Mozgáselemzés MEMS alapúgyorsulás mérőadatai alapján

Átírás

1 Mozgáselemzés MEMS alapúgyorsulás mérőadatai alapján Nyers Szabina Konzulens: Tihanyi Attila Pázmány Péter Katolikus Egyetem Információs Technológia Kar

2 Feladatok: Végezzen irodalom kutatást, mely tartalmazza a MEMS eszközök működését, és felhasználhatóságát! Az irodalomkutatás terjedjen ki a MEMS eszközök sportban történő alkalmazásának eddigi eredményeire is. Tekintse át, és foglalja össze a különbözőmozgások elemzésére használt megoldásokat függetlenül attól, hogy milyen módszerrel történt a mozgás rögzítése! A hasonlótémában elért eredmények felhasználásával adjon javaslatot a vázolt feladat megoldására! Készítsen minta rendszert és annak felhasználásával rögzítsen adatokat. Az adatrögzítést és előzetes méréseket úgy tervezze meg, hogy a feladat körülményeit pontosan modellezzék. Végezze a tervezett méréseket a rendelkezésre állóeszközökkel, és gyűjtsön mérési adatokat! A mérési eredményeket jelenítse meg, és elemezze annak érdekében, hogy megállapítsa, hogy mely matematikai módszerekkel, eljárásokkal lehetséges felhasználható eredmény elérése! Értékelje az elvégzett munkát, és határozza meg, hogy mennyire használhatóa kialakított rendszer. Adjon javaslatot a módosításra és továbbfejlesztésre!

3 Irodalomkutatás, MEMS eszközök Mikro-elektro mechanikai rendszerek Elektronikai, mechanikai elemek integrációja egy szilícium felületen Egészségügyben Bio-MEMS, légzsák vezérlés, nyomtatók, DMD-chip Futás, Forma-1, Kajak-Kenu Kajak-Kenu a vízszintes, Z tengelyre összpontosít Gyorsulás, csapásszám, csapás/perc

4 Mozgáselemzés Egy teniszütőre rögzített szenzor segítségével vizsgáljuk annak mozgását eltérő körülmények között Szerva, lapos szerva, nyesett szerva, pörgetett szerva, pörgetett-nyesett szerva, csavart adogatás, tenyeres ütések, fonák ütések Rögzítésre és elemzésre használatos eszközök lehetnek a magnetométerek, iránytűk, G gyorsulás szenzor, Gyro szög gyorsulás szenzor G szenzoron belül vizsgálva a kapacitív, induktív gyorsulásérzékelőket valamint piezzoelektromos és piezzorezisztív érzékelőket kerámia illetve nyúlásmérő érzékelőelemmel

5 Egyszerűmegközelítés Fontos, hogy az eszköz tárolja is, ne csak mérje az adatokat Egy 3D-s gyorsulásmérőszenzor folyamatosan figyeli a teniszütő mozgását Mikrokontrolleres vezérlőhasználata, mely percenként több mint százszor rögzíti az X, Y, Z tengelyen mért pillanatnyi értékeket Rögzített adatokból, számítógép segítségével további elemzés elvégzése Vizsgálva azt a részfeladatot, amikor az ütőés a labda találkozik

6 Mérések megtervezése G szenzor segítségével statikus állapot vizsgálata, mérése, mely az X, Y, Z koordinátákat foglalja magába Ütőforgásának viselkedése az adott tengelyek körüli forgatása közben Suhintás közbeni mérés A labda mozdulatlan állapotának vizsgálata szerva Különbözőirányokból érkezőlabda rögzített ütőre érkezésének tulajdonságai Laboratóriumi körülmények között

7 Mérési adatok gyűjtése, megjelenítése Megvalósított mérések Eszközök: Gyorsulásmérő, G szenzor és egy 4 csatornás oszcilloszkóp segítségével végeztem el a méréseket A 3 irányúgyorsulásmérőaz egymásra merőleges tengely reprezentálására volt alkalmas Statikus, vízszintes állapot

8 Mérési adatok gyűjtése, megjelenítése Forgatás az X tengely körül Rögzített ütő, függőleges labda A szenzor érzékenysége miatt jól látható, hogy a rögzített ütőn mért jelek mennyire túlvezéreltek a kézben tartotthoz képest. Mind a három irányban van elmozdulás.

9 Értékelés, továbbfejlesztés Az eszköz jól tükrözi a valós életben előforduló mozdulatokat, ütésfajtákat Azonban önmagában a G szenzor nem elég pontos a feladat elvégzéséhez,még akkor sem, ha a szenzor megfelelő érzékenységű Egy gyroscope vagy egy magnetométer segítségével jobb és pontosabb eredményeket érhetnénk el Ha sikerül kialakítani egy olyan mérőrendszert, ami nem vezérelt túl, akkor több különbözőütőn végzett kísérletből tudok olyan méretezési paramétert adni, hogy milyen legyen a frekvencia vagy az alul áteresztő szűrő. Előre azonban nem lehet becslést adni

10 Összefoglalás A feladatkiírást sikerült teljesíteni Beláthattuk, hogy egy a gyakorlatban is használható mozgáselemzést végeztünk Az eszközök javításával, fejlesztésével azonban még pontosabb és sikeresebb mérési eredményeket kaphatunk