来自Wiki
跳转至: 导航搜索
Main PageBertec Force Plate Setup

范围

该页面提供了有关如何将Bertec力板系统与OptiTrack运动捕捉系统集成的说明。

概述

当运动捕捉系统与力板结合使用时,它们一起作为各种研究应用的有效工具,包括生物力学分析,临床步态分析,生理学研究,运动性能研究等等。OptiTrack运动捕捉系统可以与力板同步,以获得运动和动力学测量。请注意,只有使用eSync同步集线器的Prime摄像头系统才支持强制板集成。该页面提供了设置和配置力板的快速指南 - 带有数字输出 - 以及OptiTrack运动捕捉系统。

有关压板的规格和配置的详细信息,请参阅压板制造商提供的文档。

Info2.png

模拟平台

模拟力板设备只能通过DAQ设备实现。可以通过数据采集通道检测输入电压信号,但Motive中不支持与模板平台相关的力板相关软件功能(矢量,位置校准等)。有关集成模拟设备的详细说明,请参阅NI-DAQ设置页面。

要求

  • 支持的放大器型号:AM6800
  • 固件版本:对于同步支持,Bertec放大器必须安装固件版本4.5.2或更高版本。首次启动放大器时,当前固件版本将显示在7段显示器上。请检查此项并确保固件已更新为支持的版本。
  • Prime系列以太网摄像头系统,带有eSync同步集线器。
  • Motive1.10或以上。


硬件设置


Bertec测力台系统设置

有关设置测力台系统和连接主机PC的详细信息,请参阅相应的Bertec系统用户文档。

相机系统设置

设置OptiTrack系统。将相机系统连接到同一台主机PC。有关更多信息,请参阅“ 快速入门指南:入门”页面或“ 硬件设置”页面。

使用放大器连接eSync

触发同步
  • Bertec AM 6800放大器:使用提供的15针D-Sub母头连接器从放大器的ANALOG OUTPUT端口获取ZERO信号和SYNC信号。
  • 放大器的ZERO电缆需要连接到eSync的输出端口,以便与摄像机系统同步。
  • 放大器的SYNC电缆需要在强制板放大器之间互连,以实现内部同步。
  • Bertec测力台+ Prime系统设置图,用于触发同步。
  • 来自放大器的零电缆
参考时钟同步
  • 放大器的SYNC电缆需要连接到eSync的输出端口,以便与摄像机系统同步。
Bertec力板+ Prime系统设置图,用于参考时钟同步。

热插拔

Info2.png

集成不支持热插拔。当新设备连接到系统时,必须重新启动Motive才能实例化它。

软件设置


外围设备模块

为了将测力台系统与Motive集成,您需要设置所需的驱动程序和插件。Motive安装程序与外围设备模块一起打包,可以添加。在Motive安装过程中,程序功能列表将显示在“自定义安装”部分中。在此处,更改外围设备模块的设置,如下图所示,以便模块与Motive 文件一起安装。

Info2.png

注意 :即使您没有使用NI-DAQ,仍然需要在安装程序中安装下一个出现的NI-DAQmx驱动程序。

Installing OptiTrack Peripheral Module. DAQmxInstall.gif

Bertec客户

除了外围设备模块,您可能还需要安装Bertec 的Digital Acquire™以验证测力台是否正常工作。请访问以下网页下载该软件,并按照相应说明进行安装。该软件安装用于连接Bertec测力台的剩余资源。

Info2.png

注意:您不能同时运行Digital Acquire和Motive并将它们同时连接到板上。

Motive中的测力台设置

1. 开始Motive

如果测力台的硬件和软件已配置并成功识别,Motive将列出检测到的带有数字标签的测力台(1,2等)。Motive会通知您不正确或不存在的力板校准文件。在Motive中成功实例化设备后,状态日志将指示已创建并加载设备。
  • Initial view in Motive after setting up force plates.
    用测力台的Motive。
  • Motive中的“状态日志”窗格。

2.校准相机

正常校准捕获体积以获得摄像机的方向(有关详细信息,请参阅“ 快速入门指南”或“ 校准”页面)。力板的位置大约是体积的中心,当您重新校准或重置地平面时,您还需要重新调整测力台的位置以获得最佳效果。
Motive after setting up force plates and calibration.
用测力台和相机校准的Motive。

3. 设置CS-400

CS-400校准方块上,拉出测力台对齐卡舌,将测力台水平夹具放在底部。水准夹具将校准方块与测力台表面对齐。对齐标签允许您将CS-400与测力台的两侧齐平,从而实现最精确的对齐。
CS-400 calibration square with force plate force plate parts.
CS-400校准方形带有力板测力台部件。

4. 将CS-400放在测力台上

将校准棒放在测力台上,使棒的顶点位于电缆输入所在侧的右角(如下图所示)。正确放置校准方块很重要,因为它确定了测力台的方向及其在全局系统内的局部坐标轴。测力台的坐标系与使用Motive的系统无关。
Bertec测力台使用右手系统。CS-400的较长臂将定义Y轴,较短的臂将定义测力台的X轴。因此,Z轴向下指向以测量垂直力。
  • 带有CS-400的Bertec测力台正确对齐。
  • 校准的测力台位置和方向。显示X和Y轴。

5. 在Motive中设置测力台位置

将校准方块放在测力台上后,在Motive中选择CS-400标记。右键单击要定位的测力台,然后单击“ 设置位置”。当一个体积中有多个测力台时,您可能需要踩踏测力台以找到校准方块所在的平台。在Motive中,未校准的测力台将以绿色亮起,并且当您踩踏板时会出现力矢量。必要时,对其他测力台重复步骤4和5。

参考校准方块上的标记,Motive定义了测力台轴在全局坐标系中的位置。设置位置时,将应用先前定义的测力台尺寸值和机械到电气中心偏移值,并将其反映在“ 透视视图”窗格中。

Info2.png

提示:要仔细检查尺寸是否正确修改,您可以在平台的每个角上放置额外的逆向反射标记,并从透视图监控标记位置与测力台资源的重合。

Setting the position of a force plate in Motive.
在Motive中设置测力台的位置。测力台上的数字标签被反转,因为测力台位置和方向尚未校准。

6. 设置测力台尺寸

如果未自动配置测力台尺寸,则需要在校准其位置后在压板属性中输入测力台的尺寸。转到“ 设备”窗格并选择测力台,其属性将列在“ 属性”窗格下。输入规格中报告的相应印版的长度和宽度(以米为单位)。

7. 零力板

校准每个测力台后,从卷中取出CS-400。右键单击Motive中的一个测力台,然后单击归零(全部)。这样可以去皮,并将测力台数据上的当前力设置为0.这将占据力板的一小量恒定测量偏移量。请记住,它会立刻将所有测力台归零。因此,请确保任何测力台上没有物体。

Info2.png

注意: Bertec测力台的归零刻度保存在其软件驱动程序中,每次驱动程序重新启动时,这些设置都会刷新。这意味着每次启动Motive时,或每次在Motive中禁用并重新启用设备时,都会刷新测力台零点设置。请注意这种行为,必要时将盘子归零。在Motive中,“ 设备”窗格下的Bertec测力台的“ 启用零启用”属性设置,启用此设置将在每次启用设备或“Motive”重新启动时自动归零。在零上允许设置默认情况下启用。

Set the force plate data to zero for more accurate data.
将测力台数据设置为零,以获得更准确的数据。

8. 设置采样率

通过同步设置配置压板的采样率,这将在下一节中介绍。需要eSync才能将两个系统同步到一起。它将被配置为将参考时钟信号或记录触发信号发送到压板放大器。根据用于同步的信号类型,支持的采样率可能会有所不同。

Info2.png

支持的力板采样率

  • 参考时钟信号同步: 当使用来自eSync的参考时钟信号来同步测力台时,测力台基本上将以与接收时钟信号相同的速率运行。您也可以将倍频器或分频器应用于输出的时钟信号,以进行其他调整。
  • 录制触发同步: 当使用来自eSync的录制信号触发同步测力台时,测力台将以自己的自由运行采样率运行。在这种情况下,仅支持1000 Hz采样率,您需要在“ 设备”窗格中调整摄像机帧速率,并应用帧速率乘数来设置测力台上的1000 Hz采样率。
从“ 设备”窗格配置测力台采样率。

同步配置


您可以采用两种同步方法:通过时钟信号或通过记录触发信号进行同步。

通过时钟信号同步利用eSync的内部时钟信号同步采样每帧的基础上力的盘子。然而,当有另一个设备(例如我)被同步时钟信号频率、采样率不能被设置为每个单独的设备。在这种情况下,触发同步必须用于同步初始记录触发。通过触发信号利用录音同步触发的动机使初始样本两个系统。自由初始同步之后,两个系统都运行在自己的采样率。如果力板块正在运行的整倍数的摄像系统,收集到的样品一致。然而,由于采样时钟并不是完全准确的,对齐的样本可能随着时间的推移慢慢地漂移。因此,当通过记录触发同步,最好保持记录时间短。

当通过eSync同步,使用以下步骤配置同步设置动机。这将允许两个系统同时被触发,参照主同步装置,eSync。

Info2.png

重要说明: 要使此同步设置正常工作,必须将Bertec放大器固件更新至固件版本4.5.2或更高版本。首次启动放大器时,当前安装的固件版本将显示在7段显示器上。请检查此项并确保固件已更新为支持的版本。如果安装了旧版本,请联系Bertec获取有关更新固件的说明。

Sync 配置步骤: eSync

参考时钟同步设置步骤

  1. 打开“ 设备”窗格“ 属性”窗格.
  2. 设备窗格中,选择列出的设备中的eSync。这将在选定的eSync的属性窗格中列出同步设置。
  3. “ 属性”窗格的 “同步输入设置”部分下,将“ ”设置为“ 内部时钟”。
  4. 接下来,在时钟频率部分,输入您希望运行压板的采样率。此时钟信号最终将输出到压板系统以控制采样率。对于本指南,我们将其设置为1000 Hz。
  5. 设置时钟频率后,将输入分频器/倍频器应用于时钟频率,以设置摄像机系统的帧速率。例如,如果在内部时钟频率为1000 Hz的情况下向输入分频器部分输入10 ,则摄像机系统将以100FPS运行。相机系统的最终帧速率将显示在“ 摄像机速率”部分中。
  6. 下一步是配置输出信号,以便可以将时钟信号发送到压板系统。在输出部分下,启用测力台系统所连接的eSync的相应输出端口。
  7. 将输出1-4→类型设置为门控内部时钟
  8. 现在已经配置了eSync,您需要在Motive中配置压板属性。在Motive中选择压板时,访问“属性”窗格以查看测力台属性。在这里,设置以下属性:
  • 记录触发;
  • 参考时钟同步;
  • eSync输出通道; eSync上使用的输出端口。
设置完成后,测力台系统将以eSync上配置的时钟信号频率开始采样,此速率也将显示在“ 设备”窗格中。


Info2.png

实时数据

当通过门控内部时钟同步测力台时,力数据可能在实时模式下不可用,因为只有在Motive正在录制时才会输出信号。如果需要在实时模式下查看数据,请使用触发的同步设置。

触发的同步设置步骤

  1. 打开“ 设备”窗格“ 属性”窗格.
  2. 摄像机系统的最终帧速率将显示在设备窗格的最顶部。
  3. “ 设备”窗格中,选择列出的设备中的eSync。这将在选定的eSync的“属性”窗格中列出同步设置。
  4. 设置输出信号,以便将记录触发信号发送到压板系统。在Outputs部分中,启用并配置强制板系统所连接的eSync的相应输出端口。
  5. 将输出1-4→类型设置为录制门
  6. 现在已配置eSync,您需要配置强制板的属性。在Motive中选择压板时,访问“属性”窗格以查看测力台属性。在这里,设置以下属性:
  • 记录触发; 设备
  • 参考时钟同步;
  • eSync输出通道; eSync上使用的输出端口。
完成此操作后,当Motive开始采集数据时,压板系统将与记录触发信号同步,并且在初始同步触发后,压板将自由运行。您可以通过修改“ 设备”窗格中的“ 倍增”值来配置强制板的采样率,以便以相机系统帧速率的整数倍进行采样。

Info2.png

采样率

  • 支持的帧速率:当通过记录触发同步两个系统时,测力台将以其自己的自由运行帧速率运行。在这种情况下,Bertec测力台仅支持1000 Hz采样率。如果您希望以不同的速率进行采样,请使用参考时钟同步方法。
  • 设置帧速率倍增器: 对于自由运行同步设置,可以从“ 设备”窗格设置测力台的采样率,但测力台的采样率必须配置为摄像机系统帧速率的整数倍。通过调整“ 设备”窗格中的“ 速率倍增”值,可以修改测力台的采样率。首先,选择相机系统的帧速率,然后调整速率乘数值,将测力台设置为所需的采样率。

Info2.png

再同步

重新对齐压板的初始采样时间。
当通过记录触发信号(记录门或记录脉冲)同步两个系统时,两个系统都处于自由运行模式。这意味着动作捕捉系统和力板系统的记录同时被触发,并且每个系统以其自己的速率运行。
但是,两个系统在记录触发时同步,但不是按帧计算。由于这个原因,动作捕捉数据和测力台数据的对齐可能逐渐彼此偏移以进行更长时间的捕获。但这不是问题,因为每次触发Motive中的录制时,同步链将始终重新同步。此外,注意到一般不会持续太长,此漂移采取对数据的影响。
但是,这可能是实时流式传输数据时的一个问题,因为记录永远不会启动,只有当Motive首次启动时才会同步两个系统。为了消除漂移,可以使用ReSynch功能。在“ 设备”窗格透视视图中中右键单击测力台,然后从上下文菜单中选择“重新同步”以重新调整两个系统的采样时间

验证同步

在开始录制之前,您可能需要验证摄像机和测力台数据是否同步。您可以通过一些测试来检查这一点。 第一种方法是将逆向反射球/标记物滴在平台上几次。当弹跳球撞击平台表面时,弹跳球会产生急剧的过渡,并使数据更加明显,以验证同步。或者,您可以在脚尖上安装标记,然后踩踏测力台。确保你的脚趾 - 最接近标记 - 首先击中平台,否则即使不是,数据也会显得偏离。然后,您可以监控撞击测力台的球或脚的精确定时,并在动作捕捉数据和测力台数据之间进行比较。

以下是验证良好同步结果的示例:

良好的同步

设备配置文件


所有已配置的设备设置(包括校准)都将保存在Device Profile XML文件中。退出Motive时,更新的设备配置文件将保存在程序数据目录(C:\ProgramData\OptiTrack\Motive\DeviceProfiles)下,并在重新启动Motive时再次加载此文件。可以通过帮助→应用程序文件夹→持久设置访问持久性设置文件夹。此XML文件可确保每次关闭并重新启动Motive时都会保留所有设备设置。

直接访问持久性设置文件夹。在此文件夹中,存储许可证文件以及持久配置的XML文件。

Motive中的测力台数据


可以从“ 图形视图”窗格监视测力台数据。您需要配置自定义图形布局以显示受测力台数据。如图所示,确保选择要绘制的所需测力台数据通道(Fx、Fy、Fz、Mx、My或Mz)。然后,当您在Motive中选择测力台时,相应通道中的数据将绘制在图形上。当选择重建标记和测力台通道时,将对力图进行子采样,以便与轨迹数据一起绘制。有关如何配置图形布局的更多信息,请阅读“ 图形视图”窗格页面。

测力台数据

要绘制实时测力台数据,必须将相应图形的图形视图样式配置为实时。

Info2.png

说明
  • 力和力矩数据反映了测力台制造商定义的坐标系,该坐标系通常是Z向下右手坐标系。注意:此约定独立于Motive中使用的全局坐标系。因此,Fz分量代表垂直力。有关更深入的信息,请参阅测力台规格。
  • 实时测力台数据图。
  • 图表视图窗格布局配置。

数据导出


MotionMonitor 生物力学分析软件。
C-Motion提供的Visual3D 生物力学分析软件

我们建议使用以下程序来分析生物力学应用中的导出数据:

C3D 导出

Motive导出跟踪数据和强制板数据到C3D文件。然后可以将导出的C3D文件导入生物力学分析和可视化软件以进行进一步处理。有关Motive中C3D导出的更多信息,请参见数据导出数据导出:C3D页面。注意,Motive中使用的坐标系(y轴向上右手)可能与生物力学分析软件中使用的惯例不同。

C3D轴

共同惯例

使用z-up右手坐标系的应用程序的C3D导出设置。

由于Motive使用的坐标系与普通生物力学应用中使用的系统不同,因此有必要将坐标轴修改为C3D导出器设置中的兼容约定。对于使用z轴向上右手惯例(例如Visual3D)的生物力学应用,必须在自定义轴下进行以下更改。

  • Motive中的X轴应配置为正X
  • Motive中的Y轴应配置为负Z
  • Motive中的Z轴应配置为正Y。

这将转换导出数据的坐标轴,使x轴代表前后轴(左/右),y轴代表中间轴(前/后),z轴代表纵轴(上行/下行)。


CSV导出

强制板数据和跟踪数据也可以导出为CSV文件。将Take文件导出为CSV文件时。将为每个压板保存单独的CSV文件,它将包含压力数据的力,力矩和中心。可以导入导出的CSV文件进行分析。


数据流

要跟踪数据以及压板数据,请打开数据流窗格并检查广播帧数据,并确保您没有通过摄像机网络进行流式传输。从数据流工作流页面了解有关流式传输的更多信息。

Motive可以使用NatNet Streaming 协议将跟踪数据和压板数据流式传输到各种应用程序(包括Matlab)中。从下载中包含的用户指南中了解有关 NatNet streaming 更多信息。