Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






С помощью самодельного дальномера и шагами можно измерить только


С помощью самодельного дальномера и шагами можно измерить только........значения расстояний между географическими объектами

Українська література

С помощью самодельного дальномера и шагами можно измерить только........значения расстояний между географическими объектами

Автор: Гость

Не нашли ответ?

Ответить на вопрос

Похожие вопросы

Как работают дальномеры? - PrecisionRifleBlog.com

Поняв, как работают дальномеры, вы сможете более умело использовать их в полевых условиях. Эта статья должна вооружить вас основными принципами.

Лазерные дальномеры

(LRF) работают по одной и той же базовой концепции. При нажатии кнопки дальномер излучает лазерные лучи. Эти лучи отражаются от далеких объектов, а высокоскоростные часы дальномера измеряют общее время, прошедшее с момента выхода лучей из устройства до их возвращения.Поскольку мы знаем, с какой скоростью перемещался луч (скорость света), устройство может просто использовать это измерение времени для расчета пройденного расстояния, а затем отображает расстояние до пользователя.

Хотя все лазерные дальномеры работают по одним и тем же принципам, есть много возможностей для инноваций в деталях реализации. Недавно я рассмотрел 8 лучших лазерных дальномеров, используемых для охоты и стрельбы на дальние дистанции, и был шокирован тем, насколько сильно различались их характеристики.

Производительность дальномера зависит от многих факторов, но вот самые большие различия между дальномерами при использовании их для стрельбы на большие расстояния или охоты. Я коснусь большинства из них более подробно в статье. Особая благодарность Майку из Vectronix за то, что он обсудил это со мной и так много подумал над этим списком.

  • Способность засечь цель - Это означает качественную оптику с правильным увеличением. Вы не сможете определить расстояние до цели, если не можете ее найти.Большинство стрелков выбирают 8-кратное или 10-кратное увеличение. Выполняя полевые испытания дальномеров, мы искали в поле цели с 5-кратным увеличением и думали, что нашли все цели. Однако после повторного поиска с 10-кратным увеличением мы сразу же увидели еще одну цель, которую мы полностью пропустили с 5-кратным увеличением. Но, как я уже упоминал в других постах, действительно хорошее стекло иногда может компенсировать увеличение. Я могу увидеть больше деталей на цели в 2000 ярдов, используя зрительную трубу Leica 45x, чем зрительную трубу Bushnell 60x.Дело в стекле качества и соответствующем увеличении - оба имеют значение , и вы не можете полностью игнорировать то или другое.
  • Способность получать энергию лазера на цель - Это во многом связано с расходимостью луча, которая является описанием того, насколько «сфокусирован» луч. Есть несколько компромиссов между очень малым или большим расхождением луча, о которых мы поговорим позже в этой статье. Также может быть различие в качестве передаваемых лазерных импульсов с точки зрения типа, длины волны и резкости… хотя эти вещи может быть очень трудно определить количественно.
  • Размер апертуры приемника - это размер отверстия в оптике приемника, которая фиксирует обратные показания и отправляет их на фактический датчик. Большая апертура может иметь огромное влияние на то, сколько возвращаемых данных способно собрать устройство, что может позволить устройству работать на больших расстояниях, а также может помочь в разрешении / точности измерений на более коротком расстоянии.
  • Как прибор анализирует результаты - Есть много различий между тем, как дальномеры интерпретируют показания после их получения, и некоторые из них намного умнее других.Старые модели просто отображали первое показание, которое возвращалось на устройство, но многие современные дальномеры используют «многоимпульсную технологию». Этот подход испускает серию из сотен или даже тысяч небольших лазерных импульсов за чрезвычайно короткий период времени. Затем он собирает большой размер выборки показаний, затем анализирует эти результаты, чтобы выявить / игнорировать выбросы (например, кисть, туман, дождь) и с большей уверенностью определить показания, которые вы собираетесь варьировать. Увеличение количества испускаемых лучей также может повысить вероятность того, что вы получите показания небольшой и / или неотражающей цели.Логика и алгоритмы, используемые для определения того, что показывать пользователю, могут иметь большое влияние на то, насколько хорошо работает дальномер.

Расходимость луча - возможность получить лазерную энергию на цели

Расходимость луча, также называемая дисперсией луча, представляет собой угловое измерение (обычно в мил) того, насколько «сфокусирован» лазерный луч. Меньшая расходимость луча обеспечивает большую точность измерения дальности и большее максимальное расстояние в большинстве ситуаций. Для дальномеров аналогичного качества расходимость луча может быть основным показателем эффективности дальномера.Если вы можете сфокусировать 100% лазерной энергии на намеченной цели, у вас будет гораздо больше шансов получить с нее несколько показаний. Однако, если дальномер умен в том, как он анализирует показания, он может компенсировать неидеальную расходимость луча… так что вопреки распространенному мнению, расходимость луча - не единственный фактор, который следует учитывать.

Чтобы понять расходимость луча, представьте, что выстрелите из двух винтовок по цели на расстоянии 1000 ярдов. Одна из этих винтовок в среднем дает 2.5-дюймовые группы на 100 ярдов, а остальные - в среднем ½-дюймовые группы. Что из этого даст вам больше шансов поразить намеченную цель с расстояния 1000 ярдов? Теперь, если вы пытаетесь поразить 12-дюймовую цель на 300 ярдов, любая винтовка должна работать. Но когда вы увеличиваете расстояние (или уменьшаете размер цели), меньшее расхождение становится критическим. То же самое и с расходимостью луча лазерных дальномеров. Если вы нацелены на относительно большие (размером с олени) цели на расстоянии менее 500 ярдов ... вероятно, не нужно беспокоиться о расходимости луча.Но по мере того, как цели становятся все дальше или меньше, расхождение луча быстро становится критичным для точного определения дальности.

Я слышал о расходимости луча, достигающей 4 x 2 мил, а одна модель военного уровня, которую я тестировал, была менее 0,3 мил… так что есть большая разница между . Вот диаграмма, которая показывает, насколько большой может быть разница в расходимости луча на расстоянии 1000 ярдов.

Один из сценариев, в котором очень сильное расхождение луча может быть недостатком, - это попытка определить дистанцию ​​до удаленной цели (т.е.е. не поддерживается штативом). В этом случае движение, вызванное неподдерживаемым положением, может затруднить точное попадание в цель точно сфокусированным лучом. С другой стороны, если бы у вас был луч с большей расходимостью, вам было бы легче поразить цель даже при некотором колебании, а затем полагаться на «ум» дальномера, чтобы определить, что вы намереваетесь измерять в этом большом окне.

Я разговаривал с представителем Vectronix, и мы оба согласны с тем, что расходимость луча около 1.5 x 0,5 мил, вероятно, идеально подходит для целей в диапазоне от 500 до 2000 ярдов, хотя это не твердое правило.

Факторы, влияющие на диапазон измерения

Существует ряд факторов, которые влияют на то, насколько хорошо дальномер может работать, включая свойства цели, атмосферные условия и поддержку дальномера, и все они влияют на максимальную эффективную дальность действия устройства в данном сценарии. Вот очень полезная диаграмма, предоставленная Vectronix, которая иллюстрирует, что это такое:

Когда производители рекламируют дальномер с максимальным диапазоном дальности 1000 ярдов или 1 мили, вы обычно можете перевести это в значение, что существует вероятность , вы, , можете получить показания на таком расстоянии, но только в абсолютно идеальных условиях (e .грамм. при слабом освещении, без штатива, на очень большой отражающей цели). По моему опыту, вы обычно сможете получить показания только до 70-80% заявленного максимального расстояния в большинстве дневных условий (яркий свет) на отражающих целях 2 MOA.

Понимание того, что «видит» дальномер

Самый простой способ понять, как работают дальномеры, - это простой пример. На приведенной ниже диаграмме показана пара сложных ситуаций определения дальности, при этом каждая желтая цель выделена красным прямоугольником, который указывает на соответствующее расхождение луча при попытке определить дальность до этой цели.Вы можете видеть, что в каждой ситуации, вероятно, будут возвращены показания для дерева, цели, ближнего холма и дальнего холма.

Следующие несколько иллюстраций показывают, что дальномер может «увидеть», когда пытается определить расстояние в одном из наших сложных сценариев. На первой диаграмме есть сетка чуть менее 200 прямоугольников. Вы можете представить это как все лучи, испускаемые дальномером. Синие прямоугольники указывают на лучи, которые были отражены обратно в дальномер, который он смог записать как показания.Ячейки, которые не отмечены синим цветом, означают, что дальномер не получил показания от этого луча, что может быть связано с такими вещами, как плохая отражательная способность (например, дерево не отражает так же хорошо, как металлическая цель) и объекты под углом (например, холмы находятся под небольшим углом от пользователя, а не прямо перпендикулярно, как цель). Примечание. Этот пример предназначен только для иллюстрации теории и концепции работы дальномеров. В технических деталях легко потеряться, поэтому это упрощенный пример.

Вот вид сбоку той же цели, который показывает показания, полученные дальномером, и то, что эти лучи попали (щелкните изображение, чтобы увеличить).

Менее чем за полсекунды дальномер получит все показания и создаст график этих показаний, аналогичный показанному ниже. Это, по сути, представляет то, что «видит» дальномер или какие данные у него под рукой, чтобы принять решение о том, какое расстояние отображать пользователю.

Как дальномер анализирует результаты и решает, что отображать

Вот где становится интересно. Есть несколько способов, которыми дальномеры могут быть запрограммированы для определения, какие показания он должен отображать. Вот несколько наиболее распространенных.

  1. 1-е показание - Так работали старые дальномеры, и есть еще несколько, которые используют этот простой подход. Когда устройство получает первый луч, отраженный обратно к нему (ближайшему объекту), он рассчитывает и отображает соответствующее расстояние.В нашем примере этот подход будет отображать 225 ярдов.
  2. Ближайший пик - похож на №1, но ищет ближайший пик вместо ближайшего одиночного показания. Такой подход может помочь отфильтровать «ложные» показания от таких вещей, как дождь или туман, которые имеют более разбросанный рисунок и на самом деле не приводят к пику. Может быть жестко запрограммированный «порог», который говорит что-то вроде «ищите первый всплеск, у которого есть как минимум два показания на одинаковом расстоянии». В нашем примере этот подход будет отображать 230 ярдов.
  3. Самый высокий пик - Это просматривает весь набор показаний и находит самый большой пик показаний для того же расстояния и предполагает, что это то, что вы намереваетесь диапазон. В целом это хороший подход, но он особенно полезен при определении расстояния до отражающих целей, перпендикулярных пользователю. В нашем примере при таком подходе будет отображаться 350 ярдов (наша предполагаемая цель).
  4. Самый большой кластер - этот подход также будет анализировать весь набор показаний и искать самую большую группу показаний.В нашем примере вы можете посмотреть на 350 ярдов и увидеть, что есть группа из 7 показаний рядом друг с другом (они попадают в цель, цель стоит и земля рядом с ней). Но если вы посмотрите на 650 ярдов, то увидите группу из 8 показаний рядом друг с другом (они попадают в дальний холм). Таким образом, на подходе будет отображаться 650 ярдов.
  5. Самый дальний пик - Это похоже на № 2, но ищет самый дальний пик. Этот подход полезен при попытке определить расстояние до цели, которая частично закрыта кистью.В нашем примере этот подход будет отображать 660 ярдов.

Разве не безумие, сколько способов дальномер может интерпретировать результаты? Дело в том, что ни один из подходов не идеален в любой ситуации. . Я намеренно выбрал жесткий пример, который иллюстрирует слабые стороны каждого подхода, и хотя подход №3 дал нам диапазон до намеченной цели, я мог подумать о других сценариях, где подход с максимальным всплеском не дал бы правильного результата ( например, если цель не слишком отражающая или полностью перпендикулярна пользователю).

Большинство дальномеров жестко запрограммированы на использование единого подхода (обычно №1 или №2), но есть несколько моделей, которые становятся намного умнее в том, как они анализируют показания.

Разрешить пользователю определять наилучший подход

Бинокль Bushnell Fusion обеспечивает три различных режима, из которых пользователь может выбирать:

  • Нормальный - Это похоже на подход №3 или №4 и является их лучшим универсальным подходом.
  • BullsEye - аналогично подходу №2.В руководстве Бушнелла говорится: «Этот расширенный режим позволяет легко обнаруживать небольшие цели и играть без непреднамеренного увеличения расстояния до фоновых целей с более сильным сигналом. Когда было захвачено более одного объекта, будет отображаться расстояние до ближайшего объекта ».
  • Кисть - аналогично подходу №5. В руководстве Bushnell говорится: «Этот расширенный режим позволяет игнорировать такие объекты, как кисть и ветви деревьев, так что отображаются только расстояния до фоновых объектов.Когда было захвачено более одного объекта, будет отображаться расстояние до следующего объекта ».

На мой взгляд, эти «расширенные режимы» - новаторская функция, на которую другим производителям оптики следует обратить внимание. По сути, это позволяет пользователю «намекнуть» на то, какой подход даст им наилучшие шансы получить показания по их намеченной цели. В конечном счете, пользователь знает больше о конкретной ситуации, которую он пытается определить, например, если кисть частично закрывает цель, или он пытается определить расстояние до очень маленькой цели.Эти режимы просто предоставляют им возможность передать эту информацию дальномеру, чтобы он мог лучше интерпретировать результаты.

Недавно я провел комплексные полевые испытания нескольких биноклей-дальномеров и попытался определить расстояние до цели, изображенной на картинке ниже. Мишень представляет собой огромный 30-дюймовый квадрат, повернутый как алмаз, и находящийся всего в 360 ярдах. Несколько ветвей, которые частично закрывали цель, находились на расстоянии 103 ярдов. Я пробовал дальномеры Leica, Zeiss, Vectronix, Bushnell и Leupold, и почти все они давали мне показание только в 103 ярда.Новая пара Bushnell Fusion 1 Mile в режиме кисти большую часть времени давала мне показание в 360 ярдов. И хотя модель Vectronix Terrapin давала первичное показание только в 103 ярда, бинокль Vectronix Vector 23 каждый раз давал диапазон 360 ярдов. (Примечание: у Vectronix Terrapins есть функция «3 DIS», о которой я расскажу позже, которая позволила бы мне видеть показания на 360 ярдов.)

Разрешить пользователю просматривать показания

Vectronix имеет функцию на всех своих дальномерах, называемую «Измерение нескольких объектов» (также известное как «3 DIS»), которую вы можете включить, чтобы он отображал 3 верхних значения из одного измерения.Он автоматически выделит расстояние, которое, как вы думали, вы намеревались достичь, но также покажет вам второе и третье наиболее сильные полученные показания. Например, если вы приближаетесь к дереву на 250 ярдов, а в 100 ярдах позади него был джип, а в 1000 ярдах позади него было здание… оно будет отображать 250, 350 и 1350 (и, вероятно, высветит значение 350 ярдов).

Смысл в том, чтобы убедиться, что реальная информация о дальности каким-то образом доступна пользователю, вместо того, чтобы скрывать ее от них.Очевидно, что устройство уже имеет эту информацию, так что на самом деле это просто создает для пользователя способ просмотра и прокрутки этих показаний (желательно в порядке от самого сильного к самому слабому). Это должно быть только несколько верхних чтений. Эта функция не то, что вы хотели бы использовать при каждом измерении, но в сценариях с жестким диапазоном (что нередко) наличие быстрого и интуитивно понятного способа просмотра полного набора возможных показаний может иметь значение. диапазон или нет.По крайней мере, это дало бы пользователю дополнительную уверенность в том, что отображаемое значение соответствует заданной цели.

Просто сделай их умнее

Модель Vectronix Vector 23 демонстрирует, что вам не обязательно иметь «расширенные режимы», чтобы лучше понимать, какие показания отображать. Фактически, я не мог придумать ни одного сценария жесткого определения дальности, при котором Vector 23 давал бы мне показания для чего-либо, кроме моей намеченной цели. Мне ни разу не пришлось включать функцию «3 DIS» в моем тестировании Vector 23, потому что диапазон, который он отображал, всегда был тем, который я пытался получить.

Сейчас модель Vectronix Vector 23 стоит около 24 000 долларов, и я знаю, что это ставит ее в другой класс, чем большинство других дальномеров. Но это доказывает, что производительность дальномеров может быть огромной только в зависимости от того, насколько они умны при анализе результатов и выборе правильного расстояния для отображения. Я лично занимаюсь профессиональной разработкой программного обеспечения более десяти лет и знаю, что это возможно со стороны программного обеспечения. Незначительные улучшения в алгоритмах, используемых устройством для определения расстояния, могут сделать огромный скачок в производительности дальномера ... и стоят почти ничего по сравнению с деталями и трудом, которые входят в высококлассный дальномер.

Я уверен, что с течением времени и развитием технологий этот тип производительности и инноваций проникнет в дальномеры, более доступные по цене. Надеюсь, этот пост просветит больше потребителей и поможет производителям интегрировать эти инновационные функции раньше, чем позже.

Другие посты из этой серии

Это лишь один из целого ряда постов, связанных с полевым испытанием дальномера. Вот ссылки на другие:

  1. Как работают дальномеры? От основных к расширенным возможностям
  2. Модели и характеристики
  3. Результаты испытаний оптических характеристик
  4. Результаты тестирования производительности
  5. Общие результаты

При проведении полевых испытаний я использовал каждую модель в среднем 500 раз… поэтому я использовал их много.Я также попросил двух своих близких друзей использовать их и записал, что нам нравится или не нравится в каждом из них. Я преобразовал эти заметки и результаты испытаний для каждой модели в подробные обзоры для каждой модели. Я также сделал несколько снимков каждой модели в высоком разрешении и разместил фотогалерею каждой из них вместе с обзором. Посмотрите их:

© Copyright 2020 PrecisionRifleBlog.com, Все права защищены.

.

Как работает дальномер? »Targetcrazy.com

Существует множество причин, по которым вы можете захотеть использовать дальномер . Если вы ведете стрельбу из лука или стреляете пулями на дальние дистанции, вам придется настроить цель, чтобы поразить цель.

Почему? Гравитация притягивает и пули, и стрелы к земле в тот момент, когда они из чего-то стреляют.

Чем больше расстояние до цели, тем длиннее падение.

Некоторые люди оценивают расстояние на глаз и на практике, но с помощью предлагаемой сегодня технологии самый простой и быстрый способ определения расстояния до цели - это использование дальномера.

Так как же работает дальномер ?

Существует несколько различных способов определения дальности, но наиболее популярным и распространенным в настоящее время является лазерный дальномер .

Как работают лазерные дальномеры

Принцип работы лазерного дальномера довольно прост. Он направляет лазерный луч из излучателя в цель и измеряет время, необходимое для отражения луча обратно в приемник на искателе.

Поскольку лазер движется со скоростью света , а скорость света известная скорость , его можно использовать вместе со временем, затраченным на вычисление расстояния до целевого объекта.

Расходимость луча

Лазерный луч, выпущенный из дальномера, обычно очень узкий, но из-за воздействия воздуха в атмосфере луч будет расходиться и распространяться на большие расстояния.

Это означает, что когда он достигает удаленной цели, разброс лазерного луча может быть достаточно широким, чтобы покрыть цель и отразиться от других предметов, а также от цели.

Лазерные лучи расходятся и распространяются по мере продвижения

Отражение и отклонение

Некоторые объекты измерить сложнее, чем другие.

Дальномеры не будут работать правильно на всех объектах. Вот несколько примеров…

Когда луч попадает на стекло, почти весь луч проходит сквозь него и не отражается. Так что чтения трудно достичь.

Предположим также, что луч попадает в зеркало (или другой объект), расположенное под углом, так что весь свет идеально отклоняется в сторону, а не обратно в приемник.Этот объект также будет сложно обнаружить.

Даже мыльный пузырь отражает некоторый свет (если бы его не было, вы бы его не увидели)

Фактически любой объект, расположенный под углом от дальномера, будет отклонять часть луча, но каждая поверхность будет отражать или доступный свет назад, иначе мы не смогли бы их увидеть сами. От того, сколько света возвращается, зависит, насколько легко дальномер сможет снимать показания.

Почему дальномер не сбивает с толку окружающий свет?

Лазерный свет, излучаемый устройством, имеет определенную длину волны, которая отличается от длины волны любого обычного света, исходящего из окружающей среды.Используя эту частоту, легко отфильтровать все, что из приемника на дальномере, кроме лазерного света, отраженного от цели. Искатель видит только собственный свет. Это также очень помогает, когда большая часть исходящего света отражается от цели, даже если отраженный свет составляет лишь часть исходного излучаемого света, искатель сможет обнаружить его там, где человеческий глаз не может.

Как дальномер выбирает показания для отображения?

Лазерные дальномеры обычно работают очень быстро и выстреливают десятков, сотен или тысяч импульсов на целевой объект и используют весь этот диапазон выборки для определения правильного расстояния для сообщения.

Во всех этих измерениях одни будут от самой цели, а другие от других объектов и местности спереди, сбоку и позади нее.

Дальномер будет учитывать все эти показания, анализировать их и использовать алгоритм для выбора наиболее подходящего расстояния.

По всем показаниям, если одно расстояние более распространено, чем другие, есть большая вероятность, что это объект, который пользователь пытается определить. Так вот что будет возвращено.

Как работают оптические дальномеры

Оптический дальномер имеет свои преимущества. Вам не нужна отражающая цель, и оптику никогда не сбивает с толку погода, атмосферные условия или окружающая местность, а компоненты делают их дешевыми. В приведенном ниже видео от Mr Wizard вы увидите, как можно выполнить примитивное определение расстояния с помощью двух маленьких зеркал и дерева.

Однако… оптическое дальномерное определение сегодня не так широко, как раньше. Вам будет сложно найти хорошую оптику для продажи где-либо, кроме антикварного магазина, потому что лазерные дальномеры настолько дешевы и легко доступны, и в них добавлено множество функций, с которыми оптический дальномер просто не может сравниться.

Оптические дальномеры могут работать по принципу совпадений или стереоскопического дальномера .

При совпадении изображений дальномера цели, отраженных от 2 разных источников, показываются оператору, который обычно смотрит в инструмент одним глазом и затем должен внести корректировки для согласования их выравнивания. Когда изображения выровнены, это называется помещением их в «совпадение», и величина корректировки, необходимая для этого, используется для определения расстояния до цели.

Стереоскопический дальномер использует оба глаза оператора и позволяет им совмещать контрольные метки внутри сетки нитей для определения расстояния.

Это действительно отличное видео из мистера Волшебника, телешоу для детей 80-х годов, которое демонстрирует концепцию разбиения на диапазонов изображений, нахождение с использованием 2 зеркал и измерительной шкалы.

Вот еще одно видео от Jimmym40a2, которое показывает вам дальномер Барра и Страуда 1942 года выпуска и кратко объясняет, как он работает.

Существует также очень простой и очень дешевый тип дальномера, в котором используется прицельная сетка MilDot . Это просто отмеченная сетка, которая позволяет вам оценить расстояние до цели, если вы знаете (или можете приблизительно) размер цели.

Вот видео с Ted’s HoldOver, которое знакомит вас с принципами работы прицельной марки MilDot.

Другие типы дальномеров

Хотя они неприменимы для повседневного дальномера, используемого стрелками или охотниками, стоит упомянуть об этих других типах дальномерного оборудования и немного объяснить, как они работают.

RADAR

RADAR означает Radio Detection And Ranging. Радиолокационное определение расстояния работает аналогично лазерному определению дальности, за исключением того, что вместо сфокусированного лазерного светового луча распространяется импульс радиосигнала, и измеряется время, необходимое для его отражения. Поскольку радиоволны распространяются со скоростью света, эта скорость и время их возвращения от цели могут использоваться для расчета расстояния от радиолокационной станции до любых объектов в пределах распространения.

Поскольку РАДАР излучает на большой площади и имеет большую длину волны, он лучше подходит для определения расстояния и скорости больших объектов, таких как самолеты и корабли, в открытом космосе.

РАДАР не подвержен влиянию облачной погоды или окружающего освещения (он работает ночью или при ярком солнце), а поскольку радиоволны имеют большую длину волны, он может работать на больших расстояниях.

LIDAR

LIDAR работает аналогично RADAR, но восходит к принципу лазерного дальномера, но в гораздо большем масштабе.Он излучает широкие световые импульсы вместо радиоволн или звуковых импульсов.

ЛИДАР намного дороже, чем РАДАР, но может обеспечить обнаружение очень мелких объектов.

Однако на LIDAR влияют погодные условия, такие как облака и туман, и он будет работать только на меньших расстояниях, чем RADAR.

SONAR

Эхолотный дальномер использует звуковой импульс и измеряет время, за которое звуковые волны проходят к цели и обратно, наряду со скоростью звука, чтобы можно было рассчитать расстояние до цели.

Сонар используется под водой, где лазерный свет и радиоволны не распространяются легко.

Ультразвук

Ультразвук - это высокочастотная звуковая волна, которую не может услышать человеческое ухо, поскольку она превышает частоту, которую мы можем слышать (20 000 Гц). Когда эти волны ударяются о объект, они отскакивают назад, и если вы знаете скорость звуковой волны (скорость звука 330 м / с), вы можете рассчитать расстояние до цели.

У вас есть датчик парковки на машине? Скорее всего, он работает с использованием принципов ультразвукового определения дальности.Ультразвук работает в темноте на небольших расстояниях (что-то, что вам нужно в автомобиле) и безвреден для человека.

Хотя он отлично подходит для парковочных датчиков и других приложений, ультразвук не подходит для обнаружения целей на большом расстоянии.

.

Измерение расстояния с помощью веб-камеры и лазера

Увидев в прошлом году проект мини-радара Арона Хорана (http://robohoran.wordpress.com/2013/11/27/mini-radar/), я решил попробовать его, используя веб-камеру и лазер. Причина этого заключается в том, что использование ультразвукового датчика не обеспечивает точных показаний зазоров из-за большого угла обзора. Другой вариант - инфракрасный датчик Sharp, но он производит шумный выход. Это можно отфильтровать в коде, но он по-прежнему не обеспечивает точности и диапазона, необходимых для выполнения чего-то вроде создания 2-мерной карты комнаты.Вторая часть этого проекта - вращение веб-камеры и лазера и нанесение на карту комнаты, возможно, в конечном итоге установка ее на роботе. В Интернете имеется достаточное количество информации о дальномерах с веб-камерой, большая часть из них довольно похожа из-за плагеризации и всего прочего. Наиболее полезным источником, который я нашел, был блог Тодда Данко https://sites.google.com/site/todddanko/home/webcam_laser_ranger.

Шаг 1. Купите веб-камеру, возьмите лазер, закрепите веб-камеру на месте, но пока оставьте лазер в покое

Веб-камера и лазер, приклеенные к деревянной доске

При вычислении расстояния этим методом используется базовая тригонометрия:

Веб-камера и лазерная тригонометрия

Источник изображения и уравнений: https: // sites.google.com/site/todddanko/home/webcam_laser_ranger

Шаг 2: захват изображений с веб-камеры и работа с ними

Из верхнего уравнения мы знаем, что расстояние до объекта равно расстоянию между веб-камерой и лазером, деленному на тангенс угла тета. Следующий шаг - выяснить, как тета соотносится с пикселями, содержащимися в изображении веб-камеры. Чтобы вычислить тета, нам нужно найти радианы на шаг пикселя веб-камеры и смещение в радианах. Это константы для конкретной веб-камеры, пиксели из фокальной плоскости будут меняться в зависимости от того, как далеко находится изображение.(пикселей от фокальной плоскости просто означает, на сколько пикселей находится лазер от центра изображения). Библиотека OpenCV для python использовалась для получения изображений с веб-камеры и их обработки. Вот код:

 ## программа написана Шейном Ормондом 7 сентября 2013 г. ## обновлено 25 января 2014 г. ## вычисляет расстояние до красной точки в поле зрения веб-камеры. импорт cv2 из импорта numpy * импорт математики # переменные петля = 1 dot_dist = 0 cv2.namedWindow ("предварительный просмотр") vc = cv2.VideoCapture (1) if vc.isOpened (): # попытаться получить первый кадр rval, frame = vc.read () еще: rval = Ложь #print "не удалось открыть веб-камеру" если rval == 1: цикл while == 1: cv2.imshow («превью», кадр) rval, frame = vc.read () ключ = cv2.waitKey (20) если клавиша == 27: # выход по ESC цикл = 0 num = (кадр [..., ..., 2]> 236) xy_val = число.nonzero () y_val = медиана (xy_val [0]) x_val = медиана (xy_val [1]) #dist = ((x_val - 320) ** 2 + (y_val - 240) ** 2) ** 0.5 # расстояние точки от центрального пикселя dist = abs (x_val - 320) # только расстояние точки от центра x_axis напечатать "расстояние от центрального пикселя равно" + str (dist) # рассчитываем расстояние, используя D = h / tan (theta) тета = 0,0011450 * расстояние + 0,0154 tan_theta = math.tan (тета) если tan_theta> 0: # бит проверки ошибок obj_dist = int (5,33 / tan_theta) напечатайте "\ 033 [12; 0H" + "точка" + str (obj_dist) + "см от" elif rval == 0: напечатать "ошибка веб-камеры" 

Загрузка скрипта Python: https: // drive.google.com/file/d/0B5yKKaW8az34Z1ZzOGJobUR0bEE/edit?usp=sharing

Все строки кода из строки 1-31 просто настраивают вещи, например, какое устройство захвата используется, и определяют переменные. Обратите внимание, что если вы запустите эту программу, вам, возможно, придется отредактировать строку 15, 0 - первое устройство, которое в данном случае является веб-камерой моего ноутбука, а затем 1 - веб-камера, подключенная через USB. В строке 16 все начинает происходить. vc.read () получает кадр с веб-камеры и сохраняет данные пикселей для изображения в массиве numpy.В этом случае он сохраняет его дважды, в rval и frame, но rval используется только для проверки ошибок. Фрейм - это то, что нас интересует. Таким образом, все данные о пикселях хранятся в массиве numpy, называемом фреймом. По умолчанию opencv захватывает изображение размером 640 x 480 (это 640 по оси x и 480 по оси y). Массив numpy имеет три измерения, (x) (y) (BGR), поэтому первые два измерения имеют только одно число в каждом, определяющее координату x или y пикселя. Третье измерение содержит три числа, RGB-содержимое этого пикселя.Хотя почему-то расставлены значения BGR. Если хотите, вы можете вручную сканировать каждый пиксель, используя вложенные циклы for. Я пробовал делать это так, но обработка одного кадра занимала несколько секунд! Использование массивов numpy для сканирования изображения занимает доли секунды. Для получения дополнительной информации о том, как использовать массивы numpy, посетите http://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/index.html. В строке 36 эта одна строка кода сканирует весь массив, глядя только на третий элемент третьего измерения (R RGB).Если какой-либо из этих пикселей содержит высокое красное число (максимальное значение 255, я только что выбрал 237 методом проб и ошибок), num будет истинным (1), если пиксель не имеет высокого красного цвета, num будет ложным (0 ). После проверки всего изображения у нас остается массив из единиц и нулей, называемый num. Координаты x-y единиц - это то, что нас интересует, строка 37 находит координаты x-y всех ненулевых элементов числа num. Лазерная точка определенно займет более одного пикселя, скорее всего, это будут десятки пикселей.Нам нужен центр этого круга пикселей, следующие две строки позаботятся об этом. Итак, теперь, когда у нас есть координаты x-y лазерной точки, довольно просто определить, насколько далеко эта точка находится от центра изображения. Для изображения 640 × 480 центральной точкой будет (320, 240). Поскольку лазер был установлен горизонтально к лазеру. Лазер будет перемещаться по изображению горизонтально, по этой причине я рассчитал только расстояние от центра оси x. Возможно, лучше закомментировать строку 43 и просто использовать вместо нее строку 42, это может быть более точным.Теперь, когда у нас есть расстояние лазерных точек от центра печатаемого до экрана, можно начинать калибровку.

Шаг 3: Калибровка дальномера

Лазер должен находиться в центре изображения на максимальном расстоянии. В моем случае это была стена моей комнаты на расстоянии 2,35 метра. Я выровнял лазер по центру изображения, а затем приклеил его на место.
Я откалибровал его, взяв измерительную ленту и держа блокнот на известном расстоянии от веб-камеры.Затем я записываю расстояние в сантиметрах и расстояние от центрального пикселя, отображаемого на экране.

Вот мои значения:

калибровочные показания

Помните, мы все еще ищем переменные, которые связывают расстояние лазерных точек от центра до тета. Снова уравнение:

У нас есть две из этих переменных: была измерена pfc, и тета может быть вычислена с использованием обратного тангенса угла наклона h / d. Если эти два набора чисел нанесены на график, две константы rpc и ro могут быть получены из уравнения линии.

Вот два набора цифр:

Теперь изобразите их на графике, проведите линию тренда через точки и отобразите уравнение линии тренда:

График pix_dist и theta

Путем сравнения уравнений rpc = 0,001145 и ro = 0,0154.
Теперь мы можем вычислить тета для данной pfc (расстояние лазерных точек от центра). Отсюда просто заполните уравнение D = h / tan (theta), работа сделана.

Вот видео, как это работает:

Не стесняйтесь задавать любые вопросы!

Нравится:

Нравится Загрузка...

Связанные

. .

Смотрите также