в час – 5,0%. 
Литература 
1. Alikhanov Dz., Shynybay Zh., Daskalov P., Tsonev R. Express method and device for
definition of potato tubers parameters // Bulgarian journal of agricultural science. – 2013. – vol. 
19, №4. – P. 866-874.  
2. Алиханов Д.М., Шыныбай Ж.С., Молдажанов А.К., Султамуратова Л. Устройство
для  автоматизированного  измерения  размеров  клубней  картофеля.  Труды 9-й 
международной 
научно-технической 
конференции 
«Энергообеспечение 
и 
энергосбережение в сельском хозяйстве». Ч. 5. Москва, ГНУ ВИЭСХ, 2014. С. 76-82. 
УДК 631.171(075.8) 
МАШИНА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СОРТИРОВКИ ЯИЦ НА КАТЕГОРИИ 
Алиханов Д.М., Даскалов П.И., Молдажанов А.К.,  
Шыныбай Ж.С. Керимбай Д. 
Казахский национальный аграрный университет, г. Алматы 
Аңдатпа  
Мақалада  жұмыртқаларды  категорияларға  автоматты  түрде  сұрыптауға  арналған 
машинаның  жұмыс  істеу  принципі  мен  технологиялық  сұлбасы  қарастырылған. 
Қолданыста  бар  басқа  машиналардан  негізгі  айырмашылығы  ағындағы  жұмыртқаларды 
категорияларға  бөлу,  яғни:  барлық  технологиялық  операциялар,  тексеру  аймағына 
жұмыртқаларды  беру,  бейнені  алу  жəне  өңдеу,  топтастыру  болып  табылады. 
Жұмыртқаларды категорияларға бөлу сұрыптау үрдісінің өнімділігін екі есеге жоғарылату 
мүмкіншілігін қамтамасыз ететін динамикалық режимде жүзеге асырылады.  

жүктеу/скачать 7,24 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: