Yol yüzeyi kalitesinin ölçülmesi

Öncelikle, küçük bilgimden ötürü, ticari bir bilgisayar programcısıyım ve ne yazık ki fizik, mühendislik, DSP hakkında çok az bilgim var ama öğrenmeye hazırım.

Bir kaykay üzerinde sürerken bir yol yüzeyinin kalitesini ölçmek istiyorum. Temel olarak yolun düzgünlüğü ile ilgileniyorum. "Daha yumuşak" yollar için, az titreşim olmalı, daha az düzgün yollar için daha fazla olmalıdır.

Şimdiye kadar sahip olduğum fikirler TI SensorTag 2 (CC2650) kaykay ve bir sürüş sırasında ivmeölçer grafiğini kaydetme ve sonra bu frekansları alma (fourier dönüşümü). Ne yazık ki, SensorTag'den alabileceğim maksimum örnekleme frekansı gibi görünüyor 10 Hz bu da çok az görünüyor. Zarf hesaplamasındaki bilgilerim, 1 cm büyüklüğündeki "çukurları" tespit etmeye ihtiyacım ve 10 km / s civarında olduğum. Bu yüzden tespit etmem gereken frekansın en az 277 Hz (10 km / s / 1 cm) olması gerekiyor. Ayrıca “titreşim derecesini” türettiğimden, seyahat ettiğim hıza ihtiyacım olduğuna inanıyorum. Asıl soru, bunu nereden alacağım ... Elbette, hızlanma verilerini birleştirebilirim ama bu kesinlikle kesin olmaz gibi görünüyor. Ayrıca bunun için telefonumdaki GPS'i de kullanabilirdim, ancak bu da kesin değil.

Bir arkadaşım sürüş sırasında tekerleklerin oluşturduğu sesleri kaydetme konusunda daha basit bir yaklaşım önerdi. Ve sonra bundan titreşim derecesini türetin. Ama bunun için seyahat hızına da ihtiyacım var, değil mi?

Bu bir anlam ifade ediyor mu? Ve eğer evet ise, iyi bir yaklaşım ne olabilir?

Çok teşekkürler!

Akustik analiz fikri iken Mayıs ayı* işte, ivmeölçer verilerinin analizinin çok daha kolay olacağını düşünüyorum. Size daha iyi veri oranları verebilecek bir şey arıyorsanız, diğer ivmeölçerlere bakmayı deneyin. Bu Adafruit’ten en fazla 800 Hz veri Sayfası ). Hesaplamalarına göre, bu yeterli olmalı.

Bu verileri daha sonra analiz edilecek bir arduino gibi bir şeyle kaydedebilirsiniz (bunun ne kadar çabuk veri toplayabileceği / işleyebileceğine bakmadım). Ahududu pi sıfır gibi bir modülün gerçek zamanlı olarak ivmeölçer verilerini sıralamak için yeterli işlem gücüne sahip olması gerekir.

Kaykayın hızını ölçmeye gelince, yaygın, ucuz ve oldukça kolay bir rota kullanmak salon etkisi sensörü bir tekerlek üzerinde. Bu, size tekerleğin açısal hızını (rpm / rps) verecektir ve oradan, cm / dk cinsinden hızı vermek için tekerleğin çevresinin (santimetre cinsinden) rpm katını kullanırsınız. Programınız için uygun şekilde dönüştürün.

* Yeterli zaman, deneme ve yanıltım verildiğinden emin olabilir, işe yarayabilirdi, yolu kullanmaya çaba harcayacağını analiz etmek için ses kullandığımdan şüpheliyim.

Önerildiği gibi ivmeölçer kullanmayı denerdim. Aşağıda, yardımcı olabilecek kaynak koduna bir bağlantı bulacaksınız. TIVA ARM Cortex M4 Mikrodenetleyici ile birlikte bir ADXL 345 hızölçer kullandım. Kaynak kodunu doldurabilirsiniz

• TIVA - I2C Kullanarak ADXL345 İvmeölçer Demosu
• Tiva_I2C_Nokia_ADXL345 kaynak kodu

İlk olarak biraz arka plan. ABD'de 6 yıl boyunca bir paketleme test laboratuarı işleterek geçirdim ve işimin bir parçası sahadan şok ve titreşim verilerini toplamaktı (yarı traktör / römork, TOFC, vagon, dağıtım kamyonları, gemiler vb.). Dünya çapında, daha sonra laboratuar test protokollerini geliştirmek ve / veya onaylamak için bu verileri kullanmak. Ayrıca dönen makine ve araçlarda titreşim ölçümü ve analizi yaptım. Yani, tam olarak ne yaptığınızı değil, ama oldukça yakın.

Ölçümler için, genellikle kendi kendine yeten "kara kutu" veri kayıt cihazlarını kullandım. IST , ancak bu kaydedicilerin her biri yaklaşık 10 bin dolara mal oluyor ve muhtemelen bütçeniz dışında. Ekipman kiralıyorlar, bu yüzden araştırmaya değer olabilir ve belki de dünyanın neresinde olursanız olun makul bir karşılığı olabilir.

Kendi donanımınızı yapmak istediğinize karar verirseniz, bir Arduino veya Ras-Pi'yi kaykaylara monte etmek konusunda temkinli davranmadan dikkatli davranırsınız, sadece dinamik ortam için sağlamlaştırılmamışlardır. Böylece, takma işleminden kaçınmak için verileri hızlı bir şekilde örnekleme konusunda gerçek sorunlarla karşılaşırsınız. Genel kural, örnekleme oranının en yüksek ilgilenilen sıklıkta 10 olması gerektiğidir. Devam etmek kendi sorumluluğunuzdadır.

Bunu yaparsam, gerçek bir taşınabilir dinamik sinyal analizörü kiralamanın / ödünç almanın bir yolunu arardım ... bunun gibi bir şey Kristal Aletler Spyder-20 . Tach girişi (0-5V puls treni) olarak kullanmak için bir salon sensörü veya küçük optik sensör kurardım. Sonra gibi bir minyatür ivmeölçer Bu dikey olarak titreşimi tespit etmek için kaykay kamyonuna monte edilmiş PCB'den. Veri parçasını girdi algıladığında veri toplanmasını tetiklemek için DSA'yı ayarlayın. DSA'yı sırt çantanıza koyun ve farklı sokaklarda / yüzeylerde kaymaya başlayın.

Hızınız değişeceğinden, belki bir bağırsak kontrolü dışında, farklı yüzeylerde toplanan veriler arasındaki hızlanma ile zaman verisi veya histogramları karşılaştırmada pek bir değer yoktur. Verileri alıp farklı şelale alanlarına koyardım;

ve bunun gibi, hıza, frekansa, yoğunluğa vs:

Z ekseni için başka şeylere bakmak isteyebilirsiniz, ancak genel olarak bu iyi bir başlangıç ​​olur ve belirli ilgi alanlarına daraltabilirsiniz.

Ayrıca kaykay tekerleklerinizdeki rulmanlar tarafından yaratılacak olan temel frekanslara da bakmalı ve bu verileri de verilerinizden kaldırmak için bir miktar filtre uygulamanız gerekir.