[發明專利]材料識別和分類方法及其系統

有效

• 申請號: 201910041420.7
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109856228B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 董桂芳;郭航;榮欣
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/60
• 分類號: G01N27/60
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張杰

1.一種材料識別和分類方法，其特征在于，包括：將靜電序列不同的一種或者幾種已知材料在基板上形成一個或者幾個探頭的陣列，將被測材料與所述一個或者幾個探頭的已知材料表面接近、接觸或者離開，檢測被測材料接近前、接近、接觸、離開或者離開后所述一個或者幾個探頭上的電壓或者電流信號，根據所述電壓或者電流信號來識別和分類所述被測材料，所述電壓是以被測材料接近前的電信號為基準的電壓變化量，所述電流信號是以被測材料接近前的電信號為基準的電流變化方向相反的兩個電流脈沖。

2.根據權利要求1的材料識別和分類方法，其特征在于，所述一個或者幾個探頭中還分別具有導電電極，所述已知材料形成在所述導電電極上，所述電壓或者電流信號從所述導電電極引出。

3.根據權利要求1或者2的材料識別和分類方法，其特征在于，以每個探頭在被測材料接近前的電信號為基準，當一個探頭上沒有電壓變化量或者電流信號而其余探頭上都具有電壓變化量或者電流信號時，將所述被測材料識別為該沒有電壓變化量或者電流信號的探頭的已知材料。

4.根據權利要求1或者2的材料識別和分類方法，其特征在于，以每個探頭在被測材料接近前的電信號為基準，當所有探頭上的電壓信號變化量都為負或者電流信號都為先負后正時，將所述被測材料分類為靜電序列小于所述陣列中靜電序列最小的探頭的已知材料的材料類別；當所述陣列中靜電序列最靠近的兩個探頭上的電壓信號變化量出現電符號相反或者電流信號出現先負后正和先正后負時，將所述被測材料分類為靜電序列介于所述陣列中靜電序列最靠近的這兩個探頭的已知材料之間的材料類別；當所有探頭上的電壓信號變化量都為正或者電流信號都為先正后負時，將所述被測材料分類為靜電序列大于所述陣列中靜電序列最大的探頭的已知材料的材料類別。

5.一種材料識別和分類系統，用于實現上述權利要求1至4中任何一項的材料識別和分類方法，包括：探頭模塊、電信號采集模塊、電信號分析處理模塊、材料確定模塊、被測材料移動模塊和控制模塊，

所述探頭模塊包括由一個或者幾個靜電序列不同的已知材料制成的一個或者幾個探頭；

所述控制模塊根據所述探頭模塊的參數來設置控制信息，用于控制所述電信號采集模塊、所述電信號分析處理模塊、所述材料確定模塊和所述被測材料移動模塊的工作；

所述電信號采集模塊在所述控制模塊的控制下，與所述探頭模塊匹配，來對所述探頭模塊的各個探頭上的已知材料與被測材料之間的靜電序列信息進行采集，包括拾取其電壓信號或者電流信號，所述電壓信號是以被測材料接近前的電信號為基準的電壓變化量，所述電流信號是以被測材料接近前的電信號為基準的電流變化方向相反的兩個電流脈沖；

所述電信號分析處理模塊用于對來自所述電信號采集模塊的電壓信號或者電流信號進行分析處理，得到用于表示探頭的已知材料與被測材料之間的靜電序列關系的可比較電信號，提供給所述材料確定模塊；

所述材料確定模塊根據所述電信號分析處理模塊提供的電信號，根據所述控制模塊提供的所述探頭模塊的各個探頭的參數信息，根據所述材料確定模塊中預先存儲的各種材料的靜電序列表，對被測材料進行識別或者分類，并將識別或者分類的被測材料信息提供給所述控制裝置；以及

所述被測材料移動模塊在所述控制模塊的控制下，使被測材料與所述探頭模塊中探頭的已知材料表面接近、接觸和離開，并根據所述材料確定模塊確定的識別或者分類信息，將被識別或者被分類的被測材料移動到預先指定的位置。

6.根據權利要求5的材料識別和分類系統，其特征在于，還包括：

結果顯示模塊，其根據所述材料確定模塊提供的信息，顯示被識別的材料或者被分類的材料類別。

7.根據權利要求6的材料識別和分類系統，其特征在于，所述被測材料與所述探頭的已知材料表面的接觸還包括摩擦接觸。

8.根據權利要求6的材料識別和分類系統，其特征在于，所述被測材料與所述探頭的已知材料表面的面積可以根據需要調整，兩者之間的距離變化速率可調，之間的壓力可調。