Все выпуски

[ Switch to English ]

Гибридная нейронная сеть для прогнозирования характеристик покрытия при газопламенном напылении

Антонов И.В., Бруттан Ю.В., Горелов М.А., Яковлев Ю.С.
 pdf (1804K)

Представлена модель гибридной искусственной нейронной сети, основанная на архитектуре, включающей сверточный энкодер изображений (Convolutional Neural Network, CNN) и модуль внимания (Attention-based Multiple Instance Learning, Attention MIL), обеспечивающий агрегирование информативных признаков из последовательности кадров процесса газопламенного напыления. Дополнительные технологические параметры — давление воздуха, давление пропана и расстояние от сопла до поверхности — интегрируются в модель через табличный канал, что позволяет учитывать взаимосвязь между визуальными и числовыми характеристиками технологического режима. Программная реализация выполнена на платформе Streamlit с использованием библиотеки PyTorch и включает интерактивный интерфейс для обучения и визуализации результатов, анализ весов внимания по кадрам, а также режим прогнозирования выходных характеристик — шероховатости поверхности ($R_a$) и массы нанесенного слоя ($m$). Проведены экспериментальные исследования на данных реальных технологических процессов, выполнен сравнительный анализ точности различных конфигураций модели. Показано, что гибридная нейронная сеть, объединяющая визуальные и табличные признаки, обеспечивает более высокую точность прогноза по сравнению с моделями, использующими только одну из модальностей. При сравнении вариантов реализации гибридной нейронной сети установлено, что использование механизма внимания при формировании признаков серии изображений процесса газопламенного напыления обеспечивает существенное увеличение точности результатов по сравнению с режимом усреднения признаков без использования механизма внимания. В приложении реализован модуль визуализации внимания, который создает монтаж наиболее значимых кадров и отображает их веса внимания, что позволяет определить, какие кадры оказали наибольшее влияние на прогноз. Реализована возможность экспорта модели в формат ONNX для интеграции в системы технологического контроля. Предложенный подход демонстрирует эффективность слияния визуальной и табличной информации для задач мониторинга технологических процессов. Модель может служить основой для создания системы поддержки принятия решений или системы автоматизированного контроля качества покрытия при газопламенном напылении. Рассмотрены ограничения реализованной модели и перспективы ее дальнейшего развития.

Ключевые слова: газопламенное напыление, прогнозирование, гибридная нейронная сеть, Attention MIL, компьютерное зрение, Streamlit, ONNX, контроль качества покрытия
Цитата: Антонов И.В., Бруттан Ю.В., Горелов М.А., Яковлев Ю.С. Гибридная нейронная сеть для прогнозирования характеристик покрытия при газопламенном напылении // Компьютерные исследования и моделирование, 2026, т. 18, № 1, с. 101-116
Citation in English: Antonov I.V., Bruttan I.V., Gorelov M.A., Iakovlev I.S. Hybrid neural network for predicting coating characteristics in flame spraying // Computer Research and Modeling, 2026, vol. 18, no. 1, pp. 101-116
DOI: 10.20537/2076-7633-2026-18-1-101-116
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3690/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Copyright © 2026 Антонов И.В., Бруттан Ю.В., Горелов М.А., Яковлев Ю.С.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Website Copyright © 2009–2026 Институт компьютерных исследований