一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置及方法，该装置包括样品池，上端具有复合薄膜的安装孔，经液体输送管路与储液池连接，液体输送管路上设压力控制器及微泵；微距成像装置，在样品池一侧，采集样品池上复合薄膜的形变投影图像输送到图像采集处理系统；光源，在样品池另一侧，发射平行光照射到复合薄膜上，实现微距成像装置上形成薄膜投影；可移动平行光挡板，通过移动遮挡投影到微距成像装置上的平行光；图像采集处理系统对投影图像处理得到薄膜形变轮廓曲线，计算出压力与薄膜形变曲率间对应关系。本发明专利技术可有效获得复合薄膜形变后的轮廓曲线以及压力与薄膜形变曲率之间的对应关系，从而实现了对复合薄膜的形变的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置与方法
本专利技术属于复合柔性材料曲面形变的检测
，具体涉及一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置与方法。
技术介绍
近年来，柔性电子技术正在飞速地应用于信息、能源、医疗和国防等领域。据预测，柔性电子产品的市场将会从2016年的265亿美金增加到2026年的690亿美金。作为柔性电子技术中的重要组成部分，柔性传感器是近年来科学研究中的热门领域。在功能上，柔性传感器使用了极薄的压电材料、半导体材料、有机材料和金属材料，实现了植入式或可穿戴的人体健康检测、汽车电子和机器人传感器等方面的应用。在光电传感器领域，柔性电子技术也有着大量的应用。这些柔性光电传感器的出现表明了将光学成像系统小型化和在任意表面实现集成的迫切需求。然而以上的柔性光电传感器并不具备延展性，无法顺应地覆盖任何复杂的曲面。柔性可延展电子器件为新一代半导体器件的发展提供了新方向。柔性可延展电子器件具有许多重要的和新兴的应用,如柔性显示器、半球形电子眼数码相机、智能外科手套、健康监测设备和柔性太阳能电池。所以实现任意复杂曲面的集成还需要依靠柔性可延展的光电传感器。柔性光电传感器使用了可延展的金属导线将不同测量单元连接成复杂的网状结构。这些柔性光电传感器阵列在刚性平面基底上完成加工，通过转印的方法转移到平面柔性基底上。基底通过机械变形，如使用液体填充改变基底的曲率或使用预拉伸的方法将拉伸平面的曲面释放获得原有曲面形式。曲面柔性可延展传感器虽然取得了令人振奋的进步，然而它依然面临的一些问题，有待进一步地探索，才能最终应用于更多需要微尺度光学检测的应用中。特别是曲面多层复合柔性可延展光电二极管阵列传感器，是将多层超薄的光电二极管阵列和可延展的连接电路相互叠加，层间填充非导电的隔离液，二极管和连接电路间采用硅胶和化学键辅助的局部冷焊的方法形成。由于传感器阵列基于超薄硅胶基底上，在多层结构相互叠加的情况下，依然要求能够保持很好的柔性和延展性，且其厚度为1mm，所以为了让曲面多层复合柔性可延展光电二极管阵列传感器可以成功且方便地应用于信息、能源、医疗和国防等各个复杂的领域中，必须对其形变参数进行检测，以便根据形变参数进行相应的设计，然而目前没有一种方便用的柔性复合薄膜曲面形变的检测装以检测复合薄膜的形变。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述的技术问题而提供一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置与方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，包括样品池，安放在二维显微载物台上，其上端具有复合薄膜的安装孔，并通过液体输送管路与储液池相连接，在液体输送管路上设有压力控制器以及微泵；微距成像装置，设在样品池的一侧，与图像采集处理系统连接，用于采集安装在样品池上的复合薄膜的形变投影图像并输送到图像采集处理系统中；可调节的光源，设在样品池的另一侧，与所述微距成像装置相对，用于发射一组平行光照射到样品池上的复合薄膜上，以实现在微距成像装置上形成薄膜形变投影；可移动的平行光挡板，安装在样品池与微距成像装置之间，用于遮挡投影到微距成像装置上的未照射到复合薄膜上的平行光；图像采集处理系统，用于对微距成像装置采集的投影图像进行处理，得到复合薄膜形变轮廓曲线，并计算出压力与薄膜形变曲率之间的对应关系。所述压力控制器为PID压力控制器，所述微距成像装置为CCD摄像装置。所述可调节的光源与微距成像装置安装在高度可调节三角支撑架上。所述可移动的挡板安装在导轨上并由伺服电机控制移动，在所述导轨上设有极限位置限位器。所述压力控制器、微泵以及伺服电机由控制系统控制动作。本专利技术的目的还在于提供一种所述柔性复合薄膜曲面形变的检测装置的检测方法，包括以下步骤：S1：将复合薄膜安装在样品池的安装孔处并保持密封；S2：调节光源、微距成像装置高度，使光源、样品池、微距成像装置三者水平高度一致；S3：调节微泵，经压力控制器向样品池中注入液体，增加样品池中液体压强，使复合薄膜上凸形变；S4：调节光源强度，使复合薄膜清晰完整地在微距成像装置上投影；S5：调节挡板的高度，使挡板向下移动逐渐遮挡投影到微距成像装置上的部分光源，并且与照射复合薄膜直射到微距成像装置上的图像形成交点，在图像采集系统上依次描绘出这些交点；S6：图像采集系统通过对投影图像的二值化处理，在图像采集系统上描绘出较多的点，依次连接该多个点得到复合薄膜形变后的轮廓曲线；S7：图像采集系统计算轮廓曲线的曲率，并利用已知的样品池内的压力，获得样品池内的压力与薄膜形变曲率之间的对应关系。本专利技术的柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，可以实现控制由微距成像装置获得样品池上的复合薄膜在液体压力与空气压力作用下的形变图像，并由图像采集系统对采集的图像进行处理，从而获得复合薄膜形变后的轮廓曲线，并可以已知的样品池内的压力，获得样品池内的压力与薄膜形变曲率之间的对应关系，从而实现了对复合薄膜的形变的测试，使得测试数据准确，为研究复合薄膜的形变现象提供的依据。附图说明图1是本专利技术的柔性复合薄膜曲面形变的检测装置的结构原理图；图中：1-控制系统；2-三脚架；3-光源；4-样品池；5-螺钉；6-复合薄膜；7-挡板；8-导轨；9-极限位置限位器；10-微距成像装置；11-二维显微载物台；12-图像采集处理系统；13-储液池；14-微泵；15-压力控制器。具体实施方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。参见图1所示，一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，包括：样品池4，安放在二维显微载物台11上，其上端具有复合薄膜6的安装孔，并通过液体输送管路与储液池14相连接，在液体输送管路上设有压力控制器15以及微泵14；微距成像装置10，设在样品池的一侧，与图像采集处理系统12连接，用于采集安装在样品池上的复合薄膜的形变投影图像并输送到图像采集处理系统12中；可调节的光源3，设在样品池的另一侧，与所述微距成像装置10相对，用于发射一组平行光照射到样品池上的复合薄膜6上，以实现在微距成像装置10上形成薄膜形变投影，由微距成像装置10采集投影的图像；可移动的平行光挡板7，安装在样品池4与微距成像装置10之间，用于遮挡投影到微距成像装置10上的未照射到复合薄膜上的平行光；图像采集处理系统，用于对微距成像装置采集的投影图像进行处理，得到复合薄膜形变轮廓曲线，并计算出压力与薄膜形变曲率之间的对应关系。本专利技术装置，通过控制微泵14经压力控制器15将储液池内液体注入样品池，并通过压力控制器15的压力设置控制样品池内的压力变化，在液体压强和空气压强的共同作用下，使得复合薄膜6实现凹面-平面-凸面的变化，然后通过打开可调节的光源3从如图1所示的左侧发射一组平行光照射到复合薄膜6上，从而实现在微距成像装置10上形成复合薄膜的形变投影，通过调节平行光挡板7的位置，如图1所示，向下移动，遮挡从左侧发射过来的部分光源，即将平行光上部未照射到复合薄膜上的光挡住，与照射复合薄膜6直射到微距成像装置10上的图像形成交点，在图像采集系统12上依次描绘出这些交点；重复操作上述步骤，可逐渐描绘出复合薄膜形变后轮廓曲线上的所有点，从而描绘出复合薄膜形变轮廓曲线。具体的，本专利技术中，所述复合薄膜6的四周通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，其特征在于，包括：样品池，安放在二维显微载物台上，其上端具有复合薄膜的安装孔，并通过液体输送管路与储液池相连接，在液体输送管路上设有压力控制器以及微泵；微距成像装置，设在样品池的一侧，与图像采集处理系统连接，用于采集安装在样品池上的复合薄膜的形变投影图像并输送到图像采集处理系统中；可调节的光源，设在样品池的另一侧，与所述微距成像装置相对，用于发射一组平行光照射到样品池上的复合薄膜上，以实现在微距成像装置上形成薄膜形变投影；可移动的平行光挡板，安装在样品池与微距成像装置之间，用于遮挡投影到微距成像装置上的未照射到复合薄膜上的平行光；图像采集处理系统，用于对微距成像装置采集的投影图像进行处理，得到复合薄膜形变轮廓曲线，并计算出压力与薄膜形变曲率之间的对应关系。

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，其特征在于，包括：样品池，安放在二维显微载物台上，其上端具有复合薄膜的安装孔，并通过液体输送管路与储液池相连接，在液体输送管路上设有压力控制器以及微泵；微距成像装置，设在样品池的一侧，与图像采集处理系统连接，用于采集安装在样品池上的复合薄膜的形变投影图像并输送到图像采集处理系统中；可调节的光源，设在样品池的另一侧，与所述微距成像装置相对，用于发射一组平行光照射到样品池上的复合薄膜上，以实现在微距成像装置上形成薄膜形变投影；可移动的平行光挡板，安装在样品池与微距成像装置之间，用于遮挡投影到微距成像装置上的未照射到复合薄膜上的平行光；图像采集处理系统，用于对微距成像装置采集的投影图像进行处理，得到复合薄膜形变轮廓曲线，并计算出压力与薄膜形变曲率之间的对应关系。2.根据权利要求1所述柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，其特征在于，所述压力控制器为PID压力控制器，所述微距成像装置为CCD摄像装置。3.根据权利要求1或2所述柔性复合薄膜曲面形变的检测装置，其特征在于，所述可调节的光源与微距成像装置安装在高度可调节三角支撑架上。4.根据权利要求3所述柔性复合薄膜曲面形变...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈诚，计宏伟，袁博涛，姚遥，陈瑞，
申请(专利权)人：天津商业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12