[发明专利]一种基于视觉伺服的磁流体液滴运动控制系统在审
申请号: | 201911173429.X | 申请日: | 2019-11-26 |
公开(公告)号: | CN110888360A | 公开(公告)日: | 2020-03-17 |
发明(设计)人: | 黄显;杨真 | 申请(专利权)人: | 天津大学 |
主分类号: | G05B19/042 | 分类号: | G05B19/042 |
代理公司: | 天津市三利专利商标代理有限公司 12107 | 代理人: | 韩新城 |
地址: | 300072*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 视觉 伺服 流体 运动 控制系统 | ||
本发明公开一种基于视觉伺服的磁流体液滴运动控制系统,包括支座平台,视觉传感测量装置,安装在支座平台上端的磁流体液滴运动控制平台,所述视觉传感测量装置包括高分辨率摄像头和PC机,所述高分辨率摄像头安装在磁流体液滴运动控制平台的上方,所述磁流体液滴运动控制平台包括超疏水玻璃片,设置在所述超疏水玻璃片下方、支座平台内部的磁铁阵列平台,所述磁铁阵列平台通过数据线与PC机连接,所述磁铁阵列平台包括由圆盘电磁铁构成的磁铁阵列、磁铁阵列驱动电路以及控制电路。本发明能够控制多个磁流体液滴同时运动,可在平面上实现磁流体液滴融合和分离运动控制。
技术领域
本发明涉及磁流体控制技术领域,特别是涉及一种基于视觉伺服的磁流体液滴运动控制系统。
背景技术
磁流体是把纳米数量级(10纳米左右)的磁性粒子包裹一层长链的表面活性剂,均匀的分散在基液中形成的一种均匀稳定的胶体溶液。该流体在静态时无磁性吸引力,当外加磁场作用时,才表现出磁性。磁流体作为一种新型纳米功能材料,已经在磁靶向给药,磁性液体细胞内热疗,基因治疗等生物医学领域有了广泛应用。针对于磁流体液滴精准运动位置控制,现阶段需要具有功能齐全,可视化程度高的实验系统。根据相关资料,国内外现有对磁流体液滴运动控制有很大的发展,但仍存在以下不足:
(1)现有对单个或多个磁流体液滴独立控制的研究较少。
(2)现有的实验设备较为简单,运动精度较差,难以实现精确运动控制。
(3)现有操纵磁流体液滴的操纵方法方式比较不够灵活,且控制范围较小。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷,而提供一种基于视觉伺服的磁流体液滴运动控制系统,以克服现有技术中对磁流体运动控制设备中运动精度较差,操纵方式不够灵活,以及控制范围较小的缺陷。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
一种基于视觉伺服的磁流体液滴运动控制系统,包括:
支座平台,视觉传感测量装置,安装在支座平台上端的磁流体液滴运动控制平台,所述视觉传感测量装置包括高分辨率摄像头和PC机,所述高分辨率摄像头安装在磁流体液滴运动控制平台的上方,所述磁流体液滴运动控制平台包括超疏水玻璃片,设置在所述超疏水玻璃片下方、支座平台内部的磁铁阵列平台,所述磁铁阵列平台通过数据线与PC机连接,所述磁铁阵列平台包括由圆盘电磁铁构成的磁铁阵列、磁铁阵列驱动电路以及控制电路;所述磁铁阵列驱动电路以及控制电路通过磁铁阵列的行和列的电源通断进而控制每一个电磁铁的工作状态;所述PC机装有上位机软件,所述上位机软件处理摄像头传回的图像并且通过模板匹配获得液滴位置信息,接收处理指令信息并发送到磁铁阵列驱动电路以及控制电路;磁流体液滴单次运动的距离为两个圆盘电磁铁之间的圆心距,磁流体液滴投影面积为一个圆盘电磁铁横截面积大小。
优选的,所述支座平台的下部设置调平机构,以调平所述磁流体液滴运动控制平台。
优选的,所述超疏水玻璃片面积为144*144,厚度范围在0.1-1mm之间,其表面经过疏水处理,磁流体液滴接触角在其表面达到超疏水临界状态。
优选的,所述磁铁阵列由数量为256,直径为8mm的圆盘电磁铁按16*16的行列排布而组成。
优选的,所述圆盘电磁铁额定电压为24V。
优选的,所述高分辨率摄像头所采集区域为整个玻璃板平面面积144*144mm,取像素点数目为256,最小像素点大小为8*8mm。
进一步的,还包括手柄,采用无线通信与PC机连接,具有十字方向按钮和ABXY键,十字方向按钮控制磁流体液滴运动方向,ABXY按键分别用于控制液滴特定的工作模式。
优选的,所述磁铁阵列驱动电路中磁铁驱动器为固态继电器,所述控制电路中的控制器为Cotex-M3内核的单片机。
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