Analog Master

[agenna]

Сообщение от Armer

Сильно затянулось все, да. Приношу свои извинения. Прибавилось других забот.
Сдул пыль с проекта, работаю...

До 20 года сделаете?

[victor_12]

>Почему-то что Аналог Мастер, что Витч профешнл занижают амплитуду....
>В новой версии я попробую программно этот эффект минимизировать. Здесь предполагается полностью программная обработка сигнала
>WatchExpert и АналогМастер ориентируются на максимум громкости этого импульса. Про другие приборы не скажу, как там и что. И так как этот максимум оказывается немного сдвинут относительно начала 3-го импульса, то увеличивается и временной интервал между захватом 1-го и 3-го импульса. Соответственно, показания амплитуды падают. В новой версии я попробую программно этот эффект минимизировать....

Весьма интересно как именно Вы собираетесь это сделать.
Дело в том. что одно дело форма сигнала для нового исправного механизма, и совсем другое для больного и возможно выпущенного 50-100 лет назад, но тем не менее интересного и ценного. По опыту использования MicroSet где тоже есть режим вывода похожий на осцилограмму, форма сигнала может изменяться в том числе от импульса к импульсу. и вообще быть мало похожей на идеальную, типа Ваших графиков. Но таки именно для проблемных механизмов информация является наиболее ценной. И не только один цикл анкерного колеса, а запись порядка нескольких минут. Как всегда imho, но тем не менее определенно скажу что на дешевом контроллере реализовать более-менее стабильный алгоритм нереально. Нужны сложные критерии, а не просто использования макс сигнала как временного маркера, типа корреляции формы импульсов. Занимался программированием 30+ лет, в том числе обработкой сигнала, поэтому такое примерно мнение.

Если бы пришлось делать с нуля, начал бы с выбора существующей audio карты с мощным контроллером, и подходящим SW. Вход аналоговый, преобразование в цифру на карте (типа 24b/192kHz), и вся работа распределена между картой, и PC. Концентрация усилий на хорошем микрофоне, более удобном держателе (возможно с управляемым поворотом), желательно с небольшим резонатором для усиления сигнала, и конечно программном обеспечении.

Есть такая книжка "Better watch repair faster" Lewis, Lee, 1950г, это примерно 300 страниц графиков и комментариев о разного рода проблемах, как что диагностировать по графику. Если захотите к примеру сделать экпертную систему диагностики на PC на основе полученных файлов, это было бы действительно интересно, и вероятно востребовано.

На MicroSet, конечно наблюдаются теже проблемы. Но там таки виден верт. чертой временной маркер на сигнале, используемый в агоритме, а также есть возможность сброса (reset) маркера при замере амплитуды. Так что в сложных случаях приходится подбирать коэф. усиления и положение микрофона относительно механизма, при котором маркер более-менее стабилен и в правильном месте, так что приходится иногда минут 10-15 этим заниматься для аккуратного измерения.

ps
1. Думаю если бы Witschi опубликовали свои алгоритмы замера аплитуды, вероятно было бы некоторое разочарование, так что этого ожидать не приходится
2. Упомянутая книжка иногда появляется на ebay

[siealex]

Не проще ли измерять амплитуду непосредственной видеосъёмкой узла баланса? Для не слишком больших частот колебаний 120 fps камеры вполне хватит. Почему-то нигде этот метод не упоминается, хотя он вполне очевиден.

[victor_12]

>120 fps камеры вполне хватит

Попробуем оценить. При 28,800 bph будет 8 полупериодов в секунду, всего за секунду заметается угол равный 16 раз значение амплитуды. Получается 7-8 кадров на все движение баланса от положения равновесия до максимального отклонения скажем 270 градусов. Вобщем маловато, надо бы раз в 10-20 больше частоту кадров, как-то так. Попробуйте сами снять , может где ошибка в рассчетах.

Посмотрел руководство Witschi, там говорится, что амплитуда определяется по 3-му наиболее сильному звуку, без подробностей.

[Armer]

Сообщение от agenna

До 20 года сделаете?

К 20 сделаю )
По ценам и срокам вопросы пока предлагаю отложить. Сейчас это то, что называется: "делить шкуру неубитого медведя.

Сообщение от victor_12

>Почему-то что Аналог Мастер, что Витч профешнл занижают амплитуду....
>WatchExpert и АналогМастер ориентируются на максимум громкости этого импульса. Про другие приборы не скажу, как там и что. И так как этот максимум оказывается немного сдвинут относительно начала 3-го импульса, то увеличивается и временной интервал между захватом 1-го и 3-го импульса. Соответственно, показания амплитуды падают. В новой версии я попробую программно этот эффект минимизировать....

Весьма интересно как именно Вы собираетесь это сделать.
Дело в том. что одно дело форма сигнала для нового исправного механизма, и совсем другое для больного и возможно выпущенного 50-100 лет назад, но тем не менее интересного и ценного. По опыту использования MicroSet где тоже есть режим вывода похожий на осциллограмму, форма сигнала может изменяться в том числе от импульса к импульсу. и вообще быть мало похожей на идеальную, типа Ваших графиков. Но таки именно для проблемных механизмов информация является наиболее ценной. И не только один цикл анкерного колеса, а запись порядка нескольких минут. Как всегда imho, но тем не менее определенно скажу что на дешевом контроллере реализовать более-менее стабильный алгоритм нереально. Нужны сложные критерии, а не просто использования макс сигнала как временного маркера, типа корреляции формы импульсов. Занимался программированием 30+ лет, в том числе обработкой сигнала, поэтому такое примерно мнение.

Расскажу, как это происходит. Как говорится, чертеж - язык инженера, но, прошу прощения, тут я без картинок. Поэтому будет много слов. Надеюсь, интересующиеся поймут )
В первом WatchExpert, равно как и в АналогМастер-е, для отлова пиков импульсов использовалась всего пара компараторов. Простое и изящное решение, но в то же время, вполне эффективное. Контроллер измерял лишь временные интервалы между аппаратно захваченными импульсами. Захват первого импульса происходил по превышению сигналом некоторого порога. Порог этот фиксирован, скажем так, несколько выше уровня собственных шумов прибора. Как только установленный порог превышен, считаем, что захват первого импульса произошел. Отсюда начинается подсчет времени до прихода 3-го импульса. После прихода первого импульса планка порога повышается на амплитуду этого первого импульса, а затем и на амплитуду второго, ну и всего того мусора, что лезет с микрофона в момент взаимодействия баланса с вилкой ) Вся прелесть в том, что амплитуда колебания баланса определяется по времени прихода третьего импульса, и он у нас самый громкий. Т.е. теперь нам достаточно отследить именно максимум из ВСЕЙ картины шумов. За такое событие мы принимаем последнее зафиксированное повышение планки. Но, если детально посмотреть на осциллограмму шумов, то станет видно, что пик 3-го импульса приходится не на его начало, а чуть позднее, поскольку здесь в механике любой шум имеет ограниченную скорость нарастания. Вот и выходит, что мы фиксируем на само начало 3-го импульса, где уже произошел контакт вилки с ограничителем, а уже устоявшееся значение этого шума.

Сложность определения амплитуды колебаний баланса в коаксиальном спуске как раз и связана с тем, что там 4 импульса, и последний импульс, по которому определяется амплитуда, тише предыдущего. В своей последней реализации АналогМастер-а я ввел специальную опцию, нацеленную на более точное отлавливание 4-го импульса. Сводилось это к тому, что я просто сильнее задавливал эту самую планку порога после каждого нового шума. Но если ее давить слишком сильно, то нахватаем шумов после действия 4-го импульса, и показания амплитуды баланса будут занижены, если же не додавить, то пропустим 4-й импульс на фоне 3-го более громкого, и показания амплитуды баланса будут выше реальных. Вот и приходилось искать компромисс. Там "степень давления" была аппаратной и фиксированной. Сейчас же, при переходе на программную обработку сигнала, есть возможность более гибко подойти к этому вопросу. Хватит ли мощностей контроллера? А там много и не надо, достаточно лишь быстрого АЦП с DMA-контроллером. Думается, ресурсов XMEGA128A4U, с его 1МГц АЦП, вполне хватит. В прошлый раз обошелся MEGA8 с 2к памяти ) И даже здесь качество выводимой осциллограммы упиралось в разрешение дисплея, а не возможности контроллера.

Кстати, подскажите, "коаксиалки" с какими частотами существуют? Знаю только 25200 и 28800 bph.

Разумеется, значение амплитуды (как и точность с "выкачкой") анализируется не раз в секунду выборочно по одному "тику", а вычисляется среднее значение на весь цикл измерения. Ни один "тик" не пропущен. Причем, если время усреднения у нас 15 секунд, то с каждой новой секундой у нас добавляется статистика за 1 последнюю секунду и отбрасывается за 16-ю. Т.е. набранные за время усреднения данные многократно участвуют в расчетах.

И да, при разработке прибора я, напротив, стараюсь тестировать все алгоритмы на зашумленных сигналах убитых механизмов, а отнюдь не на идеальных ) Если прибор справился с таким, то на идеальном сигнале отработает и подавно.

Сообщение от victor_12

Если бы пришлось делать с нуля, начал бы с выбора существующей audio карты с мощным контроллером, и подходящим SW. Вход аналоговый, преобразование в цифру на карте (типа 24b/192kHz), и вся работа распределена между картой, и PC. Концентрация усилий на хорошем микрофоне, более удобном держателе (возможно с управляемым поворотом), желательно с небольшим резонатором для усиления сигнала, и конечно программном обеспечении.

Это все излишне. Хотя, поворотный микрофон у меня никак из головы не выходит ) Поймите, вам не нужно производить никаких преобразований Фурье или иных сложных расчетов. Ну поставите вы мощнейший DSP, ну повысите точность определения амплитуды еще на 2-3 градуса. Мастер вряд ли это оценит, а стоимость прибора значительно возрастет. Ведь по сути, нет необходимости измерять амплитуду с точностью до градуса. Важно знать: в допуске она или нет, близко ли к границе допустимых значений, или запас еще хороший.
Впрочем, могу и ошибаться. Если у вас иное виденье на обработку сигнала, любопытно будет послушать )

Сообщение от victor_12

Есть такая книжка "Better watch repair faster" Lewis, Lee, 1950г, это примерно 300 страниц графиков и комментариев о разного рода проблемах, как что диагностировать по графику. Если захотите к примеру сделать экпертную систему диагностики на PC на основе полученных файлов, это было бы действительно интересно, и вероятно востребовано.

Да, вероятно, это было бы полезной функцией, если бы прибор сам, анализируя диаграмму хода и осциллограмму шумов сразу выдавал рекомендацию к ремонту. А введя в него калибр механизма, вы бы сразу получили перечень деталей, рекомендуемых к замене и дорожную карту по профилактике ) Тут же сразу связь с интернетом, автоматический заказ деталей с доставкой. Умный дом! Нет предела совершенству ) И вот тогда всякий, имеющий такой прибор, станет мнить себя МАСТЕРОМ! Он уже не станет вдаваться в подробности, не будет углубляться в проблематику и причины. У него не будет наметанного глаза и острого слуха. На мой взгляд, это путь к деградации. К высокому прогрессу, миру технологий, но одновременной деградации. Я считаю, что прибор призван помогать мастеру, сократить время на поиск дефекта и облегчить настройку механизма, но не заменять функцию мастера. Иначе последние останутся без работы )

Сообщение от victor_12

На MicroSet, конечно наблюдаются теже проблемы. Но там таки виден верт. чертой временной маркер на сигнале, используемый в агоритме, а также есть возможность сброса (reset) маркера при замере амплитуды. Так что в сложных случаях приходится подбирать коэф. усиления и положение микрофона относительно механизма, при котором маркер более-менее стабилен и в правильном месте, так что приходится иногда минут 10-15 этим заниматься для аккуратного измерения.

Так и АналогМастер-е есть вертикальный маркер, показывающий точку захвата. И я специально обратил внимание на ручку усиления в документации к прибору, на то, что усиление влияет на показание амплитуды ) Я ж как раз и стараюсь, чтобы пользователь прибора, как можно лучше понимал принцип его работы, чтобы в сложной ситуации смог правильно интерпретировать показания. Я же не могу всего предусмотреть, да и сам прибор, в силу своих программно-аппаратных ограничений, всегда может допустить ошибку при тестировании проблемного механизма.

Сообщение от victor_12

ps
1. Думаю если бы Witschi опубликовали свои алгоритмы замера амплитуды, вероятно было бы некоторое разочарование, так что этого ожидать не приходится

Мне тоже не известны их алгоритмы. Дизассемблировать их код, на морально устаревшем процессоре (Z80) мне жуть как не хотелось. Да и вообще, разбираться в чужих программах - этот тот еще гемор. Тут свой проект отложишь на полгода, а потом сидишь, тупишь и не можешь разобраться в своем же коде... )) Но, просто глядя не схемотехнику прибора, мне стало понятно, какими вводными данными располагает процессор, и какой максимум информации можно из них вытащить. Собственно, алгоритм "на пальцах" я описал выше. Отсюда и отталкивался.

[Armer]

Сообщение от victor_12

Посмотрел руководство Witschi, там говорится, что амплитуда определяется по 3-му наиболее сильному звуку, без подробностей.

В первом сообщении этой темы есть ссылка на pdf-документацию к прибору. В нем есть формула для определение амплитуды. Взята из какой-то отечественной книжки по ремонту часов 50-летней давности.

Учитывая, что скорость вращения баланса не постоянна, и имеет минимальное значение на пиках амплитуды, метод видеосъемки для определения амплитуды вполне жизнеспособен. Но считаю его оправданным, даже в современных реалиях, имея миниатюрные видеокамеры и вычислительные мощности. Согласитесь, это отдельный "видео-микрофон" для жесткого крепления механизма, это компьютер с достаточными мощностями для видеозахвата и ПО для распознавания 2, 3 и 4-спицевых балансов и вычисления угла поворота. Ну хорошо, количество спиц можно вбить вручную ) А если все это делать "на глазок" в программах видео-монтажа, так это уйма времени на ручную обработку, а точность будет соизмеримой с традиционным способом.
Ну и главный минус - необходимость вскрытия механизма.

Еще в 2011 году поднимался вопрос об амплитуде баланса. Кажется, здесь я этот момент не освещал подробно, но Бабанину личкой отправил такое видео со следующим комментарием:

Видео снято со скоростью 600 кадров в секунду. Воспроизведение - 30 к/с. Замедление в 20 раз. Прошу прощения за плохое освещение Тем не менее, на CIMG0231.MOV хорошо видно, что баланс делает разворот чуть больше 600° (5 секторов по 120°). Отсюда получаем амплитуду 300° (+2..5°).
Далее на фото результаты теста без каких-либо подгонов и подстроек. Показания амплитуды болтались в диапазоне 296..301°.

Как я уже говорил, реперная точка в идеале должна находиться в самом начале 3-го импульса. Здесь она расположена чуть дальше. Это немного занижает показания амплитуды.

Ссылка на видео: https://vk.com/video_ext.php?oid=297...b55c7ae0028472
Снято на старенький фотоаппарат Casio EX-F1

[victor_12]

>Расскажу, как это происходит. Как говорится, чертеж - язык инженера, но, прошу прощения, тут я без картинок. Поэтому будет много слов. Надеюсь, интересующиеся поймут ...

Спасибо за супер подробный ответ.
Единственно хочу обратить Ваше внимание на систему взаимозависимых предположений о форме сигнала которые сделаны в алгоритме. Собственно они определяют область применения. Далее как Вы вообще представляете себе эту самую область примения?
На Вашем месте я бы просто постарался ее определить, типа подавал бы на вход сигнал максимально разноообразный, включая механизмы старые, изношенные, со слабыми пружинами и тд. и смотрел выполняются эти условия или нет, и если амплитуда вычисляется то какая. Вот примерно такое исследование было бы интересно сделать, и на основе оценить устойчивость алгоритма. Но это конечно только личное мнение коллекционера, которому прибор не для заработка, а для диагностики интересных механизмов редко в идеальном состоянии. Если говорить про рынок, то на нем полно китайских клонов Witschi с которыми люди работают, это вобщем примитивные приборы конкурировать с которыми вероятно мало смысла.
В части "связь с интернетом, автоматический заказ деталей" и т.д., примерно так обслуживают самолеты и пр. специальную разную технику. Приходилось также видеть довольно продвинутые системы обслуживания автомобилей, когда камера смотрит что делает мастер, система распознает и дает голосом типа инструкции что дальше делать, в том числе по заказу деталей. К ситуации с часами это все мало относится по многим причинам, в том числе поиск деталей для старых часов сложен и может занимать типа много недель и даже лет. А вот упомянутую книжку Вы таки имейте в виду, типа остров сокровищ по анализу кривых биения. Интересно что служебная инструкция к хронометрам Hamilton, которые типа широко использовались во флоте и не только, тоже содержит подобную главу, но по деталям так примерно 10% информации которая есть в этой книжке.

[Armer]

Область применения данных приборов - обслуживание механических часов, и преимущественно, наручных. И принцип их работы, в большинстве своем, весьма однотипен. Для чего мне подавать на вход "максимально разнообразный" сигнал, если сейчас используется 2-3 основных вида спуска (штифтовый, анкетный и коаксиальный), которые производят вполне определенный шум, в силу своей конструктивной особенности? А для совсем уж экзотических часов, или проблемных часов, даже Witschi добавил в свои продвинутые приборы опцию отключения измерения выкачки и амплитуды, чтобы прибор не тупил и не сыпал ошибками, а молча мерил бы только точность хода ) Я тоже такое сделал. Но если вы мне покажите осциллограммы Шпиндельного, Дуплексного или Цилиндрового спусков, я был бы очень признателен, самому интересно ) И сделал бы более универсальные алгоритмы. Только нужно ли это? Если не ошибаюсь, эти виды спуска применяются на маятниковых часах, там амплитуду никто не мерит. Да и "микрофоны" используются другие.

Я не пытаюсь разводить спор ради спора. Просто, я за объективную критику. Если скажете, что надо добавить ту или иную функцию (вот конкретно), то я, конечно же, рассмотрю предложение. А предлагать попробовать что-то там подать и посмотреть, что будет - ну, это не серьезно )

[victor_12]

>Поймите, вам не нужно производить никаких преобразований Фурье или иных сложных расчетов.


Действительно преобразование Фурье хорошая вещь, но вероятно здесь бесполезная.

Что можно было бы сделать в этой связи
1. Осреднение для всей серии соответствующей полному обороту анкерного колеса (т.е. между оборотами), ввиду слегка разной формы и состояния зубцов (часто 15, бывает также 21) осреднять последовательно не очень хорошо. Результат средний сигнал с 15/21 пачками импульсов подобных показанному Вами но таки заметно индивидуальными по форме.
2. Параметризация приближенной (теоретической) модели сигнала, не знаю как это сделать, но думаю что таки можно.
3. Определение наиболее близких значений этих параметров для данной выборки, это обычно делается как метод наименьшей суммы квадратов отклонений (м.н.к.)
4. Обновление сделанных оценок параметров с учетом каждой новой замеренной серии, тоже хорошо известно как это делать.
5. Оценка амплитуды на основе этих самых параметров, которые естественно сначала надо выбрать для теоретической модели.

Чтото в этом духе, написано конечно за 5 минут, могут быть неточности и пр. просто хотелось об`яснить что не Фурье имелось в виду.
ps
п.4 обычно делается как фильтр Калмана

>Для чего мне подавать на вход "максимально разнообразный" сигнал, если сейчас используется 2-3 основных вида спуска (штифтовый, анкетный и коаксиальный), которые производят вполне определенный шум, в силу своей конструктивной особенности?

Вопрос вполне законный.
Имелось в виду что в реальных условиях сигнал даже одного анкерного спуска сильно отличается в зависимости от состояния механизма. Это то что я вижу на своем microset, а не общие разговоры за жизнь.
Причем чем хуже ситуация, тем выше ценность прибора, если он способен дать разумную оценку. Бывают разные случаи, например при слишком сильной пружине амплитуда не остается постоянной (over banking). Баланс разгоняется, затем доходит до ограничителей (pins), механизм останавливается и все начинается по новой, как пример не тривиального поведения. Короче для простых случаев и китайский клон вполне годится, но по-настоящему нужен прибор именно для слжных случаев, а такового в общем не видно пока. Конечно все imho, у Вас естественно могут быть свои приоритеты и ограничения.

[Vasiok]

Приветствую.
Здорово, что Armer изготавливает прекрасный прибор, жаль, что так долго.
Судя по ветке многие разочаровались в ожидании выпуска.
Представляю как много нюансов в работе прибора, в совершенствовании которого
можно тратить немеряно времени. Поэтому было бы здорово выпустить основную модель, а потом
обновлять через флэшку. В реальном использовании было бы наверное проще выявлять нюансы и на основании опыта использования корректировать программный код и алгоритмы работы. Ну или как там это называется
Желаю вам успеха! Всем успеха!