本发明专利技术公开了一种非接触式手指变形测量装置及其方法，包括水平移动平台部分、高度调节部分和压力控制部分。所述的水平移动平台部分包括X、Y向步进电机、X、Y向移动平台、传感器支架和激光位移传感器；所述的高度调节部分包括基座、标尺、滑块、锁紧螺母、透明有机玻璃板和螺钉；所述的压力控制部分，包括压力表、两位电磁阀、比例压力阀。本发明专利技术采用非接触式测量方法测量手指变形的动态变化过程以及手指变形的轮廓，并且可以方便的调节手指与喷嘴之间的距离和喷嘴内的压力，改变手指的变形量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种手指变形测量装置，特别是一种非接触式手指变形测量装置及测量方法。
技术介绍
人触摸物体获取触觉信息时，手指皮肤会受力变形。手指皮肤受力变形后，会影响手指内部的机械感神经元细胞，从而产生触觉感知，也就是说触摸物体时获得的触觉信息与手指皮肤的受力和变形有关。手指触摸物体时所受到的力一般为分布压力，而由于目前对于分布压力的测量手段和精度都受到限制，因此在研究触觉再现时，以手指皮肤表面的变形来研究触觉感知与触觉刺激之间的关系以及触觉再现的逼真程度。手指皮肤表面的变形包括在静态载荷下的变形轮廓和在动态载荷下的变化过程。文献 1 :Vincent Levesque. Measurement of Skin Deformation Using Fingerprint Feature Tracking 禾口文献 2: Kiran Dandekar. Role of Mechanics in Tactile Sensing of Siape分别提出了基于指纹特征和标记点利用图像处理的方法测量手指皮肤的变形。采用图像处理的方法在计算手指变形时，处理过程复杂，而且只能静态测量手指变形的轮廓，不能测量手指变形的动态变化过程。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够测量手指变形的装置及测量方法，该装置具有非接触测量的特点，测量过程中不影响手指的变形，不仅能够测量手指的变形轮廓，而且能够测量手指变形的动态变化过程。实现本专利技术目的的技术解决方案一种非接触式手指变形测量装置，包括水平移动平台部分、高度调节部分和压力控制部分，所述的水平移动平台部分包括X向水平移动平台、Y向水平移动平台、传感器支架和激光位移传感器，该Y向水平移动平台位于χ向水平移动平台上，并与χ向水平移动平台垂直，该χ向水平移动平台包括χ向步进电机、χ向移动平台，X向步进电机通过联轴器连接X向移动平台，Y向水平移动平台包括Y向步进电机、Y向移动平台，Y向步进电机通过联轴器连接Y向移动平台，所述的传感器支架固定在 Y向移动平台上，激光位移传感器固定在传感器支架上；所述的高度调节部分包括基座、标尺、滑块、锁紧螺母、透明有机玻璃板和螺钉，所述的基座上表面的中间部分为斜面用于放置手指，与中间部分相接的左右两端表面为平面，标尺垂直安装在基座的右端平面上，滑块沿标尺Z向移动，并可由锁紧螺母锁紧在标尺上，透明有机玻璃板通过螺钉与滑块连接，该透明有机玻璃板与标尺垂直，并与基座平行；所述的压力控制部分包括气源、比例压力阀、 两位电磁阀和压力表，所述的气源、比例压力阀、两位电磁阀和压力表通过气管连接，该气管并与透明有机玻璃板上的进气口连接，该进气口与喷嘴相通，该喷嘴位于手指的上方，装有matlabe. 5/simulink软件的工控机与激光位移传感器和压力表连接；高度调节部分的基座与水平移动平台部分的X向移动平台平行，激光位移传感器发出的激光束穿过透明有机玻璃板和喷嘴到达手指表面，进行测量手指的变形，通过调节比例压力阀压力以及喷嘴与手指之间的距离改变作用在手指上的作用力，从而改变手指的变形。本专利技术与现有技术相比，其显著优点(1)测量装置结构简单，手指变形测量过程简单迅速；(2)测量装置采用激光位移传感器测量手指的变形，属于非接触测量，测量过程不会影响手指的变形；(3)能够方便的测量手指在动态压力下某点变形的动态变化过程和在恒定压力下手指变形的轮廓。下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术测量装置的测量原理图。图2为本专利技术测量装置的总体结构图。图3为本专利技术测量装置中透明有机玻璃板的结构图。图4为本专利技术测量手指变形的动态变化曲线。图5为本专利技术测量手指变形的轮廓曲线。具体实施例方式结合图1和图2，本专利技术非接触式手指变形测量装置包括水平移动平台部分、高度调节部分和压力控制部分，所述的水平移动平台部分包括X向水平移动平台、Y向水平移动平台、传感器支架8和激光位移传感器9，该Y向水平移动平台位于X向水平移动平台上，并与X向水平移动平台垂直，该X向水平移动平台包括X向步进电机4、X向移动平台5，X向步进电机4通过联轴器连接X向移动平台5，Y向水平移动平台包括Y向步进电机6、Y向移动平台7，Y向步进电机6通过联轴器连接Y向移动平台7，所述的传感器支架8固定在 Y向移动平台7上，激光位移传感器9固定在传感器支架8上；所述的高度调节部分包括基座1、标尺10、滑块11、锁紧螺母12、透明有机玻璃板3和螺钉13，所述的基座1上表面的中间部分为斜面用于放置手指2，该斜面的倾斜角为20-30度。与中间部分相接的左右两端表面为平面，标尺10垂直安装在基座1的右端平面上，滑块11沿标尺IOZ向移动，并可由锁紧螺母12锁紧在标尺10上，透明有机玻璃板3通过螺钉13与滑块11连接，该透明有机玻璃板3与标尺10垂直，并与基座1平行；所述的压力控制部分包括气源17、比例压力阀16、两位电磁阀15和压力表14，所述的气源17、比例压力阀16、两位电磁阀15和压力表 14通过气管连接，该气管并与透明有机玻璃板3上的进气口 20连接，该进气口 20与喷嘴 21相通，该喷嘴21位于手指2的上方(喷嘴21与手指2表面可以保持l_4mm的距离)，装有 matlab6. 5/simulink软件的工控机与激光位移传感器9和压力表14连接；所述的高度调节部分位于水平移动平台部分的前面，并且高度调节部分的基座1与水平移动平台部分的X向移动平台5平行，激光位移传感器9发出的激光束穿过透明有机玻璃板3和喷嘴21到达手指2表面，进行测量手指的变形。通过调节比例压力阀16压力以及喷嘴21与手指2之间的距离改变作用在手指上的作用力，从而改变手指的变形。使激光位移传感器9的激光束与透明有机玻璃板3垂直。通过控制X向步进电机 4、Y向步进电机6可以使Y向移动平台7、Χ向移动平台5前后、左右方向移动，从而调整激光位移传感器9的激光束透过透明有机玻璃板3的位置，激光位移传感器9发出的激光束透过透明有机玻璃板3经手指表面反射后可以测量手指的变形量。所述的滑块11沿标尺 IOZ向移动，调节位于透明有机玻璃板3上的喷嘴21与手指2表面的距离，当喷嘴21与手指2之间的距离确定后，可由锁紧螺母12锁紧在标尺10上。所述的压力控制部分为手指变形轮廓测量装置提供压缩空气，并且调节压缩空气的压力。结合图3，本专利技术非接触式手指变形测量装置的透明有机玻璃板3由透明的上板 18和下板19组成，所述的下板19上的进气口 20垂直于侧面22，所述的下板19上的喷嘴 21为通孔，垂直于下板19的底面23，并与进气口 20相通，所述的上板18和下板19由玻璃胶连接密封，可以保证压缩空气由喷嘴21喷出，作用到手指表面使手指产生变形，所述激光位移传感器9发出的激光束穿过上板18和喷嘴21到达手指2表面，进行测量手指的变形。利用上述非接触式手指变形测量装置可以实现两种形式的手指特性测量一是测量手指在动态压力下某点变形的动态变化过程；二是测量手指在某恒定压力下手指变形的轮廓。结合图1、图2和图3，本专利技术的非接触式手指变形轮廓测量方法，具体步骤如下1、手指在动态压力下某点变形的动态变化测量，包括如下步骤 步骤1 手指2放置在基座1的斜面上，并且通过双面本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种非接触式手指变形测量装置，其特征在于包括水平移动平台部分、高度调节部分和压力控制部分，所述的水平移动平台部分包括Ｘ向水平移动平台、Ｙ向水平移动平台、传感器支架［８］和激光位移传感器［９］，该Ｙ向水平移动平台位于Ｘ向水平移动平台上，并与Ｘ向水平移动平台垂直，该Ｘ向水平移动平台包括Ｘ向步进电机［４］、Ｘ向移动平台［５］，Ｘ向步进电机［４］通过联轴器连接Ｘ向移动平台［５］，Ｙ向水平移动平台包括Ｙ向步进电机［６］、Ｙ向移动平台［７］， Ｙ向步进电机［６］通过联轴器连接Ｙ向移动平台［７］，所述的传感器支架［８］固定在Ｙ向移动平台［７］上，激光位移传感器［９］固定在传感器支架［８］上；所述的高度调节部分包括基座［１］、标尺［１０］、滑块［１１］、锁紧螺母［１２］、透明有机玻璃板［３］和螺钉［１３］，所述的基座［１］上表面的中间部分为斜面用于放置手指［２］，与中间部分相接的左右两端表面为平面，标尺［１０］垂直安装在基座［１］的右端平面上，滑块［１１］沿标尺［１０］Ｚ向移动，并可由锁紧螺母［１２］锁紧在标尺［１０］上，透明有机玻璃板［３］通过螺钉［１３］与滑块［１１］连接，该透明有机玻璃板［３］与标尺［１０］垂直，并与基座［１］平行；所述的压力控制部分包括气源［１７］、比例压力阀［１６］、两位电磁阀［１５］和压力表［１４］，所述的气源［１７］、比例压力阀［１６］、两位电磁阀［１５］和压力表［１４］通过气管连接，该气管并与透明有机玻璃板［３］上的进气口［２０］连接，该进气口［２０］与喷嘴［２１］相通，该喷嘴［２１］位于手指［２］的上方，装有ｍａｔｌａｂ６．５／ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件的工控机与激光位移传感器［９］和压力表［１４］连接；高度调节部分的基座［１］与水平移动平台部分的Ｘ向移动平台［５］平行，激光位移传感器［９］发出的激光束穿过透明有机玻璃板［３］和喷嘴［２１］到达手指［２］表面，进行测量手指的变形，通过调节比例压力阀［１６］压力以及喷嘴［２１］与手指［２］之间的距离改变作用在手指上的作用力，从而改变手指的变形。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙中圣，李小宁，滕燕，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：84
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