一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置，其包括主體座、支座及帶有圖案的透射玻璃，支座上固定有用于安裝待測壓電陶瓷的固定架，固定架上有驅動電源；所述透射玻璃上方設有光源，下方設有投影鏡頭；所述主體座鄰近支座處設有立柱，立柱上安裝有數字相機。本實用新型專利技術通過壓電陶瓷驅動位移前后兩投影圖像的擬合對比，并根據圖像上已知物理位置距離如正弦周期長度來得到透射玻璃的微位移距離，即壓電陶瓷在驅動電壓從0上升到Vi下的位移，該標定位移值包括了圖像采集所用時間內的壓電陶瓷的蠕變，通過多次投影圖像的擬合測算，便可得到壓電陶瓷的位移同電壓之間的曲線關系，即壓電陶瓷的電壓控制曲線。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種壓電陶瓷的標定裝置，特別是一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置。
技術介紹
壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，它具有壓電效應，即壓電陶瓷在力的作用下產生變形時，壓電陶瓷的表面會帶電，這是正壓電效應，反之，當對壓電陶瓷施以激勵電場時，壓電陶瓷將會隨著電壓和頻率的變化而產生機械變形，這稱為逆壓電效應，壓電陶瓷的這種壓電效應使得壓電陶瓷越來越多的被應用于我們的日常生活當中，但在現有技術當中，對壓電陶瓷的機械變形和電壓變化之間曲線關系的測量標定缺少一個結構簡單且標定快速的裝置。
技術實現思路
為了克服現有技術的不足，本技術提供一種結構簡單、操作方便且能快速的對壓電陶瓷的機械變形和電壓變化之間的曲線關系進行測量標定的基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置，其包括主體座、安裝于主體座上的支座、置于待測壓電陶瓷上且在待測壓電陶瓷驅動下可移動的方形框以及安放于方形框上的的帶有圖案的透射玻璃，所述支座鄰近主體座的側邊，支座上固定有用于安裝待測壓電陶瓷的固定架，固定架上安裝有用于驅動待測壓電陶瓷位移的驅動電源；所述透射玻璃上方設有光源，透射玻璃法線方向的下方設有將透射玻璃上的圖案投影到主體座上表面的投影鏡頭；所述主體座鄰近支座處設有立柱，立柱上通過緊固裝置固定安裝有用于采集主體座表面上反映透射玻璃上圖案的投影圖像的數字相機。優選地，所述主體座的上表面擱置有用于增加投影圖像清晰度的白紙。進一步，所述光源通過安裝架固定連接在支座上，光源的透射光垂直于透射玻璃。進一步，所述透射玻璃上的圖案為固定周期的正弦光柵。本技術的有益效果是本技術通過光源照射后經透射玻璃投影到白紙上產生反映透射玻璃上圖案的投影圖像同驅動電壓Vi控制待測壓電陶瓷驅動透射玻璃作微移動后再次采集透射玻璃上圖案的投影圖像的擬合，確定投影圖像的相對位移，并根據圖像上已知物理位置距離如正弦周期長度來得到透射玻璃的微位移距離，即壓電陶瓷在驅動電壓從O上升到Vi下的位移，該標定位移值包括了圖像采集所用時間內的壓電陶瓷的蠕變，通過多次投影圖像的擬合標定，便可得到壓電陶瓷的位移同電壓之間的曲線關系，即壓電陶瓷的電壓控制曲線。附圖說明以下結合附圖和實施例對本技術作進一步說明。圖I是本技術的結構示意圖；圖2是投影圖像照射到白紙上數字相機采集得到的灰度呈正弦變化的光柵圖像；圖3是圖2中兩幅圖像上第100行300個像素點的灰度值；圖4是調整驅動電壓，并分別采用電壓上升變化、電壓下降變化，準確測得的各驅動電壓值下壓電陶瓷的驅動位移輸出值曲線。其中，A是透射玻璃移動前的投影圖像，B是透射玻璃移動后的投影圖像；C是經圖像擬合后A的正弦曲線，D是經圖像擬合后B的正弦曲線；E是采用電壓上升變化標定的壓電陶瓷驅動位移輸出值曲線，F是采用電壓下降變化標定的壓電陶瓷驅動位移輸出值曲線。具體實施方式參照圖1，本技術的一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置，其包括主體座I、安裝于主體座I上的支座2、置于待測壓電陶瓷上且在待測壓電陶瓷驅動下可移動的方形框31以及安放于方形框31上的帶有圖案的透射玻璃3，比如圖案為固定周期的正弦光柵，所述支座2鄰近主體座I的側邊，以便空出主體座I的上表面用于接收投影圖像；支座2上固定有用于安裝待測壓電陶瓷的固定架4，固定架4上安裝有用于驅動待測壓電陶瓷位移的驅動電源；安裝待測壓電陶瓷時，如圖1，待測壓電陶瓷用8表示，將待測壓電陶瓷8制作成一中空結構，將方形框31置于待測壓電陶瓷8上，方形框31在待測壓電陶瓷8的驅動下可移動，方形框31上的透射玻璃3正對待測壓電陶瓷8的中空部位，以便透射玻璃3上的圖案能投影到主體座I上，待測壓電陶瓷8的周邊為固定部分用于將其固定安裝在固定架4上；所述透射玻璃3上方設有光源5，光源5通過安裝架51固定連接在支座2上，以使整個裝置更為緊湊合理，當然光源5也可以不安裝支架2上，通過外部光源裝置將光源設定在透射玻璃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法線方向的下方設有將透射玻璃3上的圖案投影到主體座I上表面的投影鏡頭6，鏡頭6通過固定座61固定安裝于支座2上；所述主體座I鄰近支座2處設有立柱11，立柱11上通過緊固裝置12固定安裝有用于采集主體座I表面上反映透射玻璃3上圖案的投影圖像的數字相機7，數字相機7 —般為CXD數字相機，也可以是CMOS數字相機。作為上述技術方案的改進，所述主體座I的上表面擱置有用于增加投影圖像清晰度的白紙，在主體座I上表面擱置白紙后，反映透射玻璃3上圖案的投影圖像能夠更清晰的被數字相機7所采集拾取。進一步，所述透射玻璃3上的圖案為固定周期的正弦光柵。正弦光柵的周期長度是已知的，當選用周期為T的正弦光柵作為透射玻璃3上的圖案時，參照圖2至圖4，光源照射經正弦光柵玻璃透射后投影到白紙上產生灰度呈正弦變化的光柵圖像，數字相機7采集該圖像即A，然后固定架4上的驅動電源在計算機的控制下產生控制驅動直流電壓值Vidg動電壓Vi控制待測壓電陶瓷7驅動透射玻璃3作小于正弦光柵周期長度的微移動，再次采集透射玻璃3移動后的投影圖像即B，投影圖像B的灰度亦呈正弦變化，然后對兩幅采集到的投影圖像進行灰度正弦擬合，從而可以確定每幅投影圖像的正弦相位。從圖2中可以明顯的看到正弦光柵的相位差，得到兩幅投影圖像的相位差Λ P后，將圖2中的兩幅圖像上的第100行300個像素點的灰度值進行擬合可以得到兩個正弦曲線C和D，并且兩個正弦曲線C和D的相位差為ΛΡ，2π相位差表示光柵即透射玻璃移動了一個正弦周期T的長度，所以通過計算便可得到壓電陶瓷3在驅動電壓從O上升到Vi下的位移為S= Δ Ρ*Τ/ (2 π )，重復操作，便可得到各驅動電壓值下壓電陶瓷的驅動位移輸出值曲線，同樣也可以得到其它電壓上升或下降變化下壓電陶瓷的驅動位移如E和F，該標定位移值包括了圖像采集所用時間內壓電陶瓷的蠕變。本技術通過光源照射后經透射玻璃投影到白紙上產生反映透射玻璃上圖案的投影圖像同驅動電壓Vi控制壓電陶瓷驅動透射玻璃作微移動后再次采集透射玻璃上圖案的投影圖像的擬合，確定投影圖像的相對位移，并根據圖像上已知物理位置距離如正弦周期長度來得到透射玻璃的微位移距離，即壓電陶瓷在驅動電壓從O上升到Vi下的位移，該標定位移值包括了圖像采集所用時間內的壓電陶瓷的蠕變，通過多次投影圖像的擬合標定，便可得到壓電陶瓷的位移同電壓之間的曲線關系，即壓電陶瓷的電壓控制曲線。以上所述，只是本技術的較佳實施例而已，本技術并不局限于上述實施 方式，只要其以相同或相似的手段達到本技術的技術效果，都應屬于本技術的保護范圍。權利要求1.一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置，其特征在于包括主體座(I)、安裝于主體座(I)上的支座(2)、置于待測壓電陶瓷上且在待測壓電陶瓷驅動下可移動的方形框(31)以及安放于方形框(31)上的的帶有圖案的透射玻璃(3)，所述支座(2)鄰近主體座(I)的側邊，支座(2)上固定有用于安裝待測壓電陶瓷的固定架(4)，固定架(4)上安裝有用于驅動待測壓電陶瓷位移的驅動電源；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于圖像擬合的壓電陶瓷控制電壓標定裝置，其特征在于：包括主體座（1）、安裝于主體座（1）上的支座（2）、置于待測壓電陶瓷上且在待測壓電陶瓷驅動下可移動的方形框（31）以及安放于方形框（31）上的的帶有圖案的透射玻璃（3），所述支座（2）鄰近主體座（1）的側邊，支座（2）上固定有用于安裝待測壓電陶瓷的固定架（4），固定架（4）上安裝有用于驅動待測壓電陶瓷位移的驅動電源；所述透射玻璃（3）上方設有光源（5），透射玻璃（3）法線方向的下方設有將透射玻璃（3）上的圖案投影到主體座（1）上表面的投影鏡頭（6）；所述主體座（1）鄰近支座（2）處設有立柱（11），立柱（11）上通過緊固裝置（12）固定安裝有用于采集主體座（1）表面上反映透射玻璃（3）上圖案的投影圖像的數字相機（7）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅兵，章云，李華嵩，張建民，王天雷，
申請(專利權)人：五邑大學，
類型：實用新型
國別省市：