一种测量物体表面信息的纹理测量装置，包括：探针，在物体上移动时与物体保持接触；第一传感器单元，位于该探针上，用来检测沿垂直于探针纵向的方向作用于该探针上的力；第二传感器单元，位于该探针后部，用来检测沿探针纵向作用于该探针上的力。该装置还包括第三传感器单元，位于该第一传感器单元和该第二传感器单元之间，用来检测作用于该探针上的力的变化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种紋理测量装置和方法，更具体地说，涉及一种能 5够基于作用于探针的表面力获得物体表面的可触摸信息，进而获得该 物体的表面信息的紋理测量装置和方法。
技术介绍
能够使用户在虛拟空间中感觉到现实感的技术统称为"真实界面(Tangible Interface)", —个包括用户、虛拟现实以及真实世界的空 io间新概念叫做"真实空间(tangible space)"。为了实现该真实空间，首要的事情是规划(project)及反映其上 的真实生活空间。同时，为了让用户在实现于计算机的计算机空间 (cyberspace)中感觉到真实，需要同时提供对于不同感觉的刺激。 也就是说，需要融合诸如视觉、触觉、听觉等复杂的感觉并提供给用 15户。由于人类总是通过视觉来辨认物体和环境，因此由视觉传感器获 取的信息是描述和辨认物体时重要的信息之一。一个未知物体的三维数据通过利用视觉传感器获取的信息重新 储存并且被提供给该虛拟空间，从而构建该虛拟空间，但是这对于想 要精确认知未知物体的用户来说是不够的。比如，在黑暗或者光强不 20够的环境中，利用视觉传感器来精确辨认物体是不可能的。而且，只 有在物体后侧额外增加一个摄像机或者使用一种能够探测物体后恻 的雷达，才可能辨认不在视线范围内的物体后侧。此外，通过视觉很 难辨认物体表面的紋理或者局部形貌。为了实现精确的真实空间技术，需要发展一种能够基于真实空间 25的触觉信息和视觉信息实现用户的刺激和行为的技术。特别是，作为 实现真实空间的先决条件，需要一种在真实世界中能够通过探测物体的紋理和局部形貌来提供有形信息的触觉传感器。传统地，物体紋理(例如表面粗糙度)的测量仅通过由光学摄 像机获得的物体表面的视觉信息来完成，这将导致精度上的偏差。优 选地，还有一种方法是激光照射到物体表面，物体表面的信息根据该 5物体的反射信息来测量。然而，根据这种方法，还是不能得到物体表 面紋理测量的足够精度。同时，现有许多触觉传感器能够提供物体表面的触觉信息，但是 由于造价、可靠度以及结构复杂度的因素不能广泛投入使用。此外， 利用传统触觉传感器进行的研究多集中在对于物体形貌静态辨认的 10实现上。因此，传统的触觉传感器虽然可以表达物体的接触位置或者 接触力，然而却不能根据表面粗糙度精确表达动态变化，如紋理。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术的目的是提供 一种能够精确表达物体三维 紋理的紋理测量装置和方法。 15 根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种测量物体表面信息的紋理测量装置，该装置包括探针，在该物体表面上移动时保持与该物体接触；第一传感器单元，位于该探针上，用来检测沿垂直于该探 针纵向的方向上作用于该探针上的力；第二传感器单元，位于该探针 的后部，用来检测沿该探针纵向上作用于该探针上的力；第三传感器 20单元，位于该第一传感器和第二传感器之间，用来检测作用于该探针 的力的变化。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种测量物体表面信息 的紋理测量装置，该装置包括圆柱形壳体；固定于该壳体前端部分的主体(mainbody);棒形探针，位于该主体中心沿该圆柱形壳体中 25心轴线；应变片，位于该探针上，用来检测沿垂直于探针纵向的方向 上作用于该探针上的力；力传感器，位于该探针后部，用来检测该探 针纵向上作用于该探针上的力；位于该应变片与该力传感器之间的一个或者多个压电薄膜，用来检测作用于该探针上的力的变化。根据本专利技术的另 一个方面，本专利技术提供了 一种测量物体表面信息的紋理测量方法，该方法包括移动探针并保持探针与物体表面接触;根据沿垂直于探针纵向方向作用在探针上的力、沿探针纵向作用在探 5针上的力以及作用在探针上力的变化产生信号。根据本专利技术的另 一个方面，通过测量物体的静态表面力和动态表面力可以精确测出物体的表面粗糙度。此外，该紋理测量装置具有紧凑的构造，方便用户使用。该装置可由紧凑的通用装置来实现，也可用于难以进入的狭窄空间。10 附图说明本专利技术的上述特征在以下实施例结合附图的描述中将更加明显，其中图l是本专利技术一个实施例中紋理测量装置的使用状态视图； 图2是图1中紋理测量装置的分解透视is 图3是图1中紋理测量装置的局部侧视图4是本专利技术另 一个实施例中紋理测量装置的局部透视图5是本专利技术中紋理测量装置的电路模块的透视图6是本专利技术中紋理测量装置用来解释信号流向的示意图7描述了本专利技术中紋理测量装置在鼠标垫上移动的表面力测量20 结果；图8描述了本专利技术中紋理测量装置在粗糙的布上移动的表面力测 量结果；图9描述了阶跃输入(step input)被施加于本专利技术中紋理测量装置的测量结果；25 图10描述了本专利技术的紋理测量装置在鼠标垫上轻敲时的测量结果；图ii描述了本专利技术的紋理测量装置在桌子上轻敲时的测量结果；图12描述了本专利技术的紋理测量装置在桌子上移动时的测量结果， 其中该桌子上以规则间隔粘有磁带。具体实施例方式本专利技术的实施例将结合附图中的标记来做详细描述。5 图l是本专利技术一个实施例中紋理测量装置的用户状态视图；图2和图3分别是图1中所示的紋理测量装置的分解透视图和局部侧视图。 根据图l，紋理测量装置100具备笔状结构以便于掌握(gripping )。 具体来讲，该紋理测量装置100包括圆柱状壳体10和探针20。该探针 20设计为凸出于该圆柱状壳体10的前端以与物体直接接触。 io 正如图2和图3所示，该紋理测量装置100进一步包括置于该壳体10中的主体30;位于该探针20上的第一传感器单元40;位于该探针 20后部的第二传感器单元50;位于该探针20与该第二传感器单元50 之间的第三传感器单元60。该圆柱状壳体10具有内层11，例如由铜制成，用来抑制噪音的产 15生。该壳体10可由塑料制成，并具有圆形截面以易于掌握。然而，该 壳体10截面的形状不限于圆形，可以是如矩形等的各种形状。电路模块70装于该壳体10的内部，用来控制由传感器单元40、 50 和60产生的信号。该传感器单元40、 50和60通过多根电线(未示出) 与模块70相连。20 该主体30插入该壳体10的前端部分并且由诸如螺钉之类的连接 构件(未示出)固定。该主体30具有一圆环31和一对翼板31，该翼板 32由该圆环31的外表面向后延伸。在每个翼板32的端部，形成一槽33。 中心具有一孔的圆盘轴承34固定于该主体30的前部，以便探针20 可沿轴向移动的同时限制径向移动。25 该探针20是沿该圆柱状壳体10的中心轴线伸长的棒，位于该主体30的中心并且穿过该轴承34中的孔。在该探针20的后端，压板21均匀 压在稍后将描述到的第三传感器单元60上。压板21优选矩形，可以是如圆形等的其他形状。在探针20上，该第一传感器单元40用来检测垂直于该探针20纵向 (图3中的Y轴方向)之方向(图3中的X轴方向)的力。可以是应变 片的该第一传感器单元40粘贴于该探针20的表面。同时，该探针20 5具有一个或多个，比如说四个扁平部分22,以便该应变片可以容易地 贴于该探针20的表面。此外，可以贴一对应变片来精确检测该探针20的变形。用这种方 法，优选贴于两个扁平部分22上的该应变片彼此相邻。在该压板21的后部，该第二传感器单元50用来检测作用于该探针 io 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量物体表面信息的纹理测量装置，所述装置包括： 探针，在物体表面移动同时与所述物体保持接触； 第一传感器单元，位于所述探针上，用来检测沿垂直于探针纵向的方向作用于所述探针上的力； 第二传感器单元，位于所述探针后部，用来检测沿探针纵向作用于所述探针上的力； 第三传感器单元，位于所述第一传感器单元和所述第二传感器单元之间，用来检测作用于所述探针上的力的变化。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜圣哲，崔赫烈，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]
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