專利名稱：一種接觸面形變的傳感方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械量傳感領(lǐng)域，尤其接觸面形狀及其變化的觸覺傳感。
背景技術(shù)：
對于觸覺傳感， 一般都是傳感壓力，本發(fā)明是傳感接觸面的形狀變化，如皮膚接觸物體 感知物體的形狀及其變化，

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明傳感接觸面的形狀變化的基本方法示例如圖1在與1被測對象表面接觸的2傳 感器接觸面的背面(稱為標(biāo)記區(qū)，最好是漫反射的)，從上部4標(biāo)記發(fā)射源以一定角度投射標(biāo) 記到標(biāo)記區(qū)，在另一角度用5攝像裝置拍攝3標(biāo)記投影，以標(biāo)記陣列在攝像裝置靶面的位置 變化，可以推算各標(biāo)記投影的空間位置。
根據(jù)這些被確定空間位置的投影點(diǎn)，可以運(yùn)算構(gòu)成整個曲面，可以表達(dá)為整個曲面的動 態(tài)變化；也可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)作圖像處理、才莫式識別等幫助我們了解曲面變化的性狀特征； 不經(jīng)坐標(biāo)計(jì)算，直接觀看或放大觀看拍攝的圖像，觀察接觸面的變化，也是其應(yīng)用的一種方 式。
以初始平面或未觸壓時的狀態(tài)所拍攝的標(biāo)記陣列圖像為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)射源、攝像裝置和 標(biāo)記投影面的位置關(guān)系，發(fā)射源所發(fā)射光線本身在標(biāo)記面投影的變化情況(微小的可以忽略)， 計(jì)算實(shí)際工作時的各個標(biāo)記點(diǎn)位置。例如，從參照點(diǎn)數(shù)起，第n行、第m列的那個標(biāo)記投影， 從原來標(biāo)記區(qū)初始平面時的位置(攝像裝置靶面的第j行第k列像素)變?yōu)榍娴牡趈l行第 kl列像素，則可以計(jì)算出該點(diǎn)的空間位置，具體的計(jì)算這里不作推演。
標(biāo)記的排列的確定，是以標(biāo)記在不變位置的投影點(diǎn)為參照基點(diǎn)(如圖2的4標(biāo)記起始定 位參照點(diǎn)，在筒體與接觸面連接的邊緣)，來逐個確定其他各個在變動面上的標(biāo)記點(diǎn)，標(biāo)記例 如可以象國際象棋似的黑白塊交叉或有色(光)無色(光)交叉。對于有明確邊界的標(biāo)記投 影陣列，也可以通過判別邊界來確定其排列。
標(biāo)記的投射
1、 圖案直接用光投射。即前面是透明和不透光相間的圖案(例如象國際象棋棋盤)，后 面用光照射，使圖案投影到標(biāo)記面上。
2、 用互相垂直的光的干涉條紋投射。以亮條、暗條相交出現(xiàn)明顯不同亮度等級的塊(例 如圖5)，作為標(biāo)記點(diǎn)?；蛘咭詶l紋序號作為條紋坐標(biāo)，與實(shí)際像素位置配合計(jì)算。起 始條紋的確定可以借助筒與傳感面連接的邊緣上的固定不動點(diǎn)的特眛標(biāo)記。
接觸面上的凸起峰阻斷入射光線和投影拍攝問題的解決首先，如果具體應(yīng)用的峰坡的切向角度不太大，阻斷不了。如果有影響，我們可以設(shè)立多個發(fā)射源交錯覆蓋，例如
1、 對于發(fā)射標(biāo)記的實(shí)現(xiàn)方法，3個角度分別發(fā)射RGB色的標(biāo)記，分別計(jì)算其標(biāo)記陣列的 各個標(biāo)記坐標(biāo)，既可以增加密度從而提高精細(xì)度，又可以互相補(bǔ)充被阻斷光線的缺失。
2、 對于光的干涉條紋的實(shí)現(xiàn)方法，則可以在另一個對邊放置另外一對光的干涉條紋發(fā)射 裝置，以不同色(例如RGB中的另一色)的光源發(fā)射。這樣分別以2種光色陣列定坐標(biāo)，作 用和上面發(fā)射標(biāo)記相同。


圖1是基本方法示意說明
圖2是結(jié)構(gòu)示意，2種標(biāo)記發(fā)射源都畫上了，實(shí)際僅選擇用其中之一種就可以了。 圖3是為配備3套以不同光色作光源的標(biāo)記投射
圖4是為配備2套以不同光色作光源的光的千涉條紋(每套為同色光的互為垂直的條紋) 投射
圖5是發(fā)射同色光的互相垂直的光的干涉條紋在標(biāo)記區(qū)的^L影
具體實(shí)施例方式
圖2、圖3和圖4是具體裝置的形式結(jié)構(gòu)示意，筒體是剛體，內(nèi)里的透明體可以是透明氣 體或透明液體或透明彈性體，筒體上蓋可以是平玻璃片或透明塑料、有機(jī)玻璃等透明類物體， 也可利用做成攝像裝置用的透鏡，圖2方形筒體的下面是近似圓柱的側(cè)面作為傳感器接觸面， 即圖1的2傳感器接觸面，與筒體密封連結(jié)，制作簡單，對標(biāo)記定位也方便，與剛性筒體連 接處的角上就可以定位參照基準(zhǔn)點(diǎn)，其他標(biāo)記依此定位，可以標(biāo)一點(diǎn)特別的顏色在其上如白 點(diǎn)或黑點(diǎn)或特殊顏色點(diǎn)等，便于攝像后識別。其他的各個標(biāo)記的位置，都以與參照點(diǎn)的排列 位置來定位，當(dāng)然，也可以自動搜索標(biāo)記陣列的邊界來定位，而陣列與筒體的位置關(guān)系是可 以固定的。圖2方形筒體也可以做成圓柱等柱體，下面的接觸面可以是球面的接觸面。
標(biāo)記的投射源和光的干涉條紋的發(fā)射源可以在透明封蓋的上面。當(dāng)然，也可以避開這個 封蓋直接探入，唯對于筒內(nèi)充氣體和液體的的情況需要另加密封，不如整個在大封蓋的上面 簡潔。
本發(fā)明的典型應(yīng)用是脈搏傳感，與人指切脈的觸感相似，視覺與觸覺可以對應(yīng)。與前人 的指感描述可以對應(yīng)。提供了 一個比較全面的記錄手段，和作為脈象自動辨識判斷的較全面 的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
但本發(fā)明的應(yīng)用面是很廣泛的，具體實(shí)現(xiàn)方式也是很多樣的，以上的舉例并不表示其實(shí) 現(xiàn)的方式只有這些。本發(fā)明通過計(jì)算還可以轉(zhuǎn)換為壓力傳感。
本發(fā)明包含所有這些處于權(quán)利要求范圍內(nèi)的選擇、修改、變化，而不止于舉例的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種接觸面形變的傳感方法和裝置，其特征在于，光學(xué)投射標(biāo)記陣列到傳感器接觸面的背面標(biāo)記區(qū)，用攝像裝置拍攝標(biāo)記區(qū)，以感知被測對象的表面形狀變化。
2. 如權(quán)利要求1所述，光學(xué)投射標(biāo)記陣列，其特征在于，將透光和不透光相間的標(biāo)記陣列 才殳射到標(biāo)記區(qū)。
3. 如權(quán)利要求l所述，光學(xué)投射標(biāo)記陣列，其特征在于，將光的干涉條紋投射到標(biāo)記區(qū)。
4. 如權(quán)利要求3所述，將光的干涉條紋投射到標(biāo)記區(qū)，其特征在于，投射2組互相近似垂 直的光的干涉條紋，以其在標(biāo)記面上的疊加作為標(biāo)記。
5. 如權(quán)利要求4所述，投射2組互相近似垂直的光的干涉條紋，其特征在于，以不同光色 光源的2套這樣的裝置來投射。
6. 如權(quán)利要求2所述，投射，其特征在于，以多套這樣的的裝置分別不同角度投射，各套 以不同的光色為光源。
7. 如權(quán)利要求1所述，感知被測對象的表面形狀變化，其特征在于，可以直接觀看或選擇 》文大后觀看。
8. 如權(quán)利要求1所述，感知被測對象的表面形狀變化，其特征在于，由標(biāo)記位置的變化可 以推算標(biāo)記區(qū)各個標(biāo)記投影所在的空間位置。
9. 如權(quán)利要求1所述，感知被測對象的表面形狀變化，其特征在于，據(jù)各個標(biāo)記點(diǎn)的三維 坐標(biāo)構(gòu)成曲面立體變化圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及機(jī)械量傳感領(lǐng)域，尤其接觸面形狀及其變化的觸覺傳感。對于觸覺傳感，一般都是傳感壓力，本發(fā)明是傳感接觸面的形狀變化，如皮膚接觸物體感知物體的形狀及其變化。采用光學(xué)的方法，由拍攝所投射的標(biāo)記的位置變化來測接觸面的變化。
文檔編號A61B5/00GK101411609SQ200710047260
公開日2009年4月22日 申請日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者剛 阮 申請人:剛 阮