[發明專利]基于視覺光環的陣列化壓力測量方法、裝置及制備方法

有效

• 申請號: 202010568170.5
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111664976B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 郭霄亮;石曉曉;俞度立
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01L5/22
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 楊云云

1.一種基于視覺光環的陣列化壓力測量方法，其特征在于，包括：

獲取在柔性透明微柱陣列受壓力信號作用后，由微柱和基底發生形變所形成的光環圖像；其中，微柱與柔性的基底相連接，將其所受的外力傳遞至與其相接觸的基底部分，從而導致基底向外力方向形成一個類似凸鏡的凸出；根據凸鏡成像原理，則會在位于柔性透明微柱陣列底部且位于受力的微柱的對應位置，生成光環圖像；將所述光環圖像輸入至解耦網絡模型，獲取由所述解耦網絡模型輸出的所述壓力信號的感知數據；

其中，所述解耦網絡模型是基于所述柔性透明微柱陣列受標準壓力信號作用后的樣本光環圖像以及對應的識別標簽進行訓練后獲得的。

2.根據權利要求1所述的基于視覺光環的陣列化壓力測量方法，其特征在于，所述獲取在柔性透明微柱陣列受壓力信號作用后，由微柱和基底發生形變所形成的光環圖像，包括：

所述微柱和基底因受所述壓力信號作用發生形變之后，在柔性透明微柱陣列底部形成凸面；

利用設置于所述柔性透明微柱陣列底部的光源向所述凸面投射散射光線，所述散射光線經所述凸面反射至位于所述柔性透明微柱陣列底部的圖像傳感器；

利用所述圖像傳感器對反射后的散射光線進行收集，獲取光環圖像信息，對所述光環圖像信息進行處理，獲取所述光環圖像。

3.根據權利要求1所述的基于視覺光環的陣列化壓力測量方法，其特征在于，在將所述光環圖像輸入至解耦網絡模型，獲取由所述解耦網絡模型輸出的所述壓力信號的感知數據之前，還包括：

向所述柔性透明微柱陣列施加標準壓力信號，并獲取所述柔性透明微柱陣列受所述標準壓力信號作用后的樣本光環圖像；

將所述樣本光環圖像輸入至預訓練解耦網絡模型中，提取樣本光環圖像的圖像特征，將所述圖像特征與所述標準壓力信號的感知數據相對應，建立所述識別標簽；

通過多次改變標準壓力信號的參數，并獲取每次改變后的光環圖像；

將每個不同的標準壓力信號與相應的光環圖像一一對應，構建訓練樣本標簽集；

利用所述練樣本標簽集對所述預訓練解耦網絡模型進行迭代訓練，直至達到預設的訓練次數或訓練結果收斂，獲取所述解耦網絡模型。

4.根據權利要求1所述的基于視覺光環的陣列化壓力測量方法，其特征在于，所述光環圖像是由每個所述微柱和基底發生形變所形成的子光環圖像所組成的。

5.根據權利要求1所述的基于視覺光環的陣列化壓力測量方法，其特征在于，在每個所述微柱的頂端旋涂溫變材料，所述溫變材料的顏色隨溫度變化而變化；

在獲取柔性透明微柱陣列受壓力信號作用后，由微柱和基底發生形變所形成的光環圖像的同時，獲取所述柔性透明微柱陣列的溫度變化圖像信息；

基于圖像處理算法，根據所述溫度變化圖像信息，獲取所述柔性透明微柱陣列的實時溫度。

6.一種基于視覺光環的陣列化壓力測量裝置，其特征在于，包括：

柔性透明微柱陣列、圖像傳感器和圖像處理裝置；

所述柔性透明微柱陣列由多個柔性透明的微柱陣列式布置在柔性透明的基底上構成；所述微柱受壓力信號作用會發生形變，并相應的擠壓所述基底，在柔性透明微柱陣列底部形成凸面；

所述圖像傳感器用于獲取在所述柔性透明微柱陣列受壓力信號作用后，由微柱和基底發生形變所形成的光環圖像；其中，微柱與柔性的基底相連接，將其所受的外力傳遞至與其相接觸的基底部分，從而導致基底向外力方向形成一個類似凸鏡的凸出；根據凸鏡成像原理，則會在位于柔性透明微柱陣列底部且位于受力的微柱的對應位置，生成光環圖像；所述圖像處理裝置用于將所述光環圖像輸入至解耦網絡模型，獲取由所述解耦網絡模型輸出的所述壓力信號的感知數據。