Исследование возможности создания на основе современного смартфона измерительной системы для оценки параметров перемещения объекта
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2021-3-88-94Ключевые слова:
высокоскоростная видеосъемка, измерительная система, параметры перемещения объекта, имитаторАннотация
При изучении разнообразных быстропротекающих процессов в настоящее время широко применяют высокоскоростную съемку. Основным сдерживающим фактором для ее дальнейшего распространения остается высокая стоимость необходимого оборудования. При этом современные мобильные устройства (в том числе смартфоны) постоянно совершенствуются, некоторые модели оснащены видеокамерами с высокой скоростью записи - 1000 кадров/с и выше. В статье исследуется возможность создания на основе одной из современных моделей смартфонов измерительной системы для оценки параметров перемещения объектов. Приведена структурная схема системы, создан макет подобной системы. Для проверки работоспособности созданного макета системы было разработано программно-аппаратное средство имитации движения объекта на платформе Arduino Uno с двигателем и кареткой, перемещающейся по направляющим. Приведены графики изменения координаты и скорости объекта, полученные с использованием программы Tracker 5.1.5. Выполнена теоретическая оценка погрешности определения скорости объекта с помощью реализованного макета системы. Кроме того, выполнена оценка диапазона скоростей объекта, которые можно измерять посредством созданной системы, а также диапазона допустимых перемещений объекта. Результаты проведенных экспериментов доказывают возможность создания на основе рассмотренной модели смартфона измерительной системы для оценки скорости движущихся малых объектов с определенными ограничениями. При этом для создания полноценной измерительной системы, не требующей дополнительной обработки получаемого видеоизображения на ПК и способной осуществлять расчет нужных результатов непосредственно по окончании процесса измерения, необходима разработка собственного программного обеспечения, что целесообразно делать с использованием существующих свободных библиотек.Библиографические ссылки
Информационно-измерительный комплекс для исследования процессов плавления и переноса электродного металла при дуговой сварке / С. В. Болотов, А. В. Хомченко, А. В. Шульга, Е. Л. Болотова // Вестник Брянского государственного технического университета. 2020. № 6 (91). С. 4-11. DOI:10.30987/1999-8775-2020-6-4-11.
Орлов М. Ю., Богомолов Г. Н. К пробитию однородных и двухслойных стальных пластин с ударником с закругленной головной частью // Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики : Международная молодежная научная конференция, 2018. С. 310-312.
Оптические исследования динамики развития водяной струи высокого давления / И. А. Знаменская, Д. А. Нерсесян, Н. Н. Сысоев, Е. Ю. Коротеева, Я. Н. Ширшов // Вестник Московского университета. Серия 3. ФИЗИКА. АСТРОНОМИЯ, 2016. № 4. С. 68-75.
Иордан В. И., Кобелев Д. И., Астахов Е. С. Диагностика распределенных параметров гетерогенного газотермического потока методами обработки потока изображений при высокоскоростной видеосъемке // Параллельное программирование и компьютерное моделирование процессов и явлений в естественнонаучных областях с использованием параллельных вычислений. Высокопроизводительные вычислительные системы и технологии. 2019. Т. 3, № 1. С. 89-93.
Осипенко Е. В., Султонова К. Б. Высокоскоростная съемка гортани как метод оценки вибраторных характеристик голосовых складок // Российская оториноларингология. 2013. № 4. С. 98-102.
Петухов К. Ю. Алгоритмы обработки аналоговых сигналов при цифровых измерениях в информационно-измерительных системах для стрелкового оружия : дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2003.
Афанасьева Н. Ю. Информационно-измерительная система на основе световых экранов для испытаний стрелкового оружия : дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2003.
Афанасьев В. А. Совершенствование моделей и программно-аппаратных средств для контроля изделий по внешнебаллистическим параметрам : дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2013.
Афанасьев В. А., Лялин В. Е. Проектирование информационно-измерительных систем на основе световых мишеней для контроля изделий стрелкового оружия по внешнебаллистическим параметрам : монография. Ижевск : Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2020. 364 с.
Казаков С. В. Разработка и исследование информационно-измерительной системы на основе акустических мишеней для испытаний стрелкового оружия на открытой местности: дис. … канд. техн. наук. Ижевск, 2002.
Коновалов А. А., Николаев Ю. В. Внешняя баллистика. М. : ЦНИИ информации, 1974. 228 с.
Шкворников П. Н., Платонов Н. М. Экспериментальная баллистика. М. : Оборонгиз, 1953. 392 с.
Вдовин А. Ю. Средства имитации для автоматизированных систем, применяемых при испытаниях стрелкового оружия // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2021. Т. 21, вып. 2. С. 246-258. DOI: 10.18500/1816-9791-2021-21-2-246-258.
Писарев С. А., Чирков Д. В., Федорова Е. А. Анализ аберраций и способов минимизации их влияния на результаты исследований быстропротекающих динамических процессов с использованием видеокамеры высокоскоростной съемки // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2020. Т. 23, № 4. С. 6-15. DOI: 10.22213/2413-1172-2020-4-6-15.
Чирков Д. В., Федорова Е. А. К вопросу определения характеристик движения объекта на основе высокоскоростной видеосъемки // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 1. С. 53-63. DOI: 10.22213/2413-1172-2021-1-53-63.
