Planární akustická manipulace s kulovými objekty na pevném povrchu

Abstract

V této práci se věnuji tvorbě platformy pro distribuovanou akustickou manipulaci a jejímu použití pro zpětnovazební řízení polohy kuličky v rovině. S objekty manipuluji pomocí tlakových bodů. Tyto tlakové body se generují polem ultrazvukových měničů, jenž jsou buzeny signály s fázovými posuny určenými řešením optimalizační úlohy. Zavedl jsem fungující způsob zpracování obrazu použité kamery pro odečítání polohy kuličky. Dále jsem vytvořil zjednodušený model kuličky v generovaném akustickém poli, který mi umožňuje kompenzaci zpoždění změřené polohy a v neposlední řadě navrhl regulátory, díky kterým jsem schopen pohybovat s kuličkou po požadované trajektorii.

This thesis focuses on developing a platform for distributed acoustic manipulation and on its application for planar position feedback control of a small ball. Manipulation is achieved by focused pressure points. The pressure points are generated by an array of ultrasonic transducers powered by phase-delayed signals. The phase delays are obtained by solving an optimization problem. I implemented a method of measuring a position of the ball by image processing. Next, I created a simplified model of the ball in the generated acoustic field that allowed me to compensate a delay of measured position. Last but not least I designed feedback controllers for position trajectory following.