Proyecto Final de Instrumentación Virtual

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Proyecto Final la materia de Instrumentan Virtual, sistema operado por voz.

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<p>Nombre: Leal Villavicencio Hector JavierINSTRUMENTACION VIRTUAL FECHA DE ENTREGA: 7 DE DICIEMBRE DEL 2015</p> <p>PROYECTO FINAL:SISTEMA OPERADO POR VOZ </p> <p>INSTRUMENTACION VIRTUAL</p> <p>LEAL VILLAVICENCIO HECTOR JAVIER</p> <p>ENTREGA: 7 DE DICIEMBRE DEL 2015</p> <p> PROYECTO FINAL DE INSTRUMENTACIN VIRTUALOBJETIVO: Utilizar los recursos aprendidos en clase para la medicin, adquisicin y anlisis de datos en un pequeo prototipo.</p> <p>INTRODUCCION: Hoy en da un sistema de reconocimiento devozes una herramienta compleja capaz de procesar lasealde voz emitida por el ser humano y reconocer la informacin contenida en sta, convirtindola en rdenes que actan sobre un proceso. Para este proyecto se propuso un sistema capaz de reconocer algunos patrones de voz a partir de una base de datos guardada en el sistema, de esa manera el usuario emitir una instruccin que ser comparada con la base de datos, una vez reconocida dicha instruccin ser traducida en una accin para el movimiento de un indicador, ejemplo: El usuario pronunciara la palabra Izquierda y esta ser traducida en la accin de mover una flecha a la izquierda. Para agregar un poco ms de complejidad al proyecto, el micrfono no est abierto en todo momento, es decir, el usuario tendr que estar aun mnimo de 20 cm del sensor para que este abra el micrfono en espera de una instruccin que posteriormente ejecutara una accin. Para ello se empleara un sensor ultrasnico para la medir la distancia, un micrfono convencional para dictar las instrucciones, un motor DC equipado de un pequeo encoder para controlar el giro, as como un puente H para controlar el sentido del motor. La interfaz en Labview me mostrara cuando el micrfono este abierto, contara con un monitor de voz para demostrar que se est recibiendo la escucha, un medidor de distancia que indicara que tan cerca esta, as como unos botones manuales en caso de que exista una falla en el micrfono o en el sensor. </p> <p>INTERFAZ:</p> <p>OPERACIN DEL SISTEMA: Para la adquisicin de voz dentro de la interfaz de labview se us bloques convencionales configurados adecuadamente de la siguiente manera: </p> <p>En la imagen se observa que no se guarda un solo archivo de sonido, nicamente se hace uso de los datos adquiridos que son enviados a una variable con el nombre DATOS VOZ dicha variable global es usada posteriormente para comparar con la base de datos. La condicin de TRUE que abre el micrfono es activada nicamente cuando el sensor detecta que se est a 20 cm o menos del sensor, una vez que la condicin se cumple el micrfono se encuentra abierto hasta que la persona se retire del micrfono. </p> <p>Se agreg un botn Manual que abra el micrfono en caso de falla del sensor. Para la adquisicin de la distancia se emple el sensor ultrasnico HC-SR04 </p> <p>Este sensor ultrasnico de bajo costo cuenta con 4 pines: VCC, ECHO, TRIGGER Y GND.Se alimenta de 5 a 9 volts y su funcionamiento bsicamente es lanzar a travs del trigger un pulso ultrasnico con una frecuencia de 40 KHz en unos instantes breves de tan solo 10 microsegundos. </p> <p>Dicho pulso es enviado al objetivo y este al rebotar en l es capturado por el ECHO, que mide nicamente el ancho de pulso. La distancia ser obtenida con la expresin:</p> <p>Para conectarlo en el bloque de National Instruments se emple uno de los contadores internos conectados de la siguiente manera:</p> <p>A partir de aqu se nota que eh divido el sistema por partes de esa manera tengo un mejor control de cada una partes que conforman el sistema y nicamente lo que liga a cada sistema son las variables globales dentro de ellas. </p> <p>Antes de continuar, creo prudente describir cada una de las variables globales dentro del sistema. El primer lugar se encuentra la distancia en centmetros que nos muestra el sensor, el monitor de Control que desplegar en forma de texto la accin que se ejecuta, el monitor de micrfono que muestra en forma de texto cuando se encuentre Abierto o Cerrado. Un Booleano para indicarnos que existe presencia dentro del sensor, aso como un arreglo de datos que contiene los datos de Voz capturados la ltima vez que se abri el micrfono. Ahora bien para la operacin del motor se emple una mquina de estados que me permiti da la orden de Izquierda, derecha, centro, escucha y paro, bajo el siguiente diagrama de estados que elabore: CENTROPARODERECHAIZQUIERDAAL ESCUCHA DE ALGUNA INSTRUCCION</p> <p>DE ESA MANERA LA MAQUINA DISPONE DE 5 ESTADOS:</p> <p>Ntese que para lograr que el motor regrese al centro se diseo un pequeo encoder que al cerrarse o al abrirse da la indicacin inmediata de regresar al centro, es decir, si gira a la izquierda al parar girara al lado contrario y no se detendr hasta que se abra el interruptor. </p> <p>El esquema de la izquierda ilustra el pequeo circuito usado para el encoder. La salida es un valor anlogo que es ledo por una de las entradas analgicas de la tarjeta de NI, dicho valor es comparado como se muestra en la imagen de arriba. </p> <p>Para que el motor se mueva de izquierda o derecha, se emple un puente H L298N y nicamente se le mandan dos salidas digitales False/True para la Izquierda o True/False para la derecha.</p> <p>IZQUIERDA:</p> <p>DERECHA:</p> <p>CENTRO</p> <p>CONCLUSINCada parte funciona de manera conjunta y de esa manera formar un solo sistema, eh omitido la parte del reconocimiento de voz dado que tuve muchas dificultades para hacerlo nicamente por labview, dado que una vez adquiridos los datos y al intentar hacer la comparacin nunca se llegaba exactamente a un mismo resultado ya que aunque se reproduca desde una grabacin para que fuera exactamente lo mismo, factores como el ruido externo y la distancia del micrfono al dispositivo nunca es igual los valores cambian, asi que para lograr esa comparacin se tendran que establecer lmites acotados para determinar la similitud de ello, dicho anlisis sale fuera de la materia, sin embargo al estar investigando y al hacer algunas pruebas logre el cometido usando matlab y entablando una comunicacin TCP IP para el intercambio de datos, dentro de matlab se hace la captura de la voz que es pasada por un filtro para normalizarla previamente, una vez normalizada la voz (eliminacin de ruido) esta pasa por una red neuronal tipo Back Propagation para el reconocimiento de patrones, dicha red es entrenada previamente con 5 voces diferentes para cada instruccin: Izquierda y derecha. Una vez entrenada dicha red el patrn es reconocido con un factor de error del 96%. A la salida nicamente obtengo Izquierda o derecha una vez reconocido es enviado via TCP a labView para que siga con el proceso establecido previamente. 1</p>

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