Повышение точности и качества акустических сенсорных устройств.

Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления».

Основная функция сенсорных устройств заключается в определении точки касания экрана, как, например, это происходит в наших смартфонах. Однако при использовании аналогичных технологий в тяжелых промышленных условиях — на производствах, в химических лабораториях, в сельском хозяйстве и в управлении различной техникой — на них влияют различные погодные условия, химикаты, температура, влажность и пыль. Эти факторы могут вызывать сбои в работе сенсорного оборудования и его некорректное функционирование.

Поэтому для их использования в подобных условиях необходимо разработать инновационные алгоритмы и модели, которые бы обеспечили требуемую точность определения точки касания экрана и высокую скорость работы устройств.

Ученые Пермского Политеха занимаются созданием устройства, которое для определения места касания использует звуковые волны, распространяющиеся по поверхности сенсорного экрана. Вычислительная система является одной из ключевых частей его качественного функционирования. Политехники предлагают эффективный метод ее разработки, который позволит всему устройству надежно работать в различных агрессивных средах.

Акустические устройства, фиксирующие звук от касания, часто не обеспечивают необходимой точности в определении места нажатия. Точность может быть недостаточной или система слишком чувствительной, что приводит к ложным срабатываниям и ошибкам в идентификации координат точки касания.

«Этапы создания нашей вычислительной системы включают анализ условий, в которых будет эксплуатироваться сенсорный экран (помещение, открытый воздух, море, пустыня), а также допустимые размеры устройства, необходимую точность и скорость работы. На основе этой информации подбираются подходящие материалы, не поглощающие звуковые волны, и рассчитывается скорость звука в них», – поделился Алексей Козин, аспирант, ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, основной разработчик сенсорного устройства и его вычислительной системы.

При моделировании экрана политехники определили оптимальное расположение устройств, которые регистрируют звук. Если разместить их в неактивной части сенсора (по краям), точность локализации места касания достигает 100 процентов.

Метод, предложенный учеными, при разработке вычислительной системы позволяет учитывать все необходимые параметры – размеры, материал экрана, точность локализации касания, скорость отклика и чувствительность.

«Мы применяем комплексный подход, который включает разработку математической модели функционирования сенсорного устройства, создание метода локализации места касания, компьютерное моделирование, программную реализацию для управляющего микроконтроллера и проведение экспериментов на опытном образце», – рассказывает Владимир Фрейман, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук, научный руководитель проекта.

Разработанный учеными ПНИПУ метод может быть эффективно использован для создания вычислительных систем акустических сенсорных устройств широкого спектра применения. Его реализация позволяет повысить надежность, быстродействие и точность локализации сенсора в сложных условиях эксплуатации. Эта разработка может быть востребована на промышленных предприятиях Пермского края и не только, в частности, в ее апробации заинтересовано ПАО «ПНППК».