根据虚拟仪器的气动人工肌肉 运动位移丈量体系的完成

0 导言
气动人工肌肉也称气动人工肌肉驱动器(Pneumatic Musecle Actuator，PMA)，其研讨始于20世纪50代，近几年，在国内也得到了广泛的研讨与运用。气动人工肌肉呼应快、可靠性高，一起具有柔性并且轻盈，这使得它对人类来说，比其他的驱动器更安全。跟着机器人技能的开展需求，气动人工肌肉得到了广泛的研讨。现在人工肌肉运动位移的丈量首要经过在肌肉结尾衔接一个滑动变阻器，再经过检测变阻器两头的电压来完结，可是这种办法要求有高精度的变阻器，一起，这种办法对人工肌肉的运动也会形成必定的影响，所以，试验成果往往不很抱负。本文在虚拟仪器平台下，选用视觉盯梢与图画处理办法，来完结对方针位移的丈量。

1 硬件结构规划
本体系选用的是千兆网卡，Basler SCA640-70GM，659X490，70 FPS千兆网络摄像头，并且NI的PCIE-8235内嵌有帧接收器，因此极大地降低了图画收集对CPU的占用率。运用网线直接将收集到的图画传到PC机，一起也简化了体系硬件结构的规划。图1所示为体系的硬件结构图。

2 软件规划
本体系软件选用NI公司的虚拟仪器软件NILabVIEW 8．6和视觉处理工具包NI Vision8．6。经过LabVIEW图形化的编程环境，编程者能够象搭积木相同建立程序和用户界面，而程序的履行内容由一个一个可表明函数的图标和图标之间的数据流连线构成，这可使得编写和调试程序变得生动、快捷。NI Vision是和LabVIEW无缝链接的，NI Vision里包含了现在图画处理和机器视觉比较老练的Vis，一起有用于图画收集的驱动Vis，可在最大程度上简化图画收集、处理和输出成果的进程。
2．1 图画收集模块
跟其它NI板卡数据收集相同，本体系的图画收集可借助于收集帮手NI Vsion Acquisition来完结图画的快速收集，其程序框图如图2所示。

2．2 图画刻度转化
直接从图画中测得的坐标、面积、间隔等参数都是用像素值表明的，而实践上，还要依据需求将像素值转化成规划需求的值。本规划要测出人工肌肉弹性的长度，单位是毫米(mm)，在长度丈量的进程中，可将一张打印有实践刻度的纸作为气动人工肌肉的布景，这样既能够剖析布景对图画处理的影响，又能够作为丈量的辅佐工具。图3所示是其图画刻度转化指示图，图中，可取0mm和50mm的图画坐标分别为(1126．000，641．000)和(1510．000，641．000)，这样，其像素长度为384．000pixel对应实践的50mm，在此基础上，其弹性长度单位转化都将以此为规范在程序中主动进行。

2．3 特征点的提取
关于图画处理体系，实时性是常常要重视的问题。本体系的实时性也是首先要考虑的问题。为了最大极限地进步体系的实时性，除了进步硬件装备外，在软件处理进程中，也应该尽量防止运用占内存和CPU颅腔多的算法。本规划需求取得气动人工肌肉两头金属扎环的图画信息，并以此来核算弹性长度。为了使特征信息便于提取，可在两个金属扎环的中心方位用赤色油漆符号，并将右端的红点作为辅佐坐标。

为了进步实时性，可用最简略的阈值划分法来切割图画，以获取特征信息、阈值设定值Red(min：195，max：255)，Green(min：10，max：50)，Blue(min：10，max：50)，图4所示是其阈值提取效果图，其间，蓝色部分为提取到的特征信息。处理后的二值图画如图5所示。