[發明專利]一種壓電陶瓷驅動光柵移相控制中控制電壓的標定方法

有效

• 申請號: 201110370601.8
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號: CN102435612A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 羅兵;章云;李華嵩;張建民;王天雷
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/24;H05K3/34
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及一種控制電壓的標定方法，特別是一種壓電陶瓷驅動光柵移相中控制電壓的標定方法。

背景技術

目前，在電子制造業的印刷電路板上貼片安裝元器件的生產環節中，需要對印刷的錫膏進行三維體積、形狀測量，以檢測錫膏印刷缺陷，避免造成最終產品的不合格，光柵投影相位測量輪廓術是一種比較快速、準確的三維檢測技術，該技術需要對正弦光柵進行準確的移相，這里的移相實際需要的控制位移量是微米級的，利用壓電陶瓷進行移相控制可以達到光柵投影相位測量輪廓術中對正弦光柵移相所要求的精度、速度和位移量程。但是壓電陶瓷的控制電壓與產生的驅動位移之間是非線性關系，關系曲線在上升電壓與下降電壓時還不重合，如圖2所示；另外，壓電陶瓷還存在一定的蠕變，即控制電壓停止變化后，壓電陶瓷還會存在微小的位移變化，如圖3所示。為此，結合具體應用環境下的壓電陶瓷控制電壓由于所述的非線性和蠕變的影響而往往很難加以準確標定，從而嚴重的影響到三維測量的精度。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種將三維測量時使用的周期為T的正弦光柵換為周期為T/4的標定正弦光柵作為標定光柵，通過計算壓電陶瓷驅動透射玻璃位移前后投影圖像的灰度差對兩幅投影圖像進行匹配比較以達到準確標定壓電陶瓷驅動光柵移相控制電壓的壓電陶瓷驅動光柵移相控制中控制電壓的標定方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種壓電陶瓷驅動光柵移相控制中控制電壓的標定方法，其方法步驟如下：

A、將透射玻璃上三維測量時使用的周期為T的正弦光柵換位周期為T/4的標定正弦光柵；

B、打開投影光源，在控制電壓為0下，透射玻璃上的正弦光柵經投影鏡頭在主體座的上表面形成灰度呈正弦變化的光柵投影圖像；

C、用數字相機采集步驟B中控制電壓為0情況下的正弦光柵投影圖像????????????????????????????????????????????????，x，y分別表示采集到的數字圖像上的像素行、列位置；

D、改變控制電壓為近似原來控制透射玻璃移相p/2的電壓，即以壓電陶瓷驅動透射玻璃移相T/4的標稱控制電壓V₁控制壓電陶瓷驅動透射玻璃帶動周期為T/4的標定正弦光柵作微米級移動；

E、用數字相機再次采集步驟D中投影光源照射移動后的透射玻璃產生的投影正弦圖像；

F、對步驟C和E中采集到的兩幅圖像進行圖像匹配比較，計算兩圖像的灰度差：????（*），此式在兩圖像的灰度值相等即等于時取得極小值，此時透射玻璃移動前后的兩投影圖像A和B完全重合；

G、對控制電壓V₁進行微調，重新采集透射玻璃移動后的投影圖像，并按公式（*）再次計算步驟C和本步驟中兩圖像的灰度差值，如果差值同步驟F相比有下降，則按照該調整方法繼續調整，直至使按公式（*）計算的壓電陶瓷驅動透射玻璃移動前后的投影圖像間灰度差取得極小值，此時的控制電壓即為使三維測量時透射玻璃即正弦光柵準確位移T/4的控制電壓；

作為上述技術方案的進一步改進，所述方法還包括重復步驟A-G，分別在壓電陶瓷驅動透射玻璃移相T/2、3T/4的的標稱控制電壓附近調整控制電壓，使按式（*）計算得到的圖像灰度差值取得極小值，就可以分別標定得到三維測量時壓電陶瓷驅動透射玻璃即正弦光柵準確位移T/2、3T/4的控制電壓。

本發明的有益效果是：本發明在使用原三維測量系統設備時，只需將投影正弦光柵替換為周期為三維測量時使用的正弦光柵的正弦周期1/4的正弦光柵，通過計算壓電陶瓷驅動透射玻璃位移前后投影圖像的灰度差對兩幅投影圖像進行匹配比較以達到準確標定壓電陶瓷驅動光柵移相控制電壓，操作簡便快速，同時由于圖像采集延時與實際三維測量時圖像采集的延時完全相同，即本標定方法的圖像采集和光柵移動間的時間滯后與三維測量時的時間滯后是完全一樣的，所以因延時而壓電陶瓷蠕變帶來的光柵移動誤差也被考慮在內，克服了因圖像采集時間不易測量而使蠕變誤差不易控制的問題，故能夠對壓電陶瓷驅動光柵移相控制中的控制電壓進行精確的標定。本發明操作簡單快捷，成本低，控制電壓標定誤差小，標定準確。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明中所使用的三維測量系統設備結構示意圖；

圖2是標定得到的壓電陶瓷電壓控制曲線；

圖3是壓電陶瓷在上升電壓作用下位移到50?mm后的蠕變示意圖；

圖4是數字相機采集到的在白紙上產生的光柵圖像。