5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простой фотофиниш для двух моделей

Хронометраж для горных лыж на Ардуино. Фотофиниш

Насколько понимаю, современный фотофиниш это уже давно не просто лампочка и фотоэлемент, а импульсная кодировка светового сигнала с соответствующей работой схемы приема. То есть больше похоже на приемник и передатчик, а еще больше на пульт дистанционного управления телевизором

Конечно есть уже готовые решения, применяемые в других областях, поэтому можно просто ими воспользоваться.

Модуль «Фотофиниш» может быть построен на «сквозном луче», то есть с одной стороны излучатель, с другой стороны отражатель. Это наиболее простое и надежное решение. Кроме этого производители обычно предлагают вариант: излучатель и приемник с одной стороны, отражатель с другой. Далее в заметке буду рассматривать только такие решения, поскольку это ближе к теме «хронометраж для тренировок», просто потому что удобно.

В качестве отражателя используется световозвращающий элемент (он же retro-reflector, катафот, уголковый отражатель).

Световозвращающий элемент при помощи двух отражений внутри элемента отправляет луч точно обратно, «откуда пришел». Если использовать в качестве отражателя просто зеркало, то в нашем случае могут быть проблемы с юстировкой (начальной регулировкой), да и потом на снегу отражатель может «поплыть»

Готовые решения

Несколько картинок модуля фотофиниш от «настоящих» систем хронометража для горных лыж.

TAG Heuer, Alge-Timing, Omega, Microgate

Сложно судить, используются ли этими производителями датчики собственной разработки или интегрируются готовые решения. Во всяком случае поиск по интернету по сочетанию «Retro reflective photocell» выдает весьма похожие картинки. Вот, например, датчик на расстояние 15 метров.

EMX 50ft 12/240V Retro Reflective Photocell Photoelectric Sensor Beam Reflector. $106.24

Требования FIS

Для наших тренировок следование регламенту FIS (FIS Timing Booklet, ver 2.55, Nov 2017) не является обязательным, но не вредно иметь в виду По отношению к фотофинишу FIS регламентирует следующие параметры.

  1. Высота луча над землей. Строго не регламентируется, только чтобы лыжник не мог случайно «перепрыгнуть» или «поднырнуть». Рекомендуется, чтобы луч был на высоте коленей.
  2. Расстояние (максимальная ширина финишных ворот) — 20 метров.
  3. Задержка электронной схемы после срабатывания фотофиниша — не более 5 миллисекунд (0.005 сек).
  4. Точность срабатывания (повторяемость общей задержки срабатывания) — менее 0.5 миллисекунды.
  5. Чувствительность. Фотофиниш должен пропускать без срабатывания мелкие объекты размером менее 8 мм, двигающихся со скоростью 10 км/ч в двух метрах от фотоприемника. Фотофиниш должен всегда срабатывать на объекты размером более 10 см, двигающихся со скоростью 200 км/ч.
  6. Максимальный размер световозвращающего элемента 10 см (если элемент круглый, то это значит диаметр).
  7. Техника безопасности. Столбики на которых установлен приемо-передатчик и катафот должны быть исключительно деревянные, шириной не более 6 см. Столбики должны быть подпилены в направлении к приближающемуся лыжнику.

Что имеется на Али-Экспресс

Витрина Али-Экспресс как ни странно отличается от того, что выдает интернет по запросу как было приведено выше («Retro reflective photocell»). На расстояния более 7 метров датчиков нет вообще. Для таких расстояний на Али рекомендуются схемы с разнесенными излучателями и фотоприемниками. Большинство датчиков с отражателями, как мне показалось, предназначены для расстояний 2 метра. Причем иногда для одних и тех же устройств различными продавцами указывается, что 2 метра это длина кабеля, а сам датчик на 4 метра. А иногда, что 2 метра и все

Нужно отметить, что помимо нужного нам типа датчика есть и похожие, в которых излучатель и приемник тоже в одном корпусе. Это датчик на диффузионное отражение (без световозвращающего элемента). И датчик со световозвращающим элементом, но с двумя поляризационными фильтрами, чтобы фиксировать зеркальные объекты. Такие датчики не подходят. Диффузионное отражение это вообще не то, что нужно, а поляризационные фильтры «откушивают» интенсивность излучения, что заметно сокращает расстояние обнаружения.

Остановился на магазине LPSecurity, который специализируется на охранных системах. В магазине был довольно дорогой для Али-Экспресс датчик на 7 метров (3 178 руб, включая доставку). Оставлю здесь картинку, может быть еще понадобится.

Заказал датчик на 4 метра. В таком же корпусе датчики были и у других продавцов, но только в LPSecurity был датчик с круглым катафотом. Это конечно не важно, но на приведенных выше «настоящих» фотофинишах круглые отражатели встречаются чаще Цена 1 050 руб.

Датчик E3JK-R4M1(или 2)

На датчике, который был доставлен, упоминаний о LPSecurity нет, производителем указан Omron, а название датчика указано E3JK-R4M2. Быстрая пробивка через интернет показала, что Омрон снял с линейки эти датчики в 2015 году.

Совсем безотносительно к Омрону, датчики E3JK сейчас самые распространенные на Али. Производители, указанные на датчиках могут быть самые разные. E3JK это как бы название конструктива, в котором могут быть собраны датчики разных типов. Далее R — обозначает датчик с катафотом (Reflector), 4М — значит четыре метра максимальное расстояние срабатывания. Последняя цифра 1 или 2 обозначает тип Light On или Dark On, то есть состояние выхода в зависимости от пойманного луча. В нашем случае это, насколько понимаю, совершенно не важно, тем более, что на выходе реле, с которого можно брать и «вкл» и «выкл» с разных контактов. Отмечу, что «красная цена» таких датчиков на Али — 600 рублей, правда с квадратным катафотом Кстати, диаметр доставленного круглого катафота — 8 см.

Читать еще:  Простой ремесленный нож из напильника

Из инструкции с сайта Omron можно узнать характеристики. Вот некоторые из них. Расстояние срабатывания (sensing distance) 4 или 5 метров в зависимости от рефлектора. Точнее 4 метра — с квадратным катафотом E39-R1, который входит в комплект поставки, а 5 метров с закупаемым отдельно E39-R2, который на вид просто составлен из этих двух. Тип выхода — Dark On. На выходе — реле. Источник света — красный светодиод (длина волны 660 нм). Время срабатывания реле 30 мс. Температура от минус 25 до плюс 55 С.

Нужно остановиться на паре моментов. Во-первых, красного светодиода в качестве источника света не увидел. Есть красный контрольный светодиод, при помощи которого удобно юстировать систему. Как только фотоприемник поймал отраженный луч, контрольный светодиод загорается и так и не гаснет, пока луч не пересечен. Основной светодиод виден только через смартфон, как это обычно для ИК-светодиодов, но светит не ярко и «сильно в глубине», в общем увидеть его и через смартфон сложно. Выглядит это так:

Второй момент это время срабатывания 30 милисекунд, или три сотых секунды. Вроде как много по сравнению с требуемой точностью любительского хронометража в сотую доли секунды. Но дело не во времени срабатывания реле, а в разбросе времени срабатывания. Оно в характеристиках не указано. Если реле каждый раз будет срабатывать строго 30 миллисекунд, то есть прибавлять это время одинаково всем участникам, это как ни странно даже соответствует требованиям FIS

Фотофиниш. Результат

Замеры показали дистанцию срабатывания 5.3 метра, причем дистанция обрывается очень резко, буквально пара сантиметров и все кончено. А до этого все было хорошо, можно было водить катафотом (прощупывая луч) и связь не терялась. На 4.5 — 5 метров никаких проблем с юстировкой. Благодаря контрольному светодиоду луч ловится легко.

Объект 8 мм прекрасно ловится даже при более чем 10 км/ч. Это не соответствует регламенту FIS. Вполне возможно, что в снегопад будет срабатывать на снежные хлопья.

Сделал из подручных материалов кожухи на катафот и датчик. Это нужно сделать, чтобы устройства меньше «слепли» на солнце. В домашних условиях на дальности приема никак не сказалось.

Так как на выходе реле, то вывод можно просто запараллелить с кнопкой «Финиш». То есть можно нажимать на кнопку для тестирования, а можно ждать сигнал от фотоприемника. Программно запретил повторный финиш в течение секунды (когда обрабатывал нажатие кнопки), поэтому есть ли «дребезг» у реле так и не узнал, система срабатывает надежно.

Для «механики» купил на Али два крепления для проектора (по 188 руб). Правда, когда перерезал резьбу, обнаружил, что шаровой держатель похоже сделан из силумина. Долго не продержиться А сам кронштейн сделан из удивительно мягкого и тонкого алюминия, как консервная банка. С точки зрения техники безопасности это конечно хорошо

Для опор нашел все-таки в хозяйственном гипермаркете сосновый брусок 40х40 (4 см поперечный размер, длина 1 метр, цена 165 руб).

Остается открытым вопрос, не слишком ли мало 4-5 метров для финишных ворот? Наша трасса горке не единственная, ширина «полосы» на финише примерно такая и есть. Но точно будет известно только следующей зимой. Если не подойдет, датчик несложно заменить.

Здесь собраны все заметки по теме «Хронометраж для горных лыж на Ардуино».

Вадим Никитин

Фотофиниш: Вот как работают камеры на Олимпийских финишных линиях

В 100-метровом спринте на Олимпийских играх, всего 0,08 секунды определяет разницу между серебром и золотом – за чем и следят камеры, делающие 10000 кадров в секунду — фотофиниш.

Как работают камеры на Олимпийских играх в Рио

Официальные камеры, ведущие сьемку и отвечающие за фотофиниш на протяжении всех Олимпийских игр, на самом деле это не камеры от популярных производителей (хотя они используют различные линзы Nikon, в зависимости от события), это продукт швейцарской часовой компания Omega. Именно они записывают финиши в течение последних 84 лет.

Самые последние модели сейчас используются в Рио, камера финишной прямой — называется Scan’O’Vision Myria, она не принимает ваше типичное 3: 2 соотношение сторон в фотографии. Вместо этого, камера сканирует только небольшую часть финишной линии делая 10000 кадров в секунду, совмещая вертикальные кусочки вместе, чтобы создать детальное изображение. Инклинометр удерживается на финишной черте, на оптимальной высоте, так как различные события имеют разные правила о том, что должно пересечь финишную черту первым. В 100 метровом спринте, это грудь.

Наряду с камерой, пара фотоэлементов регистрирует, когда спортсмены пересекают финишную черту, быстро размещает официальные результат на табло и передает для трансляции. Каждая финишная линия оборудована четырьмя датчиками, два из них располагаются прямо напротив друг друга, по обе стороны от линии финиша. Технология, используемая в Рио, позволяет камерам работать без необходимости постоянной регулировки высоты для различных событий.

Камера и фотоэлементы работают вместе, чтобы создать изображение в паре с временным графиком таким образом, чтобы судьи могли определить точное время спортсмена (или грудь спортсмена, для спринта) пересекающего финишную черту.

Читать еще:  Изголовье для кровати

Конечно, официальное время нуждается в качественной отправной точке – специальный триггер оповещает о начале гонки. Датчики в блоках стоп также оповещаю судей о любых фальстартах. «Электронный стартовый пистолет использует свет и звук, чтобы дать гонщикам равные старты, а инновационные стартовые блоки включают в себя систему обнаружения ложного старта, которая измеряет давление стопы спортсмена от блока — 4000 раз в секунду» в соответствии с разъяснениями компании Omega. «Это позволяет хронометристам легко обнаружить малейший фальстарт».

Камеры на велотреке на Олимпиаде в Рио

Технология хронометража от Omega также используется в стрельбе из лука, баскетболе, езде на велосипеде, плавании на открытой воде, парусном спорте, теннисе, а также среди прочих видов спорта и развлечений.

Технология фотофиниша прошла довольно длинный путь, всего за несколько коротких лет – в 2014 в Сочи, камеры записывали лишь 2000 кадров в секунду. Давайте подождем и посмотрим, как данная технология улучшится на предстоящих зимних Олимпийских играх в Южной Корее в 2018 году.

Технология камер фотофиниша Omega — трейлер

Система фотофиниша Finishlynx в комплектации «Grand Prix»

Комплект Grand Prix — система мирового уровня для легкой атлетики, которая включает в себя две независимые камеры фотофиниша и стартовые системы для полного резервирования данных. Камеры связаны с отдельными системами беспроводного старта RadioLynx, которые эффективно создают две независимые системы. Система соответствует всем стандартам ИААФ, рекомендованным для проведения крупных чемпионатов.

Новейшая камера Vision PRO — основное устройство синхронизации данного комплекта. Vision PRO захватывает до 3000 кадров в секунду и включает в себя опцию Wi-Fi для полностью беспроводной передачи данных, а также встроенный уровень, электронный фильтр, встроенный аккумулятор и опцию LuxBoost, что улучшает качество изображения и четкость при слабом освещении. Результаты с точностью до 0,00033 секунды полностью независимы от резервной камеры.

ResulTV позволяет автоматически создавать масштабируемую графику с результатами для любого совместимого графического дисплея или табло. Он может даже создавать высококачественные динамические изображения, подходящие для вещательного телевидения.

Состав комплекта:

опция LuxBoost для работы в низкой освещенности

беспроводное соединение с ноутбуком

опция VDM (подключение видеотабло)

встроенный в камеру аккумулятор

опция внутреннего уровня

опция электронного фильтра

Резервная камера фотофиниша: EtherLynx Vision , 2.000 fps , 1280 пикселей, EasyAlign , High — Res .

опция LuxBoost для работы в низкой освещенности

опция VDM (подключение видеотабло)

встроенный в камеру аккумулятор

опция внутреннего уровня

Камера идентификации финиша IdentiLynx (30 fps, 720 p)

Беспроводной комплекс AirLynx

LED видеоэкран 2м х 1м

Ультразвуковой измеритель ветра

4 значное табло для ветра & таймер отсчета

Беспроводной коммутатор SeriaLynx

Дистанционный позиционер ( x 2)

Беспроводная стартовая система RadioLynx ( x 2)

Адаптеры и кабели питания, ethernet и стартовые кабели ( x 2)

Тренога и оборудование для монтажа для точной настройки

Профессиональная тренога высотой более 3м

Программное обеспечение FinishLynx32 на русском языке с плагинами

Программное обеспечение LynxPad (электронный секретариат) на русском языке

ПО ResulTV для вывода результатов на видеотабло

Модуль видеодисплея (VDM) — опция позволяет отображать текущее время FinishLynx, результаты и изображения FinishLynx на видеоэкране, подключенном к порту HDMI камер Vision. Просто подключите совместимый видеодисплей/табло к камере Vision и незамедлительно отображайте результаты на финишной прямой.

Lynx 1-сторонний LED видеоэкран был разработан в качестве идеального табло для легкой атлетики. Большой дисплей, располагаемый на арене, с размерами 2м х 1 м может транслировать время забегов, результаты, информацию о спортсмене / забеге и пользовательский текст или изображения в режиме реального времени. Дисплей также совместим с модулем видеодисплея (VDM) на камерах Vision. Камеры с поддержкой VDM в комплекте Grand Prix могут напрямую подключаться к видеоэкрану через HDMI и позволяют отправлять данные о забеге и изображенияя с результатами FinishLynx без необходимости использования сторонней программы.

Продвинутая беспроводная сеть — данное решение при разработке комплекта Grand Prix сделало его подходящим для объектов без инфраструктуры для прокладки кабелей под дорожкой. Добавление камеры EtherLynx Vision PRO с опцией беспроводной связи 802.11g означает, что камера может управляться с противоположной стороны дорожки без кабелей, необходимых для компьютера FinishLynx. Поскольку обе камеры фотофиниша запускаются с помощью беспроводных стартовых систем RadioLynx, нет необходимости в кабеле и датчике старта. Измертель скорости ветра и табло также подключены к беспроводному блоку SeriaLynx, что устраняет необходимость в кабелях между ними и камерами. Комплект «Grand Prix» обеспечивает мощную сеть результатов, подходящую для событий чемпионатов IAAF.

Фотофиниш — Photo finish

Фотофиниш происходит в спортивной гонке , когда несколько конкурентов пересекают финишную линию в почти то же самое время. Поскольку невооруженный глаз не может быть в состоянии различить , какой из конкурентов пересек линию первой, фото или видео , снятое на финише может быть использовано для более точной проверки. Фото отделки сделать это менее вероятно , что чиновники будут объявить гонки мертвого тепло .

Конец линия фотография все еще используется почти во все современном гоночном спорте. Хотя некоторые виды спорта используют электронное оборудование для отслеживания гонщиков во время гонки, фото считается самым важным доказательством при выборе победителя. Они особенно важны во время близких гонок, но они также используются для назначения официальных раз для каждого участника во время любой гонки.

Читать еще:  Простое приспособление для транспортировки габаритных предметов

содержание

Метод захвата

Strip фотография

были разработаны фотофиниш камеры в течение 1940-х и 1950-х годов в качестве средства регулирования гоночной индустрии и уменьшить обман. Ставки на гонках становится все более популярным в средние десятилетия двадцатого века. Власти были обеспокоены таким образом, чтобы улучшить неподкупности гонок, который был широко рассматривается как коррумпированные.

Обычно фотофиниш камеры используют полосу фотографию , в которой камера направлена на финише от возвышенности в башне. Она захватывает только последовательность событий на этой линии в вертикальном измерении. Каждая часть тела каждого гонщика показано , как он появился в тот момент он пересек линию; ничего стационарно представлена в виде горизонтальной полосы. Горизонтальное положение представляет время, и время разметки вдоль нижней части фотографии могут быть использованы , чтобы найти точное время пересечения любого гонщика. Высокий угол позволяет судьям видеть положение каждого гонщика по отношению к другим.

В обычной фотографии, изображение показывает различные места в фиксированный момент времени; полоса фотографии обменивает времени и пространства , размеры, показывающие различные времена в фиксированном месте.

Окончательное изображение часто показывает твердый белый фон, который представляет собой непрерывное сканирование окрашенной финишной линии. Гонщики могут искажаться на основе движения конечностей и головы, как они пересекают линию; конечности вытянуты, где они остаются неизменными или двигаться в обратном направлении по отношению к щелевой затвор, или усеченной, если они движутся быстрее, чем фильм, пролетающей мимо щели.

фильм

Single-экспозиция фотофиниш снимки были сделаны камерой, который был установлен на финиш и изначально претендовал на скачки. Затвор камеры, которые захватили 136 изображений каждый второй был вызван как конь сломал тонкую нить на гоночной трассе. Слишком часто, единственное экспонирование фотофиниш камеры не удалось захватить решающий, первое место финиша момент. Эти камеры были использованы только для первого места отделки, и не предусмотрено никакой помощи в определении любой другой расы размещений. Древнейшие одной экспозиции гоночного трека фотофиниш изображения, обнаруженные до сих пор были сделаны Джоном Чарльзом Hemment в 1890 году.

Исторически сложилось, что в картине камер движения США использовались с 1920 — х для записи расы встречается , но были непригодны для фото-финиш фотографии как частота кадров была слишком редко , чтобы поймать критические мгновенные лошадей или собак достигли финиша. Эта запись была достигнута с помощью специальной щелевой камеры . Лоренцо Дель Riccio , Paramount Pictures инженер кинофильм улучшила камеру кругового потока, устройство , которое было изобретено в 1930 — е годы , особенно с целью фотографирования движущихся объектов. Первый гоночный клуб , чтобы сделать использование камеры «Photo-Chart» Del Riccio для фото-отделки был Turf Club Del Mar в Калифорнии на своем первом заседании в 1937 году.

В отличии от обычных камер камера кругового потока использовала одну вертикальную щель вместо затвора ; полоса пленки перемещается горизонтально поперек тонкого вертикального отверстия , расположенного в фокальной плоскости. Это ограничивает поле зрения не более чем на несколько дюймов, ограниченное поле выровнено с вертикальной линией на столбе , на котором сфокусирован объектив. Кинопленка , перемещаемых через щели в направлении, противоположном направлению гонки и , по существу , с той же скоростью, что и скорость движения изображения лошадей , как каждый пройденный финишную линию. Это удерживало изображение лошадей более или менее неподвижна относительно пленки. Как только первая лошадь начала переходить линию, камера начала записывать свои изображения на движущейся пленке из носа в обратном направлении, постепенно по всей длине тела, с приходом каждой лошади на финишной пост подряд. Это вызвало полосу фотографической запись лошадей , как они прошли вертикальную плоскость (столб). Фильм постоянно продвинулся в темпе , эквивалентной средней скорости гоночной лошади, что приводит к искажениям длины (медленнее движущихся лошадей появляются растягиваться), но по- прежнему сохраняя порядок финишировавших.

Были разработаны усовершенствования, в том числе , что сделано в 1948 году австралийской Bertram Pearl система которого включены зеркало и неон-импульса времени подписи в финишного столба , которая обеспечивала бы точно выровненной изображение , в котором можно было бы рассматривать обе стороны лошадей, и на котором неон оставил множество полос на 100 — е / секундные интервалы для точного времени. Если отраженное изображение лошади выровнены по вертикали именно с изображением переднего плана, это было доказательство того, что камера не была просмотр финишной линии под углом (и , следовательно , неправильно записью относительных позиций лошадей). Партнер Перл был его другом, общество портретист Атол Шмит . Вклад Shmith было сформулировать средства для ускорения обработки полосы отрицательных до 55 секунд , а затем к быстрому 35 секунд. Эти времена конкурировали даже мгновенную одну минуту обработки изображения по Edwin Land «s Model 95 Polaroid камеры , которая стала доступной в то время.

цифровой

Цифровые камеры используют 1-мерный датчик массива взять 1 пиксель широких последовательных изображений финишной линии. Так как только одна линия CCD считывается в то время, частота кадров может быть очень высокой (до 10000 кадров в секунду). В отличие от пленки на основе фотофиниш, нет никакой задержки от разработки фильма, и фотофиниш доступен сразу. Они могут быть вызваны лазером или фотогальванических средствами.

видео

Другой способ создания этой полосы включает в себя объединение отдельных фотографий. Камера высокоскоростной или кинокамеру используется , чтобы сделать непрерывный ряд частичных кадров фотографий с высокой скоростью, в то время , не оставляя пустое пространство между клетками.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector