对SMA致动装置的控制制造方法及图纸

技术编号:18465666 阅读:21 留言:0更新日期:2018-07-18 15:50
执行用于SMA致动装置中的多条SMA致动器线的驱动信号的电阻反馈控制。目标电阻值被设置为表示可移动元件相对于支撑结构的期望位置。检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果。根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差,误差通过偏移进行调整。供应给SMA致动器线的驱动信号的功率根据调整后的误差进行控制。偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置。

Control of SMA actuating device

A resistance feedback control for driving signals of multiple SMA actuator lines in SMA actuating devices is implemented. The target resistance value is set to indicate the desired position of the movable element relative to the supporting structure. Measure the resistance of each SMA actuator line. The error is obtained according to the measured value of the target resistance value and the detected resistance, and the error is adjusted by offset. The power of the drive signal supplied to the SMA actuator line is controlled according to the adjusted error. The value of the offset is selected to adjust the actual location of the movable element to match the desired position represented by the target resistance value.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对SMA致动装置的控制本专利技术涉及一种形状记忆合金(SMA)致动装置,其使用SMA致动器线来驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。SMA致动器线可以在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间,以在收缩时驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。SMA致动器线的使用与其他类型的致动器相比具有许多优点,特别是对于微型器件。这些优点包括在紧凑布置中提供高的力。在许多类型的SMA致动装置中,多条SMA致动器线以这样的布置连接:其中SMA致动器线能够在选择性收缩时以多个自由度驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。这允许驱动复杂的移动,这在许多应用中是有用的。在一种类型的应用中,SMA致动装置可用于微型照相机以实现聚焦、变焦或光学图像稳定(OIS)。举例来说,WO-2011/104518、WO-2012/066285、WO-2014/076463公开了采用八条SMA致动器线的SMA致动装置,其提供具有三个自由度的平移运动以及还有具有三个自由度的旋转运动。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下,这些SMA布置能够改变聚焦并提供OIS。在其他示例中,WO-2013/175197和WO-2014/083318公开了采用四条SMA致动器线的SMA致动装置,其提供具有两个自由度的平移运动以及还有具有两个自由度的旋转运动。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下,这些SMA装置能够提供OIS。然而,当在实践中制造这种SMA致动装置时,通过控制选择的驱动信号来驱动可移动元件到期望位置,在可移动元件被驱动到其处的实际位置上可能存在变化。这种变化以各种方式出现。制造公差导致名义上相同的不同制造的SMA致动装置之间的变化。而且,例如由于在不同热环境中的操作以及由于其寿命期间的老化,可存在SMA致动器线的响应可能随时间的变化。由于可移动元件没有被限制在可移动元件被驱动的自由度内,因此这种变化会导致控制精度降低。在各种用途中,这可能会降低性能。在其中图像传感器安装在支撑结构上并且可移动元件是布置成将图像聚焦在图像传感器上的照相机镜头元件的SMA致动装置的类型中,自由度可以包括照相机镜头元件围绕垂直于光轴的轴线的旋转,其中照相机镜头元件相对于传感器倾斜。在那种情况下,可期望的是,旋转位置是恒定的,例如将照相机镜头元件的光轴保持垂直于图像传感器,因为在该旋转位置中的误差将导致在图像上的焦深的变化。然而,可移动元件被驱动到的位置的变化会产生这样的误差。根据本专利技术的第一方面,提供了一种控制在SMA致动装置中供应到SMA致动器线的驱动信号的方法,其中SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构和可移动元件之间,处于其中SMA致动器线能够在SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动可移动元件相对于支撑结构的移动的布置,该方法包括:设定表示可移动元件相对于支撑结构的期望位置的目标电阻值;检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果;根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差,该误差通过偏移进行调整,该偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置;并且根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的驱动信号的功率。基于根据目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出的误差,电阻反馈控制被应用于驱动信号的控制。这些误差通过偏移来调整,该偏移具有的值被选择以调整可移动元件的实际位置以匹配由目标电阻值表示的期望位置。因此,可以使用偏移来校正可移动元件被驱动到的实际位置的变化,该变化例如归因于制造公差或SMA致动器线的响应随时间变化的变化。这提高了控制的精度,从而改善了性能。该方法可应用于SMA致动装置,其中图像传感器安装在支撑结构上,并且可移动元件是布置成将图像聚焦在图像传感器上的照相机镜头元件。在一个示例中,自由度可以包括可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于光轴的轴线的旋转,即期望位置是旋转位置。在那种情况下,可以通过关于可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于光轴的所述轴线的所述旋转的偏移来调整误差。目标电阻值可以表示可移动元件相对于支撑结构的恒定的期望旋转位置,例如在可移动元件是照相机镜头元件的情况下,是照相机镜头元件相对于支撑结构的恒定的期望旋转位置,其中照相机镜头元件的光轴垂直于图像传感器,这确保了相对于图像传感器没有倾斜。然后,偏移具有的值被选择来调整可移动元件的实际旋转位置以匹配由目标电阻值表示的期望旋转位置。在另一个示例中,自由度可以包括可移动元件相对于支撑结构的平移,即期望位置是平移位置。在那种情况下,可以通过关于可移动元件相对于支撑结构的平移的偏移来调整误差。当可移动元件处于已知位置时,可以基于SMA致动器线的电阻的测量结果来校准这种偏移。可以在SMA致动装置的制造期间或在SMA致动装置的使用期间例如当SMA致动装置加电时执行校准。在可移动元件是照相机镜头元件的情况下,可以通过优化图像传感器上的图像的聚焦或者通过针对在SMA致动装置中提供的参考特征驱动可移动元件来找到已知位置。根据本专利技术的第二方面,提供了一种SMA致动装置,包括:支撑结构;悬挂在支撑结构上的可移动元件;多条SMA致动器线,其在如下布置中在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间:其中SMA致动器线能够在SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动可移动元件相对于支撑结构的移动;以及控制电路,其被布置成向SMA致动器线供应驱动信号,该控制电路被布置成通过与本专利技术的第一方面类似的方法来控制驱动信号。根据本专利技术的第三方面,提供了一种校准用于第一或第二方面的偏移的方法,其中偏移在SMA致动装置的制造期间被校准。为了更好地理解,现在将参考附图通过非限制性示例来描述本专利技术的实施例,在附图中:图1是SMA致动装置的示意性侧视图;图2是SMA致动装置的第一配置的透视图;图3是SMA致动装置的第二配置的轴向图;以及图4是SMA致动装置的控制电路的图示。图1示出了如下布置的用于照相机的SMA致动装置1。SMA致动装置1包括其上安装有图像传感器11的支撑结构10。照相机镜头元件20悬挂在支撑结构10上并且布置成将图像聚焦在图像传感器11上。照相机镜头元件包括一个或更多个镜头21,为了清楚起见,在图1中示出了单个镜头。照相机是微型照相机,其中一个或更多个镜头21具有不超过10mm的直径。尽管在该示例中SMA致动装置1用于小型照相机,其中照相机镜头元件20是可移动元件,但这不是限制性的,并且通常SMA致动装置1可以应用于任何类型的可移动元件。多条SMA致动器线30在拉紧状态下连接在支撑结构10和照相机镜头元件20之间。照相机镜头元件20可以唯一地通过SMA致动器线30悬挂在支撑结构10上。可选地,照相机透镜元件20可以通过悬架系统(未示出)悬挂在支撑结构10上,该悬架系统可具有任何合适的形式,以允许照相机镜头元件20相对于支撑结构10以期望自由度的移动,该悬架系统例如通过弯曲部形成以允许在三维中运动,或通过滚珠轴承或滑动轴承形成以允许在二维中运动同时限制在第三维度上的运动。SMA致动器线30处于这样的布置中:其中SMA致动器线30能够在SMA致动器线30的选择性收缩时以多个自由度驱动照相机镜头元件20相对于支撑结构10的移动。SMA致动器线30可以被配置为驱动如显示SMA致动装置1的第一和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制供应给SMA致动装置中的SMA致动器线的驱动信号的方法,其中,所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间,处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置,所述方法包括:设置目标电阻值,所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述支撑结构的期望位置;检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果;根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差,所述误差通过偏移来调整,所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的关于所述自由度中的至少一个的所述期望位置;以及根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.08 GB 1521632.81.一种控制供应给SMA致动装置中的SMA致动器线的驱动信号的方法,其中,所述SMA致动器线在拉紧状态下连接在支撑结构与可移动元件之间,处于其中所述SMA致动器线能够在所述SMA致动器线的选择性收缩时以多个自由度驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构的移动的布置,所述方法包括:设置目标电阻值,所述目标电阻值表示所述可移动元件相对于所述支撑结构的期望位置;检测每条SMA致动器线的电阻的测量结果;根据所述目标电阻值和检测到的电阻的测量结果得出误差,所述误差通过偏移来调整,所述偏移具有的值被选择以调整所述可移动元件的实际位置以匹配由所述目标电阻值表示的关于所述自由度中的至少一个的所述期望位置;以及根据调整后的误差来控制供应给SMA致动器线的所述驱动信号的功率。2.根据权利要求1所述的方法,其中,图像传感器被安装在所述支撑结构上,并且所述可移动元件是布置成将图像聚焦在所述图像传感器上的照相机镜头元件。3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述自由度包括所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于光轴的轴线的旋转,并且所述误差通过关于所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的所述旋转的偏移来调整。4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置。5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述目标电阻值表示所述照相机镜头元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述光轴的所述轴线的恒定期望旋转位置,其中所述照相机镜头元件的所述光轴垂直于所述图像传感器。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法,还包括:当所述照相机镜头元件处于已知位置时,基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果来校准所述偏移。7.根据权利要求6所述的方法,其中,当所述照相机镜头元件处于所述图像传感器上的图像的聚焦被优化的已知位置时校准所述偏移。8.根据权利要求6所述的方法,其中,所述SMA致动装置还包括参考特征,所述照相机镜头元件能够针对所述参考特征被驱动,并且所述偏移在所述照相机镜头元件处于接触所述参考特征的已知位置处时基于所述SMA致动器线的电阻的测量结果被校准。9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其中,在使用所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。10.根据权利要求9所述的方法,其中,当所述SMA致动装置被加电时校准所述偏移。11.根据权利要求6至8中任一项所述的方法,其中,在制造所述SMA致动装置期间执行校准所述偏移的步骤。12.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:安德鲁·本杰明·大卫·布朗
申请(专利权)人:剑桥机电有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1