TECHNICZNE ZADANIE (napisane przez szі)
Opracowanie pod klucz interaktywnego systemu projekcyjnego z oprogramowaniem do strzelania Airsoft 6 mm
(w typie airsoft digital target system Arcada; https://youtu.be/3HwgDuesDTU?si=vZCKD4pZDXtL3kZl)
Potrzebny inżynier lub mały zespół z doświadczeniem w DSP / DAQ / akustyce / pomiarach wibracji / czujnikach piezoelektrycznych / lokalizacji uderzeń.
1. Ogólny cel projektu
Konieczne jest opracowanie prototypu interaktywnego systemu strzelecko-zabawowego, przeznaczonego do użytku w centrach rozrywkowych.
Zasada działania:
Na fizyczny ekran projektorem wyświetlane jest interaktywne obraz lub gra. Użytkownik strzela do ekranu ze standardowej broni Airsoft plastikowymi kulkami BB kal. 6 mm.
System powinien w czasie rzeczywistym określać współrzędne każdego fizycznego trafienia w ekran i przekazywać współrzędne X/Y do oprogramowania.
Oprogramowanie porównuje fizyczny punkt trafienia z obiektem, który w danym momencie jest wyświetlany przez projektor, po czym gra odpowiednio reaguje na strzał.
Główne zadanie pierwszego etapu — stworzenie niezawodnej technologii określania współrzędnych trafienia.
2. Rozmiar pierwszego prototypu
Obszar roboczy:
1000 × 1000 mm.
Po pomyślnym przetestowaniu technologia powinna mieć możliwość skalowania do większych ekranów, orientacyjnie:
2000 × 1200 mm;
2400 × 1350 mm;
lub innych komercyjnych formatów.
Dlatego architektura systemu powinna uwzględniać dalsze skalowanie.
3. Typ amunicji
Główny typ:
Airsoft BB — plastikowe kulki kal. 6 mm.
System powinien działać ze standardową bronią Airsoft w bezpiecznym dla obiektu rozrywkowego zakresie energii.
Konkretny dopuszczalny zakres prędkości i energii BB należy określić eksperymentalnie podczas opracowywania.
4. Zasada działania systemu
Podstawowa koncepcja:
Strzał → uderzenie BB w ekran → rejestracja uderzenia przez czujniki → przetwarzanie sygnałów → określenie współrzędnych X/Y → przekazanie zdarzenia do oprogramowania gry.
Na przykład:
SHOT #00125
X = 643 mm
Y = 271 mm
Timestamp = ...
Confidence = ...
Współrzędne powinny być przekazywane do oprogramowania przez API, SDK, TCP/UDP, WebSocket lub inny stabilny interfejs.
5. Konstrukcja ekranu
Dla pierwszego prototypu rozważana jest metalowa powierzchnia uderzeniowa:
panel aluminiowy lub poliwęglanowy o wymiarach około 1000 × 1000 × 1 mm.
Grubość, stop i konstrukcja mocowania NIE są ostatecznie ustalone.
Inżynier powinien eksperymentalnie określić optymalne:
materiał;
grubość;
sposób napięcia/mocowania;
tłumienie;
konstrukcję ramy;
rozmieszczenie czujników.
Ważne jest zapewnienie:
stabilnego rozprzestrzeniania fal mechanicznych/akustycznych;
dostatecznej trwałości przy wielokrotnych trafieniach;
możliwości szybkiej wymiany panelu uderzeniowego;
minimalnego wpływu mocowania na dokładność określania współrzędnych.
6. System czujników
Orientacyjnie planowane jest użycie:
4–8 lub więcej czujników.
Możliwe technologie:
IEPE/ICP czujniki piezoelektryczne;
czujniki akustyczne kontaktowe;
czujniki piezoelektryczne;
metody ultradźwiękowe;
inne technologie zaproponowane przez inżyniera.
Liczba i typ czujników powinny być określane nieformalnie, ale na podstawie najlepszej dokładności, szybkości, niezawodności i kosztów seryjnego systemu.
Preferowane są gotowe profesjonalne komponenty od istniejących producentów.
Nie planuje się opracowywania własnych płytek elektronicznych, jeśli zadanie można niezawodnie rozwiązać gotowym seryjnym sprzętem.
7. Określenie współrzędnych
Konieczne jest opracowanie algorytmu określania współrzędnych fizycznego trafienia.
Możliwe metody:
Time Difference of Arrival (TDOA);
analiza czasu przybycia fali;
analiza amplitudy;
analiza kształtu sygnału;
analiza częstotliwości;
metody korelacyjne;
mapa kalibracyjna powierzchni;
uczenie maszynowe;
kombinacja kilku metod.
Inżynier może zaproponować inną technologię, jeśli zapewni lepszy wynik.
8. Dokładność
Pożądana końcowa dokładność określania współrzędnych:
około ±5–10 mm na całej powierzchni roboczej.
Dla pierwszego prototypu dopuszczalnym wynikiem pośrednim może być:
do ±20 mm, jeśli istnieje zrozumiały techniczny sposób na dalsze zwiększenie dokładności.
Konieczne jest mierzenie:
średniego błędu;
maksymalnego błędu;
błędu przy krawędziach;
powtarzalności wyników.
9. Szybkość działania
Określenie trafienia powinno odbywać się praktycznie natychmiastowo.
Pożądane opóźnienie:
mniej niż 10–20 ms od fizycznego trafienia do przekazania współrzędnych do gry, jeśli to technicznie możliwe.
System powinien rozpoznawać serię szybkich kolejnych strzałów.
W przyszłości konieczne jest wsparcie dla wielu graczy oraz wysokiej intensywności strzelania.
10. Równoczesne i bliskie trafienia
Konieczne jest zbadanie możliwości prawidłowego przetwarzania:
szybkich kolejnych strzałów;
dwóch trafień z małym odstępem czasowym;
potencjalnie równoczesnego strzelania dwóch graczy.
Algorytm nie powinien błędnie łączyć dwóch różnych strzałów w jedno trafienie.
11. Kalibracja
System powinien mieć procedurę automatycznej lub półautomatycznej kalibracji.
Na przykład:
na ekranie ustawia się siatkę kontrolnych współrzędnych.
Wykonywana jest seria testowych strzałów w znane punkty.
System rejestruje sygnały wszystkich czujników i tworzy indywidualny model kalibracyjny konkretnego ekranu.
Kalibracja powinna kompensować:
różnice między panelami;
cechy mocowania;
odbicia fal od krawędzi;
różnice między czujnikami;
zmiany temperatury i mechaniczne, jeśli mają istotny wpływ na dokładność.
12. Samodiagnostyka
Pożądane jest przewidzenie automatycznej kontroli:
sprawności każdego czujnika;
poziomu sygnału;
braku przerwy w kablu;
konieczności ponownej kalibracji.
W przypadku awarii system powinien informować, który komponent wymaga sprawdzenia.
13. Projektor
Na następnym etapie do systemu podłączany jest projektor.
Projektor będzie wyświetlał:
ruchome cele;
gry arcade;
scenariusze treningowe;
system punktacji;
scenariusze wieloosobowe.
Trafienia powinny dokładnie odpowiadać współrzędnym projekcji.
Konieczne jest przewidzenie programowej kalibracji:
współrzędne fizycznego ekranu ↔ współrzędne obrazu projektora.
14. Oprogramowanie do gier
Na pierwszym etapie nie jest konieczne opracowywanie pełnoprawnych gier.
Potrzebny jest program testowy, który po strzale pokazuje:
punkt trafienia;
współrzędne X/Y;
numer strzału;
czas;
błąd w stosunku do punktu kontrolnego;
informacje serwisowe o sygnałach czujników.
W przyszłości system powinien mieć możliwość integracji z silnikiem gier, na przykład Unity lub Unreal Engine.
15. Sprzęt
Priorytet:
użycie gotowych profesjonalnych komponentów seryjnych.
Konieczne jest unikanie opracowywania własnej skomplikowanej elektroniki, jeśli istnieją gotowe niezawodne rozwiązania.
Rozważane są komponenty producentów poziomu:
profesjonalne systemy zbierania danych DAQ;
czujniki IEPE/ICP i inne przemysłowe;
gotowe interfejsy USB/Ethernet;
kable i złącza seryjne.
Konkretny producent nie jest ustalony.
Inżynier może zaproponować optymalne komponenty.
16. Budżet prototypu
Orientacyjny budżet na system czujników i podstawowy sprzęt pierwszego prototypu:
do 5 000 USD.
PC i profesjonalny projektor mogą być rozpatrywane osobno.
Ważne jest znalezienie równowagi między:
dokładnością + szybkością + niezawodnością + możliwością produkcji seryjnej.
17. Eksploatacja komercyjna
Końcowy system przeznaczony jest nie do laboratorium, a do codziennej eksploatacji komercyjnej w centrum rozrywkowym.
Dlatego sprzęt powinien:
pracować wiele godzin dziennie;
wytrzymywać dużą liczbę strzałów
Możemy zapewnić pomieszczenia do opracowania i wydania tego projektu w mieście Lwów z perspektywą kontynuacji działalności jako partner
