Модель пермских ученых позволит акустическим сенсорным экранам точнее распознавать касания
Сенсорные экраны используются не только в повседневной жизни, но даже на нефтяных и химических производствах, в шахтах и космических кораблях. Однако в таких неблагоприятных условиях их работа затруднена, поскольку они плохо переносят вибрации, влагу, пыль и повреждения: экран начинает хуже реагировать на касание, что затрудняет использование устройства. Ученые из Пермского Политеха нашли способ, как улучшить работу сенсорных устройств даже в агрессивных средах.
Статьи опубликованы в журнале «Вестник ПГТУ. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы» и сборнике трудов международной научно-практической конференции «Современное программирование», (Нижневартовск, 2024). Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В современном мире сенсорные экраны превратились в универсальный инструмент управления для самых разных устройств – мобильных телефонов, планшетов, компьютеров и терминалов. Постепенно вытесняя традиционные средства ввода данных, такие как клавиатуры и мыши, сенсорные технологии находят все более широкое применение не только в повседневной жизни, но и в профессиональной деятельности. Их сфера использования огромна: от забоев угольных шахт, химических производств, нефтяных баз, сталелитейных цехов и морских кораблей до информационных терминалов под открытым небом, медицинского оборудования и космических кораблей.
При попадании влаги, пыли, из-за механических повреждений и вибраций экраны часто начинают работать некорректно, что мешает пользоваться устройством – например, когда под дождем телефон начинает хуже реагировать на касания, только в промышленных масштабах такие неблагоприятные условия возникают намного чаще.
Существуют разные технологии функционирования таких экранов. В устройствах, которые работают в агрессивных средах (например, открытое море, пустыня или терминалы быстрой оплаты, размещенные на улице) используют в основном резистивные или емкостные технологии: первые работают от любого нажатия (палец, перчатка, ручка), вторые – только от пальца. Но зачастую они либо являются дорогими, либо недостаточно надежными.
Ранее учеными Пермского Политеха был предложен сенсорный экран, основанный на регистрации звуковых волн, которые возникают при соприкосновении с панелью. Когда пользователь нажимает на панель, звук распространяется по материалу и улавливается микрофонами, расположенными на поверхности. Зная его скорость и время прихода сигнала к каждому акустическому датчику, можно точно вычислить координаты касания. Но это сложная задача.
Существующие методы локализации звука в пространстве не всегда удобны: одни требуют слишком много микрофонов, другим нужны специальные датчики из особых материалов. При этом большинство решений обеспечивает четкое определение положения с точностью до одного метра, тогда как для корректной работы сенсорных экранов необходимы значения в миллиметрах.
Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель, которая поможет определять место нажатия с высокой эффективностью. Она преобразует данные, зарегистрированные микрофонами, в координаты точки касания.
– Система определяет место в масштабе миллиметра, что важно для устройств разного спектра назначения. Технология устойчива к механическим воздействиям, пыли и влаге, так как не зависит от дополнительных элементов, которые легко выходят из строя. Для работы достаточно всего трех микрофонов, что снижает стоимость устройства – поясняет Алексей Козин, аспирант, ассистент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ.
Численную модель проверили двумя способами: в среде моделирования SciLab, а также в программе, которую ученые написали специально для этой задачи.
– Эксперименты показали, что для достижения наилучших результатов нужно размещать микрофоны как можно дальше от центра – например, в виде треугольника, один из углов которого равен 90°, то есть по углам экрана, если он сам имеет форму прямоугольника. Важной особенностью ее реализации является настройка параметров для вычислений, что обеспечивает близкую к 100% вероятность точного определения места касания, – рассказывает Владимир Фрейман, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ, доктор технических наук.
Кроме того, модель позволяет сократить количество вычислений до 2-4 циклов, что делает систему быстродействующей. Ученые также обнаружили, что начальное приближение для расчетов предложенный системы уравнений численными методами лучше всего задавать в центре экрана для достижения точности локализации с погрешностью не более 0,1 миллиметра.
Новые модели открывают перспективы для создания сенсорных устройств, способных работать в экстремальных условиях — от промышленных цехов до открытых пространств. Эта технология будет полезна для использования в робототехнике, промышленности, изделий специального назначения и других областях, где требуется долговечность, высокая надежность и точность.
Telegram 
Дзен 
VK Пяти постов на одну тему достаточно, чтобы сформировать мнение. Новое исследование показало, что убеждения в соцсетях фиксируются быстрее, чем включается критическое мышление.
Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Наскальное искусство палеолита — большая редкость для Британии, а рисунки в пещере Бейкон-Хоул, открытые в 1912 году, почти 100 лет считались природным явлением. Международная группа исследователей не только повторно обнаружила эту панель, но и с помощью химического анализа пигмента доказала ее антропогенное происхождение и возраст около 17 тысяч лет, вернув находке статус одного из древнейших памятников символической деятельности человека на Британских островах.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно