专利名称：一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压电陶瓷的标定装置，特别是一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置。
背景技术：
压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，它具有压电效应，即压电陶瓷在力的作用下产生变形时，压电陶瓷的表面会带电，这是正压电效应，反之，当对压电陶瓷施以激励电场时，压电陶瓷将会随着电压和频率的变化而产生机械变形，这称为逆压电效应，压电陶瓷的这种压电效应使得压电陶瓷越来越多的被应用于我们的日常生活当中，但在现有技术当中，对压电陶瓷的机械变形和电压变化之间曲线关系的测量标定缺少一个结构简单且标定快速的装置。
实用新型内容为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、操作方便且能快速的对压电陶瓷的机械变形和电压变化之间的曲线关系进行测量标定的基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其包括主体座、安装于主体座上的支座、置于待测压电陶瓷上且在待测压电陶瓷驱动下可移动的方形框以及安放于方形框上的的带有图案的透射玻璃，所述支座邻近主体座的侧边，支座上固定有用于安装待测压电陶瓷的固定架，固定架上安装有用于驱动待测压电陶瓷位移的驱动电源；所述透射玻璃上方设有光源，透射玻璃法线方向的下方设有将透射玻璃上的图案投影到主体座上表面的投影镜头；所述主体座邻近支座处设有立柱，立柱上通过紧固装置固定安装有用于采集主体座表面上反映透射玻璃上图案的投影图像的数字相机。优选地，所述主体座的上表面搁置有用于增加投影图像清晰度的白纸。进一步，所述光源通过安装架固定连接在支座上，光源的透射光垂直于透射玻璃。进一步，所述透射玻璃上的图案为固定周期的正弦光栅。本实用新型的有益效果是本实用新型通过光源照射后经透射玻璃投影到白纸上产生反映透射玻璃上图案的投影图像同驱动电压Vi控制待测压电陶瓷驱动透射玻璃作微移动后再次采集透射玻璃上图案的投影图像的拟合，确定投影图像的相对位移，并根据图像上已知物理位置距离如正弦周期长度来得到透射玻璃的微位移距离，即压电陶瓷在驱动电压从O上升到Vi下的位移，该标定位移值包括了图像采集所用时间内的压电陶瓷的蠕变，通过多次投影图像的拟合标定，便可得到压电陶瓷的位移同电压之间的曲线关系，即压电陶瓷的电压控制曲线。

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以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。图I是本实用新型的结构示意图；图2是投影图像照射到白纸上数字相机采集得到的灰度呈正弦变化的光栅图像；图3是图2中两幅图像上第100行300个像素点的灰度值；图4是调整驱动电压，并分别采用电压上升变化、电压下降变化，准确测得的各驱动电压值下压电陶瓷的驱动位移输出值曲线。其中，A是透射玻璃移动前的投影图像，B是透射玻璃移动后的投影图像；C是经图像拟合后A的正弦曲线，D是经图像拟合后B的正弦曲线；E是采用电压上升变化标定的压电陶瓷驱动位移输出值曲线，F是采用电压下降变化标定的压电陶瓷驱动位移输出值曲线。
具体实施方式参照图1，本实用新型的一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其包括主体座I、安装于主体座I上的支座2、置于待测压电陶瓷上且在待测压电陶瓷驱动下可移动的方形框31以及安放于方形框31上的带有图案的透射玻璃3，比如图案为固定周期的正弦光栅，所述支座2邻近主体座I的侧边，以便空出主体座I的上表面用于接收投影图像；支座2上固定有用于安装待测压电陶瓷的固定架4，固定架4上安装有用于驱动待测压电陶瓷位移的驱动电源；安装待测压电陶瓷时，如图1，待测压电陶瓷用8表示，将待测压电陶瓷8制作成一中空结构，将方形框31置于待测压电陶瓷8上，方形框31在待测压电陶瓷8的驱动下可移动，方形框31上的透射玻璃3正对待测压电陶瓷8的中空部位，以便透射玻璃3上的图案能投影到主体座I上，待测压电陶瓷8的周边为固定部分用于将其固定安装在固定架4上；所述透射玻璃3上方设有光源5，光源5通过安装架51固定连接在支座2上，以使整个装置更为紧凑合理，当然光源5也可以不安装支架2上，通过外部光源装置将光源设定在透射玻璃3上方位置即可,光源5的透射光垂直于透射玻璃3,透射玻璃3法线方向的下方设有将透射玻璃3上的图案投影到主体座I上表面的投影镜头6，镜头6通过固定座61固定安装于支座2上；所述主体座I邻近支座2处设有立柱11，立柱11上通过紧固装置12固定安装有用于采集主体座I表面上反映透射玻璃3上图案的投影图像的数字相机7，数字相机7 —般为CXD数字相机，也可以是CMOS数字相机。作为上述技术方案的改进，所述主体座I的上表面搁置有用于增加投影图像清晰度的白纸，在主体座I上表面搁置白纸后，反映透射玻璃3上图案的投影图像能够更清晰的被数字相机7所采集拾取。进一步，所述透射玻璃3上的图案为固定周期的正弦光栅。正弦光栅的周期长度是已知的，当选用周期为T的正弦光栅作为透射玻璃3上的图案时，参照图2至图4，光源照射经正弦光栅玻璃透射后投影到白纸上产生灰度呈正弦变化的光栅图像，数字相机7采集该图像即A，然后固定架4上的驱动电源在计算机的控制下产生控制驱动直流电压值Vidg动电压Vi控制待测压电陶瓷7驱动透射玻璃3作小于正弦光栅周期长度的微移动，再次采集透射玻璃3移动后的投影图像即B，投影图像B的灰度亦呈正弦变化，然后对两幅采集到的投影图像进行灰度正弦拟合，从而可以确定每幅投影图像的正弦相位。从图2中可以明显的看到正弦光栅的相位差，得到两幅投影图像的相位差Λ P后，将图2中的两幅图像上的第100行300个像素点的灰度值进行拟合可以得到两个正弦曲线C和D，并且两个正弦曲线C和D的相位差为ΛΡ，2π相位差表示光栅即透射玻璃移动了一个正弦周期T的长度，所以通过计算便可得到压电陶瓷3在驱动电压从O上升到Vi下的位移为S= Δ Ρ*Τ/ (2 π )，重复操作，便可得到各驱动电压值下压电陶瓷的驱动位移输出值曲线，同样也可以得到其它电压上升或下降变化下压电陶瓷的驱动位移如E和F，该标定位移值包括了图像采集所用时间内压电陶瓷的蠕变。本实用新型通过光源照射后经透射玻璃投影到白纸上产生反映透射玻璃上图案的投影图像同驱动电压Vi控制压电陶瓷驱动透射玻璃作微移动后再次采集透射玻璃上图案的投影图像的拟合，确定投影图像的相对位移，并根据图像上已知物理位置距离如正弦周期长度来得到透射玻璃的微位移距离，即压电陶瓷在驱动电压从O上升到Vi下的位移，该标定位移值包括了图像采集所用时间内的压电陶瓷的蠕变，通过多次投影图像的拟合标定，便可得到压电陶瓷的位移同电压之间的曲线关系，即压电陶瓷的电压控制曲线。以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施 方式，只要其以相同或相似的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其特征在于包括主体座(I)、安装于主体座(I)上的支座(2)、置于待测压电陶瓷上且在待测压电陶瓷驱动下可移动的方形框(31)以及安放于方形框(31)上的的带有图案的透射玻璃(3)，所述支座(2)邻近主体座(I)的侧边，支座(2)上固定有用于安装待测压电陶瓷的固定架(4)，固定架(4)上安装有用于驱动待测压电陶瓷位移的驱动电源；所述透射玻璃(3)上方设有光源(5)，透射玻璃(3)法线方向的下方设有将透射玻璃(3)上的图案投影到主体座(I)上表面的投影镜头(6);所述主体座(I)邻近支座(2 )处设有立柱(11)，立柱(11)上通过紧固装置(12 )固定安装有用于采集主体座(I)表面上反映透射玻璃(3)上图案的投影图像的数字相机(7)。
2.根据权利要求I所述的一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其特征在于所述主体座(I)的上表面搁置有用于增加投影图像清晰度的白纸。
3.根据权利要求I所述的一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其特征在于所述光源(5 )通过安装架(51)固定连接在支座(2 )上，光源(5 )的透射光垂直于透射玻璃(3)。
4.根据权利要求I所述的一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其特征在于所述透射玻璃(3)上的图案为固定周期的正弦光栅。
专利摘要本实用新型公开了一种基于图像拟合的压电陶瓷控制电压标定装置，其包括主体座、支座及带有图案的透射玻璃，支座上固定有用于安装待测压电陶瓷的固定架，固定架上有驱动电源；所述透射玻璃上方设有光源，下方设有投影镜头；所述主体座邻近支座处设有立柱，立柱上安装有数字相机。本实用新型通过压电陶瓷驱动位移前后两投影图像的拟合对比，并根据图像上已知物理位置距离如正弦周期长度来得到透射玻璃的微位移距离，即压电陶瓷在驱动电压从0上升到Vi下的位移，该标定位移值包括了图像采集所用时间内的压电陶瓷的蠕变，通过多次投影图像的拟合测算，便可得到压电陶瓷的位移同电压之间的曲线关系，即压电陶瓷的电压控制曲线。
文档编号G01B11/02GK202548221SQ201120463230
公开日2012年11月21日 申请日期2011年11月21日 优先权日2011年11月21日
发明者张建民, 李华嵩, 王天雷, 章云, 罗兵 申请人:五邑大学