В ПНИПУ разработали метод, повышающий точность работы сенсорных устройств
Подход, позволяющий повысить надежность, скорость реакции и точность оборудованного сенсорным экраном прибора, который предназначен для работы в сложных условиях эксплуатации, создали специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), 17 декабря сообщила пресс-служба вуза.
Разнообразные устройства с сенсорными экранами в настоящее время активно используются в промышленности, медицине, военной технике и бытовой электронике. Такой экран обеспечивает простой и быстрый способ ввода информации в устройство.
Сложности возникают при эксплуатации сенсорных экранов в агрессивных условиях, таких как в цехах механической обработки, литейных, кузнечных и др., на железнодорожном транспорте, в сельскохозяйственных и некоторых других помещениях, где на экраны воздействуют высокие температуры, влажность, пыль и механические нагрузки, приводящие к некорректной работе сенсорных устройств.
Ошибки возникают из-за неправильной интерпретации вычислительной системой устройства информации, поступающей с экрана. Поэтому для устройств, работающих в сложных условиях, необходимы специальные алгоритмы идентификации точки касания экрана, которые обеспечат заданную точность локализации и высокое быстродействие приборов.
Учеными ПНИПУ был разработан эффективный метод создания вычислительной системы сенсорного устройства, использующего звуковую волну от касания для определения места этого касания, обеспечивающий данные требования.
Существующие акустические устройства, которые фиксируют звук от касания, не дают нужную точность определения точки нажатия. Либо она слишком мала, либо чувствительность системы слишком велика и приводит к ложным срабатываниям и ошибкам при идентификации координат точки касания.
Основной разработчик сенсорного устройства и его вычислительной системы, ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ аспирант Алексей Козин рассказал о предложенном методе:
«Этапы создания нашей вычислительной системы включают в себя анализ условий, в которых будет эксплуатироваться сенсорный экран (помещение, открытый воздух, море, пустыня), а также допустимый размер устройства, необходимую точность и скорость работы. Уже на основе этой информации подбираются подходящие материалы, не поглощающие звуковые волны, и рассчитывается скорость звука в них».
Разрабатывая модель экрана, специалисты Пермского Политеха определили оптимальное расположение устройств, регистрирующих звук. Оказалось, что если они будут помещены по краям экрана, в его неактивной части, можно добиться точности локализации места касания в 100%.
Предлагаемый учеными метод разработки вычислительной системы учитывает все параметры экрана — его габариты, материал, а также заданные точность локализации касания, скорость отклика и чувствительность.
«Мы используем комплексный подход, который включает разработку математической модели функционирования сенсорного устройства, создание способа локализации места касания, компьютерное моделирование, программную реализацию для управляющего микроконтроллера и проведение экспериментов на опытном образце», — пояснил научный руководитель проекта, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук Владимир Фрейман.
С помощью разработанного политехниками метода можно быстро и эффективно создавать вычислительные системы для устройств с акустическими сенсорными экранами. Он позволяет разработчикам получить надежное, быстродействующее и обеспечивающее точность локализации касания сенсора в сложных условиях эксплуатации устройство.
Данный метод будет полезен предприятиям в области промышленной электроники. Заинтересованность в его апробации уже выразило ПАО «Пермская научно-производственная приборостроительная компания».
Результаты исследования предложенного метода разработчики представили в статье, опубликованной в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления», № 4, 2024 год.
