Automation of the measurement procedure in the mechanical north-seeking gyroscope

Simple item page
dc.citation.epage12
dc.citation.issue93
dc.citation.journalTitleГеодезія, картографія і аерофотознімання
dc.citation.spage5
dc.contributor.affiliationНаціональний університет “Львівська політехніка”
dc.contributor.affiliationВища школа Нойбранденбурга
dc.contributor.affiliationLviv Polytechnic National University
dc.contributor.affiliationNeubrandenburg University of Applied Sciences
dc.contributor.authorЛопатін, Ярослав
dc.contributor.authorГегер, Вільгельм
dc.contributor.authorLopatin, Yaroslav
dc.contributor.authorHeger, Wilhelm
dc.coverage.placenameЛьвів
dc.coverage.placenameLviv
dc.date.accessioned2023-03-02T09:08:36Z
dc.date.available2023-03-02T09:08:36Z
dc.date.created2021-03-12
dc.date.issued2021-03-12
dc.description.abstractМета роботи полягає у розробці автоматизованої вимірювальної системи в механічному гірокомпасі за допомогою спеціально розробленого апаратного та програмного забезпечення для того, щоб полегшити експлуатацію приладу та мінімізувати похибки спостерігача. Розроблений комплекс передбачає автоматизацію лише для часового методу, оскільки для методу поворотної точки необхідно постійно контактувати з навідним гвинтом тахеометра. В основі проєкту – інтегрована система, апаратна частина якої містить одноплатний комп’ютер, камеру та об’єктив, а в основі програмного забезпечення – розроблений алгоритм розпізнавання руху із застосуванням технологій обробки зображення. Цей алгоритм створений за допомогою мови програмування Python та Computer Vision бібліотеки з відкритим початковим кодом OpenCV. За допомогою апаратної частини отримується відеозображення відлікової шкали гіроскопа, а за допомогою програмного забезпечення на цьому зображенні ідентифікується рухомий світловий індикатор та його позиція відносно шкали. Результатом дослідження є функціонуюча автоматична система вимірювання, яка визначає значення азимута напрямку з такою ж точністю, що й мануальні вимірювання. Система керується дистанційно за допомогою комп’ютера через wi-fi мережу. Для перевірки системи проведено серію автоматичних та мануальних вимірювань, які виконувались одночасно в одному й тому самому пункті для одного й того самого напрямку. На основі отриманих результатів можна стверджувати, що точність системи є в межах, зазначених виробником приладу для мануальних вимірювань. Застосування технології комп’ютерного зору, а саме відстеження рухомого об’єкта на зображенні для гіроскопічних вимірювань може дати відчутний поштовх для питання розробки систем автоматизації вимірювань для широкого спектра вимірювальних приладів, що своєю чергою може призвести до покращення точності результатів вимірювання. Розроблена система може застосовуватись разом з гірокомпасом Gyromax AK-2M фірми GeoMessTechnik для проведення автоматизованих вимірювань, навчання нових операторів. За допомогою розробленої моделі можна уникнути грубих похибок спостерігача, полегшити процес вимірювання, який не вимагатиме постійної присутності оператора біля приладу. В деяких небезпечних умовах це є суттєвою перевагою.
dc.description.abstractThe aim of the work is to develop an automated measuring system in a mechanical gyrocompass with the help of specially developed hardware and software in order to facilitate the operation of the device and minimize observer errors. The developed complex provides automation only for the time method, as for the method of the turning point it is necessary to constantly contact the motion screw of the total station. The project is based on an integrated system, the hardware part of which contains a single-board computer, camera, and lens. The main software is a developed motion recognition algorithm with the help of image processing. This algorithm was created using the Python programming language and the open-source computer vision library OpenCV. With the help of the hardware, a video image of the gyroscope's reference scale is obtained, and with the help of the software, the moving light indicator and its position relative to the scale are identified in this image. The result of the study is a functioning automatic measurement system, which determines the value of the azimuth of the direction with the same accuracy as manual measurements. The system is controlled remotely via a computer and wi-fi network. To test the system, a series of automatic and manual measurements were performed simultaneously at the same point for the same direction. Based on the results obtained, it can be stated that the accuracy of the system is within the limits specified by the manufacturer of the device for manual measurements. The application of computer vision technology, namely the tracking of a moving object in the image for gyroscopic measurements can give a significant impetus to the development of automation systems for a wide range of measuring instruments, which in turn can improve the accuracy of measurement results. The developed system can be used together with the Gyromax AK-2M gyrocompass of GeoMessTechnik for carrying out automated measurements, training of new operators. With the help of the developed model, it is possible to avoid gross errors of the observer, to facilitate the measurement process which will not demand the constant presence of the operator near the device. In some dangerous conditions, this is a significant advantage.
dc.format.extent5-12
dc.format.pages8
dc.identifier.citationLopatin Y. Automation of the measurement procedure in the mechanical north-seeking gyroscope / Yaroslav Lopatin, Wilhelm Heger // Geodesy, cartography and aerial photography. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — No 93. — P. 5–12.
dc.identifier.citationenLopatin Y. Automation of the measurement procedure in the mechanical north-seeking gyroscope / Yaroslav Lopatin, Wilhelm Heger // Geodesy, cartography and aerial photography. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — No 93. — P. 5–12.
dc.identifier.doidoi.org/10.23939/istcgcap2021.93.005
dc.identifier.urihttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/57463
dc.language.isoen
dc.publisherВидавництво Національного університету “Львівська політехніка”
dc.publisherLviv Politechnic Publishing House
dc.relation.ispartofГеодезія, картографія і аерофотознімання, 93, 2021
dc.relation.ispartofGeodesy, cartography and aerial photography, 93, 2021
dc.relation.referencesAlbert, S., & Surducan, V. (2017, December). Raspberry
dc.relation.referencesPi camera with intervalometer used as crescograph.
dc.relation.referencesIn AIP Conference Proceedings (Vol. 1917, No. 1,
dc.relation.referencesp. 030009). AIP Publishing LLC.
dc.relation.referencesBarbour, N., & Schmidt, G. (2001). Inertial sensor
dc.relation.referencestechnology trends. IEEE Sensors Journal, 1(4), 332–339. doi:10.1109/7361.983473
dc.relation.referencesCuciuc, M. (2018). Suitability of the Raspberry Pi camera
dc.relation.referencesfor cosmic ray detection and measurement. 2018 IEEE
dc.relation.referencesNuclear Science Symposium and Medical Imaging
dc.relation.referencesConference Proceedings (NSS/MIC).
dc.relation.referencesDinesh, M., & Bhaskar, K. B. (2020). Smart Highway
dc.relation.referencesAccident Alert Using Raspberry Pi Camera.
dc.relation.referencesJournal of Digital Integrated Circuits in Electrical
dc.relation.referencesDevices. Volume-5, Issue-1 (January-April, 2020)
dc.relation.referencesGollapudi, S. (2019). OpenCV with Python. Learn
dc.relation.referencesComputer Vision Using OpenCV, 31–50.
dc.relation.referencesdoi:10.1007/978-1-4842-4261-2_2
dc.relation.referencesHeger, W., Trevoho, I., & Lopatin, Y. (2019). Investigations
dc.relation.referencesto digitizing of the gyro oscillation swing by a line
dc.relation.referencescamera. Modern achievements of geodetic science and
dc.relation.referencesindustry. (2), 45–53. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesHeister, H., & Liebl, W. (2016). Measurement Uncertainty
dc.relation.referencesof Gyro-measurements in the Construction Works of
dc.relation.referencesthe Gotthard Base Tunnel. The surveyors in the
dc.relation.referenceslongest tunnel of the world. Special Edition
dc.relation.referencesEnglish. Ingenieur-Geometer Schweiz (IGS).
dc.relation.referencesJohnson, B. R., Cabuz, E., French, H. B., & Supino, R.
dc.relation.references(2010). Development of a MEMS gyroscope
dc.relation.referencesfor northfinding applications. IEEE/ION Position,
dc.relation.referencesLocation and Navigation Symposium.
dc.relation.referencesdoi:10.1109/plans.2010.5507133
dc.relation.referencesJuang, J., & Radharamanan, R. (2009). Evaluation of
dc.relation.referencesRing Laser and Fiber Optic Gyroscope Technology.
dc.relation.referencesProceedings of the American Society for Engineering
dc.relation.referencesEducation, Middle Atlantic Section ASEE MidAtlantic Fall 2009 Conference; King of Prussia, PA,
dc.relation.referencesUSA. 23–24 October 2009
dc.relation.referencesParent, A., Le Traon, O., Masson, S., & Le Foulgoc, B.
dc.relation.references(2007). A Coriolis Vibrating Gyro Made of a
dc.relation.referencesStrong Piezoelectric Material. 2007 IEEE Sensors.
dc.relation.referencesdoi:10.1109/icsens.2007.4388541
dc.relation.referencesSun, H., Zhang, F., & Li, H. (2010, August). Design and
dc.relation.referencesimplementation of fiber optic gyro north-seeker.
dc.relation.referencesIn 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (p. 1058–1062). IEEE.
dc.relation.referencesWetherelt, A., & Hunt, P. (2004). Azimuth Determinations
dc.relation.referencesUsing an Adapted Wild GAK1. Survey Review 37(294):592-603, October 2004
dc.relation.referencesZhen, S., Zhiqiang, Y., & Zhe, Z. (2013). Study on
dc.relation.referencesAutomatic North-Seeking Key Technologies of
dc.relation.referencesMaglev Gyroscope. The Open Mechanical Engineering
dc.relation.referencesJournal, 2013, 7, 83–89.
dc.relation.referencesenAlbert, S., & Surducan, V. (2017, December). Raspberry
dc.relation.referencesenPi camera with intervalometer used as crescograph.
dc.relation.referencesenIn AIP Conference Proceedings (Vol. 1917, No. 1,
dc.relation.referencesenp. 030009). AIP Publishing LLC.
dc.relation.referencesenBarbour, N., & Schmidt, G. (2001). Inertial sensor
dc.relation.referencesentechnology trends. IEEE Sensors Journal, 1(4), 332–339. doi:10.1109/7361.983473
dc.relation.referencesenCuciuc, M. (2018). Suitability of the Raspberry Pi camera
dc.relation.referencesenfor cosmic ray detection and measurement. 2018 IEEE
dc.relation.referencesenNuclear Science Symposium and Medical Imaging
dc.relation.referencesenConference Proceedings (NSS/MIC).
dc.relation.referencesenDinesh, M., & Bhaskar, K. B. (2020). Smart Highway
dc.relation.referencesenAccident Alert Using Raspberry Pi Camera.
dc.relation.referencesenJournal of Digital Integrated Circuits in Electrical
dc.relation.referencesenDevices. Volume-5, Issue-1 (January-April, 2020)
dc.relation.referencesenGollapudi, S. (2019). OpenCV with Python. Learn
dc.relation.referencesenComputer Vision Using OpenCV, 31–50.
dc.relation.referencesendoi:10.1007/978-1-4842-4261-2_2
dc.relation.referencesenHeger, W., Trevoho, I., & Lopatin, Y. (2019). Investigations
dc.relation.referencesento digitizing of the gyro oscillation swing by a line
dc.relation.referencesencamera. Modern achievements of geodetic science and
dc.relation.referencesenindustry. (2), 45–53. (in Ukrainian).
dc.relation.referencesenHeister, H., & Liebl, W. (2016). Measurement Uncertainty
dc.relation.referencesenof Gyro-measurements in the Construction Works of
dc.relation.referencesenthe Gotthard Base Tunnel. The surveyors in the
dc.relation.referencesenlongest tunnel of the world. Special Edition
dc.relation.referencesenEnglish. Ingenieur-Geometer Schweiz (IGS).
dc.relation.referencesenJohnson, B. R., Cabuz, E., French, H. B., & Supino, R.
dc.relation.referencesen(2010). Development of a MEMS gyroscope
dc.relation.referencesenfor northfinding applications. IEEE/ION Position,
dc.relation.referencesenLocation and Navigation Symposium.
dc.relation.referencesendoi:10.1109/plans.2010.5507133
dc.relation.referencesenJuang, J., & Radharamanan, R. (2009). Evaluation of
dc.relation.referencesenRing Laser and Fiber Optic Gyroscope Technology.
dc.relation.referencesenProceedings of the American Society for Engineering
dc.relation.referencesenEducation, Middle Atlantic Section ASEE MidAtlantic Fall 2009 Conference; King of Prussia, PA,
dc.relation.referencesenUSA. 23–24 October 2009
dc.relation.referencesenParent, A., Le Traon, O., Masson, S., & Le Foulgoc, B.
dc.relation.referencesen(2007). A Coriolis Vibrating Gyro Made of a
dc.relation.referencesenStrong Piezoelectric Material. 2007 IEEE Sensors.
dc.relation.referencesendoi:10.1109/icsens.2007.4388541
dc.relation.referencesenSun, H., Zhang, F., & Li, H. (2010, August). Design and
dc.relation.referencesenimplementation of fiber optic gyro north-seeker.
dc.relation.referencesenIn 2010 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (p. 1058–1062). IEEE.
dc.relation.referencesenWetherelt, A., & Hunt, P. (2004). Azimuth Determinations
dc.relation.referencesenUsing an Adapted Wild GAK1. Survey Review 37(294):592-603, October 2004
dc.relation.referencesenZhen, S., Zhiqiang, Y., & Zhe, Z. (2013). Study on
dc.relation.referencesenAutomatic North-Seeking Key Technologies of
dc.relation.referencesenMaglev Gyroscope. The Open Mechanical Engineering
dc.relation.referencesenJournal, 2013, 7, 83–89.
dc.rights.holder© Національний університет “Львівська політехніка”, 2021
dc.subjectавтоматизація
dc.subjectгіроскоп
dc.subjectcomputer vision
dc.subjectвідстеження руху
dc.subjectобробка зображення
dc.subjectautomation
dc.subjectgyroscope
dc.subjectcomputer vision
dc.subjectmotion detection
dc.subjectimage processing
dc.subject.udc528.526.6
dc.subject.udc528.022.62
dc.titleAutomation of the measurement procedure in the mechanical north-seeking gyroscope
dc.title.alternativeАвтоматизація вимірювань у механічному гірокомпасі
dc.typeArticle

Files

Original bundle
Now showing 1 - 2 of 2
No Thumbnail Available
Name:
2021n93_Lopatin_Y-Automation_of_the_measurement_5-12.pdf
Size:
386.02 KB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download
No Thumbnail Available
Name:
2021n93_Lopatin_Y-Automation_of_the_measurement_5-12__COVER.png
Size:
492.62 KB
Format:
Portable Network Graphics
Download
License bundle
Now showing 1 - 1 of 1
No Thumbnail Available
Name:
license.txt
Size:
1.82 KB
Format:
Plain Text
Description:
Download

Collections

Геодезія, картографія і аерофотознімання. – 2021. – Випуск 93