Preceding rule induction with instance reduction methods

A new prepruning technique for rule induction is presented which applies instance reduction before rule induction. An empirical evaluation records the predictive accuracy and size of rule-sets generated from 24 datasets from the UCI Machine Learning Repository. Three instance reduction algorithms (Edited Nearest Neighbour, AllKnn and DROP5) are compared. Each one is used to reduce the size of the training set, prior to inducing a set of rules using Clark and Boswell's modification of CN2. A hybrid instance reduction algorithm (comprised of AllKnn and DROP5) is also tested. For most of the datasets, pruning the training set using ENN, AllKnn or the hybrid significantly reduces the number of rules generated by CN2, without adversely affecting the predictive performance. The hybrid achieves the highest average predictive accuracy

Nonlinear oscillator model reproducing various phenomena in the dynamics of the conduction system of the heart

A dedicated nonlinear oscillator model able to reproduce the pulse shape, refractory time, and phase sensitivity of the action potential of a natural pacemaker of the heart is developed. The phase space of the oscillator contains a stable node, a hyperbolic saddle, and an unstable focus. The model reproduces several phenomena well known in cardiology, such as certain properties of the sinus rhythm and heart block. In particular, the model reproduces the decrease of heart rate variability with an increase in sympathetic activity. A sinus pause occurs in the model due to a single, well-timed, external pulse just as it occurs in the heart, for example due to a single supraventricular ectopy. Several ways by which the oscillations cease in the system are obtained (models of the asystole). The model simulates properly the way vagal activity modulates the heart rate and reproduces the vagal paradox. Two such oscillators, coupled unidirectionally and asymmetrically, allow us to reproduce the properties of heart rate variability obtained from patients with different kinds of heart block including sino-atrial blocks of different degree and a complete AV block (third degree). Finally, we demonstrate the possibility of introducing into the model a spatial dimension that creates exciting possibilities of simulating in the future the SA the AV nodes and the atrium including their true anatomical structure.J. J. Żebrowski, K. Grudziński, T. Buchner, P. Kuklik, J. Gac, G. Gielerak, P. Sanders, and R. Baranowsk

Assembling of bearing sleeve on ship propulsion shaft by using EPY resin compound

This paper presents an original novel solution of the problem of assembling a large bearing sleeve (of about 1000 mm in diameter) on ship propulsion shaft by using EPY resin compound. The problem is discussed on the concrete example dealing with a ship under repair. Design project of assembling the sleeve on the shaft by using the resin compound, model research on its casting process as well as assembling technology of the sleeve on the shaft, are presented and a practical way of realization of the project in conditions of a Chinese ship repair yard, is also highlighted. During more than three-year-long operation the solution has standed the test of time without any complaint

The PM-M prototype selection system

In this paper, the algorithm, realizing the author’s prototype selection method, called PM-M (Partial Memory - Minimization) is described in details. Computational experiments that have been carried out with the raw PM-M model and with its majority ensembles indicate that even for the system, for which the average size of the selected prototype sets constitutes only about five percent of the size of the original training datasets, the obtained results of classification are still in a good statistical agreement with the 1-Nearest Neighbor (IB1) model which has been trained on the original (i.e. unpruned) data. It has also been shown that the system under study is competitive in terms of generalization ability with respect to other well established prototype selection systems, such as, for example, CHC, SSMA and GGA. Moreover, the proposed algorithm has shown approximately one to three orders of magnitude decrement of time requirements with respect to the necessary time, needed to complete the calculations, relative to the reference prototype classifiers, taken for comparison. It has also been demonstrated that the PM-M system can be directly applied to analysis of very large data unlike most other prototype methods, which have to rely on the stratification approach

Selection of prototypes with the EkP system

A new system for selection of reference instances, which is called the EkP system (Exactly k Prototypes), has been introduced by us recently. In this paper we study suitability of the EkP method for training data reduction on seventeen datasets. As the underlaying classifier the well known IB1 system (1-Nearest Neighbor classifier) has been chosen. We compare generalization ability of our method to performance of IB1 trained on the entire training data and performance of LVQ, Learning Vector Quantization, for which the same number of codebooks has been chosen as the number of prototypes selected by the EkP system. The comparison indicates that even with only a few prototypes which have been chosen by the EkP method on nearly all seventeen datasets statistically indistinguishable results from those given by the IB1 system have been obtained. On many datasets generalization ability of the EkP method has been higher than the one attained with LVQ

Korekcja nieliniowości projektorów w wizyjnym systemie pozycjonowania przedmiotów obrabianych na obrabiarkach sterowanych numerycznie

In several last years a huge expansion of the optical measuring systems in industry and manufacturing is observed. The most advanced systems are the 3D geometry scanning systems based on images captured by cameras. A special group of them use structural light patterns projected onto the scanning surface and observed by the cameras. An appropriate coding and analysis of images allows obtaining any information about shape and size of the scanned object in relatively short period of time. Nevertheless, the 3D scanning accuracy strongly depends on complicated calibration process of the whole system, including a precise calculation of intrinsic and extrinsic parameters and correction of lens distortions both for camera and projector. The structural patterns emitted from the projector include gradients in a specified scale. Thus, using proper algorithms each pixel can be indexed and the precise depth map can be obtained. Using sinusoidal fringes illuminating the scanning surface, performing the linearisation of projector’s response is necessary in order to minimize the distortions of the sinusoidal waves. The correction method turns out to be difficult since the process depends on surface fracture, colour, and reflectivity. In this paper three methods for correction of the projector’s nonlinearity will be presented. The first one assumes a model of the nonlinear characteristics created from the gradient projected on a flat surface. The second approach is based on a series of captured images of scanned object illuminated by linearly increasing light allowing creating an individual correction curve for each pixel. The last method assumes an ideal inverted gamma correction model modified by dynamically changing coefficients calculated for each pixel. The efficiency and limitations of each method depending on the configuration of the system are also discussed in the paper as well as some experimental results obtained in the experimental vision based system for positioning the workpieces on the CNC machines.W ciągu ostatnich kilku lat obserwuje się znaczną ekspansję optycznych systemów pomiarowych w zastosowaniach przemysłowych. Jednymi z najbardziej zaawansowanych są systemy skanowania trójwymiarowego oparte na analizie obrazów zarejestrowanych przez kamery. Szczególną grupę tych metod stanowią algorytmy wykorzystujące oświetlenie strukturalne skanowanej powierzchni znajdującej się w polu widzenia kamery. Stosując odpowiednie kodowanie i algorytmy analizy obrazów możliwe jest pozyskanie informacji dotyczących kształtu i wymiarów skanowanych obiektów w stosunkowo krótkim czasie. Jednakże dokładność skanowania jest silnie uzależniona od złożonego procesu kalibracji całego systemu, włącznie z dokładną kalibracją parametrów wewnętrznych i zewnętrznych oraz korekcją zniekształceń układów optycznych zarówno kamer, jak również projektorów. Wzorce strukturalne wyświetlane przez projektory mają charakter gradientowy dla ustalonej skali, co pozwala na odpowiednie indeksowanie każdego piksela i precyzyjne odtworzenie map głębokości. Zakładając wykorzystanie wzorców sinusoidalnych rzutowanych na skanowaną powierzchnię, konieczna jest linearyzacja odpowiedzi projektorów w celu minimalizacji zniekształceń kształtu sinusoidy. Dobór metody korekcji nie jest jednak oczywisty ze względu na zależność od gładkości, koloru czy też połyskliwości powierzchni. W artykule zaprezentowano trzy metody korekcji nieliniowości charakterystyk projektorów. Pierwsza z nich wykorzystuje model charakterystyki projektora utworzony na podstawie obserwacji światła gradientowego na płaskiej powierzchni. Druga metoda jest oparta na serii zdjęć pozyskanych dla liniowo narastającego natężenia światła, co pozwala na stworzenie niezależnej krzywej korekcji dla każdego piksela. Ostatnia z metod wykorzystuje model idealnej odwrotnej charakterystyki gamma modyfikowany przez zmienne współczynniki wyznaczane w sposób dynamiczny dla każdego piksela. W pracy porównano również efektywność i ograniczenia każdej z metod w zależności od konfiguracji systemu, jak również przedstawiono wyniki eksperymentalne uzyskane z wykorzystaniem prototypowego wizyjnego systemu pozycjonowania przedmiotów obrabianych na obrabiarkach CNC

Badania charakterystyk odkształceń podkładek fundamentowych stosowanych w posadawianiu ciężkich maszyn i urządzeń. Część I. Podstawy teoretyczne i badania podkładki stalowej

This paper presents a description and results of experimental studies of normal deformations occurring in foundation chocks made of steel and epoxy resin, used in the so-called rigid seatings (mountings) of heavy machines and devices on foundations. The studies carried out have shown that these kinds of seatings are not perfectly rigid. In both cases there are significant normal deformations which play an important role in the foundation bolted connections of machines and devices. These deformations should not be neglected in strength and dynamic analysis of these objects. Mechanisms and characteristics of the deformations occurring in the examined chocks made of steel and resin are different in terms of quality and quantity. These differences are important because they have a major impact on the technical and functional quality of the seating. The studies show that the foundation chocks cast of resin provide a better technical solution which ensures greater reliability and durability of the mounted objects. The entire elaboration consists of two parts, constituting separate publications. Part I describes first the technical and scientific aspects of the so-called rigid seatings (mountings) of machinery on foundations, and then the method and results of experimental studies carried out for a steel foundation chock, traditionally used for this purpose. Part II contains a description and results of similar studies carried out for a foundation chock cast of resin. Subsequently, a comparative analysis of the test results of two chocks was made and demonstrated why the foundation chocks cast of resin fulfill their tasks better than the traditionally used metal chocks.W pracy przedstawiono założenia i analizy wyników doświadczalnych badań odkształceń normalnych podkładek fundamentowych, wykonanych ze stali oraz tworzywa epoksydowego, stosowanych w tzw. sztywnych posadowieniach ciężkich maszyn i urządzeń na fundamentach. Przeprowadzone badania w warunkach obciążeń dynamicznych wykazały, że występujące w tych posadowieniach połączenia maszyny z fundamentem nie są doskonale sztywne. W obu wypadkach występują znaczące odkształcania normalne, które odgrywają istotną rolę w fundamentowych złączach śrubowych maszyn i urządzeń. Występujące mechanizmy odkształcania oraz ich charakterystyka w badanych podkładkach ze stali oraz tworzywa różnią się pod względem jakościowym i ilościowym. Różnice te są istotne, ponieważ mają zasadniczy wpływ na techniczną i użytkową jakość posadowienia. Analiza wyników badań wskazuje, że podkładki fundamentowe odlewane z tworzywa stanowią lepsze rozwiązanie techniczne. Zapewniają większą niezawodność i trwałość posadowionym obiektom. W części I omówiono techniczne i naukowe aspekty dotyczące sztywnych posadowień maszyn na fundamentach, także metodę i wyniki doświadczalnych badań wykonanych dla stalowej podkładki fundamentowej, stosowanej tradycyjnie do tego celu. Część II zawiera opis i wyniki tych badań dla podkładki fundamentowej odlanej z tworzywa. Dokonano analizy porównawczej wyników badań obydwóch podkładek i wykazano, dlaczego podkładki fundamentowe odlewane z tworzywa lepiej spełniają swoje zadania od tradycyjnie stosowanych podkładek metalowych

Wpływ mikrodrgań normalnych w kontakcie na ruch ślizgowy ciała stałego

The paper shows results of some simulation studies on: (i) normal contact micro-vibrations in a simple model of a friction system and (ii) the influence of such vibrations upon reduction of friction forces in the system. A model of friction contact with two degrees of freedom is adopted, considering non-linear normal contact flexibility of rough surfaces acting on each other. The mechanisms which cause the reduction of the friction force are investigated and described. It is proved that the main cause of the decrease of the friction force, if normal contact micro-vibrations are present, is due to certain dynamic processes taking place within the contact region. This decrease is not due to lower values of the friction coefficient, nor lower mean values of the normal reaction and real contact area, as it is often quoted in many publications.W artykule przedstawiono wyniki symulacyjnych badań mikrodrgań w kierunku normalnym w kontakcie ciał stałych o powierzchniach chropowatych oraz ich wpływu na redukcję siły tarcia. Przyjęto model o dwóch stopniach swobody, uwzględniający nieliniową podatność kontaktową normalną oddziaływujących na siebie powierzchni. Zbadano i opisano mechanizm powodujący zmniejszenie oporu tarcia w kontakcie, w przypadku występowania w nim drgań normalnych. Wykazano, że główną przyczyną redukcji oporu tarcia w takim przypadku są pewne procesy dynamiczne występujące w kontakcie, a nie spadki wartości współczynnika tarcia, ani też średniej wartości reakcji normalnej, jak to się podaje w wielu publikacjach

Węgiel kamienny a międzynarodowy handel morski

A significant part of hard coal production (15–19% in the years 2010–2017, i.e. 1.0–1.3 billion tons per year) is traded on the international market. The majority of coal trade takes place by sea, accounting for 91–94% of the total coal trade. The article discusses the share of coal in international seaborne trade and the largest coal ports. Coal is one the five major bulk commodities (in addition to iron ore, grain, bauxite, alumina, and phosphate rock). In the years 2010–2016, the share of coal in international seaborne trade and major bulk commodities was 36–41% and 11–12%, respectively. Based on the analysis of coal throughput in different ports worldwide, the ports with the largest throughput include the ports of Qinhuangdao (China), Newcastle (Australia), and Richards Bay (South Africa). For 2013–2017, their throughput amounted to a total of 411–476 million tons of coal. The largest coal exporting countries were: Australia, Indonesia, Russia, Colombia, South Africa, and the US (a total of 85% share in global coal exports), while the largest importers are Asian countries: China, India, Japan, South Korea and Taiwan (a 64% share in global imports). In Europe, Germany is the largest importer of coal (54 million tons imported in 2016). The article also discusses the freight costs and the bulk carrier fleet. Taking the price of coal at the recipient’s (i.e. at the importer’s port) into account, the share of freight costs in the CIF price of steam coal (the price of a good delivered at the frontier of the importing country) was at the level of 10–14%. In the years 2010–2016, the share of bulk carriers in the world fleet was in the range of 11–15%. In terms of tonnage, bulk carriers accounted for 31–35% of the total tonnage of all types of ships in the world. The share of new (1–4 years) bulk carriers in the total number of ships on a global scale in the years 2010–2016 was 29–46%.Międzynarodowy rynek węgla kamiennego stanowi fragment jego światowej produkcji (15–19% w latach 2010–2017, tj. 1,0–1,3 mld ton/rok). Główna część międzynarodowych obrotów węgla realizowana jest drogą morską stanowiąc 91–94% ogólnych obrotów handlowych tym surowcem. W artykule skupiono się na omówieniu udziału węgla w światowych morskich przewozach ładunkowych, jak również głównych węglowych portów morskich. Węgiel stanowi jeden z pięciu głównych ładunków masowych suchych wyszczególnianych w statystykach morskich (obok rudy żelaza, zbóż, boksytów i aluminium oraz fosforytów). W latach 2010–2016 udział węgla w strukturze morskich przewozów ładunków w skali globalnej wynosił 36–41%, a w strukturze pięciu głównych ładunków suchych – 11–12%. Z analizy przeładunków węgla w różnych morskich portach świata wynika, że pod względem tonażowym największe przeładunki realizowane są w portach: Qinhuangdao (Chiny), Newcastle (Australia) i Richards Bay (RPA). W latach 2013–2017 przeładunki te rocznie wynosiły w sumie 411–476 mln ton węgla. Największymi eksporterami węgla na świecie są państwa: Australia, Indonezja, Rosja, Kolumbia, RPA i USA (łącznie 85% udziału w globalnym eksporcie węgla), a największymi importerami są głównie kraje azjatyckie: Chiny, Indie, Japonia, Korea Płd. i Tajwan (64% udziału w światowym imporcie). W przypadku Europy największym importerem węgla są Niemcy (w 2016 r. importowały 54 mln ton). W artykule omówiono także koszty frachtu morskiego oraz flotę masowców. Biorąc pod uwagę cenę węgla u odbiorcy (czyli w porcie importera), udział kosztów frachtów w cenie węgla u odbiorcy w ostatnich latach kształtował się średnio na poziomie 10–14%. W latach 2010–2016 udział masowców w światowej flocie zawierał się w przedziale 11–15%, a pod względem tonażowym masowce stanowiły 31–35% (łącznego tonażu wszystkich rodzajów statków na świecie). Udział masowców najmłodszych (1–4-letnich) w ogólnej liczbie statków w skali globalnej w latach 2010–2016 wynosił 29–46%

Increase in the edge detection accuracy for 3D scanning based on fringe patterns

Jedną z najdokładniejszych metod skanowania 3D jest użycie technik fotogrametrycznych z wykorzystaniem światła strukturalnego. Istotnym elementem tego procesu jest detekcja krawędzi wykonywana dla każdego prążka światła widocznego na powierzchni obiektu. Typowa jej dokładność ograniczona wielkością piksela jest często niewystarczająca, a jej poprawa może być uzyskana przestawioną kilkuprzebiegową metodą subpikselową, stanowiącą część wizyjnego systemu pozycjonowania detali na obrabiarkach CNC.One of the most accurate methods of 3D scanning is based on photogrammetry algorithms using the structured light with some fringe patterns. Such light is emitted towards a scanned object and the image analysis of the captured frame is performed. From analysis of the projected pattern changes on the scanned object surface, the depth information can be obtained using the photogrammetry algorithms [7]. One of the most important elements of such scanning is the accuracy of the edge detection which is performed for each line of the projected light pattern. The most popular edge detection methods, such as the Canny algorithm, are often insufficient because of their accuracy limited by the image resolution. For this reason a multi-pass method leading to the sub-pixel accuracy is proposed and verified experimentally. The obtained results are dependent on the noise amount in the image, as shown in Fig. 7. That is why for further experiments calibration of a multi-camera system with more sources of structured light is necessary. The presented method can be used as a part of the video based positioning system for details machined on CNC machines. In order to achieve high accuracy of the measurements, some images of the details with exactly known dimensions obtained by the calibrated multi-camera system should be analysed