ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ (написано ші)
Розробка під ключ інтерактивної проєкційної системи з програмним забезпеченням для стрільби Airsoft 6 мм
( по типу airsoft digital target system Arcada; https://youtu.be/3HwgDuesDTU?si=vZCKD4pZDXtL3kZl)
Потрібен інженер або невелика команда з досвідом у DSP / DAQ / акустиці / вібраційних вимірюваннях / п’єзоелектричних датчиках / локалізації ударів.
1. Загальна мета проєкту
Необхідно розробити прототип інтерактивної стрілецько-ігрової системи, призначеної для використання в розважальних центрах.
Принцип роботи:
На фізичний екран проєктором виводиться інтерактивне зображення або гра. Користувач стріляє по екрану зі стандартної Airsoft-зброї пластиковими кульками BB калібру 6 мм.
Система повинна в режимі реального часу визначати координати кожного фізичного влучання по екрану та передавати координати X/Y у програмне забезпечення.
Програмне забезпечення зіставляє фізичну точку влучання з об’єктом, який у цей момент відображається проєктором, після чого гра відповідним чином реагує на постріл.
Основне завдання першого етапу — створити надійну технологію визначення координат влучання.
2. Розмір першого прототипу
Робоча зона:
1000 × 1000 мм.
Після успішного тестування технологія повинна мати можливість масштабування до більших екранів, орієнтовно:
2000 × 1200 мм;
2400 × 1350 мм;
або інших комерційних форматів.
Тому архітектура системи повинна враховувати подальше масштабування.
3. Тип боєприпасів
Основний тип:
Airsoft BB — пластикові кульки калібру 6 мм.
Система повинна працювати зі стандартною Airsoft-зброєю в безпечному для розважального закладу діапазоні енергії.
Конкретний допустимий діапазон швидкості та енергії BB необхідно визначити експериментально під час розробки.
4. Принцип роботи системи
Базова концепція:
Постріл → удар BB по екрану → реєстрація удару датчиками → обробка сигналів → визначення координат X/Y → передача події в ігрове ПЗ.
Наприклад:
SHOT #00125
X = 643 мм
Y = 271 мм
Timestamp = ...
Confidence = ...
Координати повинні передаватися програмному забезпеченню через API, SDK, TCP/UDP, WebSocket або інший стабільний інтерфейс.
5. Конструкція екрана
Для першого прототипу розглядається металева ударна поверхня:
алюмінієва або полікарбонат панель приблизно 1000 × 1000 × 1 мм.
Товщина, сплав та конструкція кріплення НЕ є остаточно зафіксованими.
Інженер повинен експериментально визначити оптимальні:
матеріал;
товщину;
спосіб натягу/фіксації;
демпфування;
конструкцію рами;
розташування датчиків.
Важливо забезпечити:
стабільне поширення механічних/акустичних хвиль;
достатню довговічність при багаторазових влучаннях;
можливість швидкої заміни ударної панелі;
мінімальний вплив кріплення на точність визначення координат.
6. Система датчиків
Орієнтовно планується використання:
4–8 або більше датчиків.
Можливі технології:
IEPE/ICP п’єзоелектричні акселерометри;
контактні акустичні датчики;
п’єзоелектричні датчики;
ультразвукові методи;
інші технології, запропоновані інженером.
Кількість і тип датчиків повинні визначатися не формально, а виходячи з найкращої точності, швидкості, надійності та вартості серійної системи.
Перевага надається готовим професійним компонентам від існуючих виробників.
Не планується розробляти власні електронні плати, якщо задачу можна надійно вирішити готовим серійним обладнанням.
7. Визначення координат
Необхідно розробити алгоритм визначення координат фізичного влучання.
Можливі методи:
Time Difference of Arrival (TDOA);
аналіз часу приходу хвилі;
аналіз амплітуди;
аналіз форми сигналу;
частотний аналіз;
кореляційні методи;
калібрувальна карта поверхні;
машинне навчання;
комбінація декількох методів.
Інженер може запропонувати іншу технологію, якщо вона забезпечить кращий результат.
8. Точність
Бажана кінцева точність визначення координат:
приблизно ±5–10 мм по всій робочій поверхні.
Для першого прототипу допустимим проміжним результатом може бути:
до ±20 мм, якщо існує зрозумілий технічний шлях до подальшого підвищення точності.
Необхідно вимірювати:
середню похибку;
максимальну похибку;
похибку біля країв;
повторюваність результатів.
9. Швидкість роботи
Визначення влучання повинно відбуватися практично миттєво.
Бажана затримка:
менше 10–20 мс від фізичного влучання до передачі координат у гру, якщо це технічно можливо.
Система повинна розпізнавати серію швидких послідовних пострілів.
У перспективі необхідна підтримка декількох гравців та високої інтенсивності стрільби.
10. Одночасні та близькі влучання
Необхідно дослідити можливість правильної обробки:
швидких послідовних пострілів;
двох влучань із малим часовим інтервалом;
потенційно одночасної стрільби двох гравців.
Алгоритм не повинен помилково об’єднувати два різні постріли в одне влучання.
11. Калібрування
Система повинна мати процедуру автоматичного або напівавтоматичного калібрування.
Наприклад:
на екрані задається сітка контрольних координат.
Виконується серія тестових пострілів у відомі точки.
Система записує сигнали всіх датчиків та створює індивідуальну калібрувальну модель конкретного екрана.
Калібрування повинно компенсувати:
відмінності між панелями;
особливості кріплення;
відбиття хвиль від країв;
різницю між датчиками;
температурні та механічні зміни, якщо вони суттєво впливають на точність.
12. Самодіагностика
Бажано передбачити автоматичну перевірку:
працездатності кожного датчика;
рівня сигналу;
відсутності обриву кабелю;
необхідності повторного калібрування.
У випадку несправності система повинна повідомляти, який саме компонент потребує перевірки.
13. Проєктор
На наступному етапі до системи підключається проєктор.
Проєктор відображатиме:
рухомі мішені;
аркадні ігри;
тренувальні сценарії;
систему балів;
мультиплеєрні сценарії.
Влучання повинно точно відповідати координатам проєкції.
Необхідно передбачити програмне калібрування:
координати фізичного екрана ↔ координати зображення проєктора.
14. Ігрове програмне забезпечення
На першому етапі повноцінні ігри розробляти не обов’язково.
Потрібна тестова програма, яка після пострілу показує:
точку влучання;
координати X/Y;
номер пострілу;
час;
похибку відносно контрольної точки;
службову інформацію про сигнали датчиків.
Надалі система повинна мати можливість інтеграції з ігровим рушієм, наприклад Unity або Unreal Engine.
15. Обладнання
Пріоритет:
використання готових професійних серійних компонентів.
Необхідно уникати розробки власної складної електроніки, якщо існують готові надійні рішення.
Розглядаються компоненти виробників рівня:
професійні системи збору даних DAQ;
IEPE/ICP та інші промислові датчики;
готові інтерфейси USB/Ethernet;
серійні кабелі та конектори.
Конкретний виробник не зафіксований.
Інженер може запропонувати оптимальні компоненти.
16. Бюджет прототипу
Орієнтовний бюджет на сенсорну систему та основне обладнання першого прототипу:
до 5 000 USD.
ПК та професійний проєктор можуть розглядатися окремо.
Важливо знайти баланс між:
точністю + швидкістю + надійністю + можливістю серійного виробництва.
17. Комерційна експлуатація
Кінцева система призначена не для лабораторії, а для щоденної комерційної експлуатації в розважальному центрі.
Тому обладнання повинно:
працювати багато годин щодня;
витримувати велику кількість постріл
Можемо надати приміщення на розробку та випуск даного проєкту в місті Львів з перспективою продовження діяльності як партнера
