[發明專利]非接觸式手指變形測量裝置及測量方法

無效

• 申請號: 201110213061.2
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN102288126A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發明（設計）人: 孫中圣;李小寧;滕燕
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 唐代盛

技術領域

本發明涉及一種手指變形測量裝置，特別是一種非接觸式手指變形測量裝置及測量方法。

背景技術

人觸摸物體獲取觸覺信息時，手指皮膚會受力變形。手指皮膚受力變形后，會影響手指內部的機械感神經元細胞，從而產生觸覺感知，也就是說觸摸物體時獲得的觸覺信息與手指皮膚的受力和變形有關。手指觸摸物體時所受到的力一般為分布壓力，而由于目前對于分布壓力的測量手段和精度都受到限制，因此在研究觸覺再現時，以手指皮膚表面的變形來研究觸覺感知與觸覺刺激之間的關系以及觸覺再現的逼真程度。手指皮膚表面的變形包括在靜態載荷下的變形輪廓和在動態載荷下的變化過程。

文獻1：Vincent?Levesque.?Measurement?of?Skin?Deformation?Using?Fingerprint?Feature?Tracking和文獻2:?Kiran?Dandekar.?Role?of?Mechanics?in?Tactile?Sensing?of?Shape分別提出了基于指紋特征和標記點利用圖像處理的方法測量手指皮膚的變形。采用圖像處理的方法在計算手指變形時，處理過程復雜，而且只能靜態測量手指變形的輪廓，不能測量手指變形的動態變化過程。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠測量手指變形的裝置及測量方法，該裝置具有非接觸測量的特點，測量過程中不影響手指的變形，不僅能夠測量手指的變形輪廓，而且能夠測量手指變形的動態變化過程。

實現本發明目的的技術解決方案：一種非接觸式手指變形測量裝置，包括水平移動平臺部分、高度調節部分和壓力控制部分，所述的水平移動平臺部分包括X向水平移動平臺、Y向水平移動平臺、傳感器支架和激光位移傳感器，該Y向水平移動平臺位于X向水平移動平臺上，并與X向水平移動平臺垂直，該X向水平移動平臺包括X向步進電機、X向移動平臺，X向步進電機通過聯軸器連接X向移動平臺，Y向水平移動平臺包括Y向步進電機、Y向移動平臺，?Y向步進電機通過聯軸器連接Y向移動平臺，所述的傳感器支架固定在Y向移動平臺上，激光位移傳感器固定在傳感器支架上；所述的高度調節部分包括基座、標尺、滑塊、鎖緊螺母、透明有機玻璃板和螺釘，所述的基座上表面的中間部分為斜面用于放置手指，與中間部分相接的左右兩端表面為平面，標尺垂直安裝在基座的右端平面上，滑塊沿標尺Z向移動，并可由鎖緊螺母鎖緊在標尺上，透明有機玻璃板通過螺釘與滑塊連接，該透明有機玻璃板與標尺垂直，并與基座平行；所述的壓力控制部分包括氣源、比例壓力閥、兩位電磁閥和壓力表，所述的氣源、比例壓力閥、兩位電磁閥和壓力表通過氣管連接，該氣管并與透明有機玻璃板上的進氣口連接，該進氣口與噴嘴相通，該噴嘴位于手指的上方，裝有matlab6.5/simulink軟件的工控機與激光位移傳感器和壓力表連接；高度調節部分的基座與水平移動平臺部分的X向移動平臺平行，激光位移傳感器發出的激光束穿過透明有機玻璃板和噴嘴到達手指表面，進行測量手指的變形，通過調節比例壓力閥壓力以及噴嘴與手指之間的距離改變作用在手指上的作用力，從而改變手指的變形。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：（1）測量裝置結構簡單，手指變形測量過程簡單迅速；（2）測量裝置采用激光位移傳感器測量手指的變形，屬于非接觸測量，測量過程不會影響手指的變形；（3）能夠方便的測量手指在動態壓力下某點變形的動態變化過程和在恒定壓力下手指變形的輪廓。

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明測量裝置的測量原理圖。

圖2為本發明測量裝置的總體結構圖。

圖3為本發明測量裝置中透明有機玻璃板的結構圖。

圖4為本發明測量手指變形的動態變化曲線。

圖5為本發明測量手指變形的輪廓曲線。

具體實施方式