Сенсорные устройстваАктивно применяют в промышленности, медицине, оборонной отрасли и бытовой электронике. Это функциональный и удобный способ ввода информации. Однако при эксплуатации сенсорных экранов в агрессивных условиях, например, на машиностроительном производстве, в сельскохозяйственной или железнодорожной технике, воздействуют высокие температуры, влажность, пыль и механические нагрузки, из-за чего они работают некорректно. Поэтому в современных реалиях, помимо новых конструкций сенсорных устройств, нужны инновационные подходы к проектированию «мозгов» прибора – их вычислительных систем. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный метод создания вычислительной системы сенсорного устройства, который использует звуковую волну для определения места касания. Реализация подхода повысит надежность, скорость реакции и точность прибора даже в сложных условиях эксплуатации.
Модель сенсорного экрана, воспринимающая звуковые колебания при прикосновении.
Статья опубликована в журналеЖурнал «Вестник ПНИПУ». Электрика, информационные технологии, системы управления. Выпуск 4, 2024.
Главная задача сенсорных устройств – находить точку прикосновения к экрану, например, так функционируют смартфоны. Но применение такой же технологии в сложных производственных условиях, на заводах, в химических лабораториях, в сельском хозяйстве и при управлении техникой сталкивается с проблемами. Внешние факторы, такие как погода, химические вещества, температура, влажность и пыль, могут вызывать сбои и неправильную работу сенсорного оборудования.
Для функционирования в таких условиях необходимы новые алгоритмы и модели распознавания точки касания экрана, гарантирующие заданную точность определения координат и высокую скорость работы устройств.
В Пермском Политехническом институте разрабатывают устройство для определения места касания сенсорного экрана с помощью фиксирования звуковых волн, распространяющихся по его поверхности. Для качественной работы устройства необходима вычислительная система, разработка которой является важной задачей для политехников. Предложенный метод позволит всему прибору функционировать надежно в агрессивных средах.
Эти акустические устройства, работающие по принципу фиксации звука от прикосновения, не обеспечивают требуемую точность определения точки нажатия. Точность может быть недостаточной или система слишком чувствительна, что приводит к ложным срабатываниям и ошибкам в определении координат точки касания.
Создание вычислительной системы предполагает анализ эксплуатационных условий сенсорного экрана: помещение, открытый воздух, море или пустыня. Важны также размеры устройства, точность и скорость работы. На основе этих данных подбирают материалы, не поглощающие звуковые волны, и рассчитывают скорость звука в них. Аспирант, ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Алексей Козин является основным разработчиком сенсорного устройства и вычислительной системы. .
При симуляции экрана политочного устройства удалось определить оптимальное размещение датчиков звука. Установка их на незадействованных участках сенсора (на краях) обеспечивает точность определения точки касания в 100%.
Ученые предлагают метод разработки вычислительной системы, учитывающий габариты, материал экрана, точность локализации касания, скорость отклика и чувствительность.
Применяется комплексный подход, включающий разработку математической модели работы сенсорного устройства, определение местоположения касания, компьютерное моделирование, программирование для управляющего микроконтроллера и проведение испытаний на опытной модели. Профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук, Владимир Фрейман является руководителем проекта.
Ученые ПНИПУ разработали метод, эффективно применяемый для создания вычислительных систем акустических сенсорных устройств разных назначений. Реализация метода повышает надежность, быстродействие и точность локализации сенсора в сложных условиях работы. Разработку могут использовать промышленные предприятия; ее апробация интересна ПАО «ПНППК».
Источник информации и фото — пресс-служба ПНИПУ.