一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，本发明专利技术从远程非接触式图像采集模块获取深度分布图和温度分布图，根据深度分布图和温度分布图，获取阵列各单元的弯曲应变补偿参考量和温度补偿参考量，根据补偿参考量和阻值，实现了柔性压力传感器阵列补偿，保证了测量压力的准确性。保证了测量压力的准确性。保证了测量压力的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统


[0001]本专利技术涉及一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，属于传感测量


技术介绍

[0002]柔性压力传感器作为柔性传感器中的一支，其制作材料、输出性能与传感原理研究已日渐成熟，而柔性压力传感器制成的柔性压力传感器阵列因其良好的柔性特性与能实现压力分布式测量的优势，在机器人电子皮肤、人体健康监测、运动监测等方面都有广泛应用。除了这些常规应用领域之外，柔性压力传感器阵列也适用于电力设备监测。
[0003]电力系统中的电容器、蓄电池、输配电线都有分布式温压监测的需求，但传统监测方式存在着只进行温度监测、成本高、安装不方便等问题，而柔性压力传感器阵列可以贴合在这些不规则设备的表面进行压力的分布式监测。但监测以上设备往往伴随两个问题：第一、设备表面存在不规则的弯曲，有时还会出现鼓包现象，这使紧密贴合的柔性压力传感器阵列呈现凸凹不平整状态；第二、物体表面温度变化快速且分布不均匀。
[0004]而由于材料与传感机理的限制，柔性压力传感器阵列，会随着阵列温度特性、弯曲应变特性的变化，输出阻值会发生变化，因此需要进行弯曲应变、温度联合补偿，以保证测量压力的准确性，但是目前还没有相应的系统。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，解决了
技术介绍
中披露的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，包括远程非接触式图像采集模块、采集控制模块和终端处理模块；
[0008]远程非接触式图像采集模块，采集柔性压力传感器阵列的深度分布图和温度分布图；
[0009]采集控制模块，采集柔性压力传感器阵列各列、各行输出的阻值；
[0010]终端处理模块，根据深度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的弯曲应变补偿参考量；根据温度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的温度补偿参考量；根据阻值、弯曲应变补偿参考量、温度补偿参考量以及预先设定的映射关系，进行柔性压力传感器阵列压力补偿；其中，映射关系为标定的压力、温度补偿参考量、弯曲应变补偿参考量、阻值的映射关系。
[0011]采集控制模块包括行列选通开关、电压转换模块、ADC芯片和主控芯片；
[0012]行列选通开关的输入端与柔性压力传感器阵列的输出端连接，行列选通开关受主控芯片控制，对柔性压力传感器阵列中的传感单元进行选通；
[0013]电压转换模块，接收选通传感单元输出的阻值模拟量，将阻值模拟量转换为电压
模拟量；
[0014]ADC芯片，将电压模拟量转换为电压数字信号；
[0015]主控芯片，将电压数字信号还原成数字量形式的阻值。
[0016]根据深度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的弯曲应变补偿参考量，包括：
[0017]将深度分布图进行分割，分割后的深度分布图单元与传感单元一一对应；
[0018]根据深度分布图单元，计算对应传感单元的弯曲应变补偿参考量。
[0019]计算弯曲应变补偿参考量的公式为：
[0020]ε＝σ/0.5B2+h
[0021]其中，ε为传感单元的弯曲应变补偿参考量，σ为传感单元的厚度，B为传感单元的应变宽度，h为传感单元的翘曲高度。
[0022]根据温度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的温度补偿参考量，包括：
[0023]将温度分布图进行分割，分割后的温度分布图单元与传感单元一一对应；
[0024]根据温度分布图单元，计算对应传感单元的温度补偿参考量。
[0025]温度补偿参考量为温度分布图单元几何中心或离几何中心最近的像素点的测量温度值。
[0026]远程非接触式图像采集模块包括采集深度分布图的深度相机和采集温度分布图的红外相机，终端处理模块还根据前两轮获得补偿后的压力，对本轮的红外相机对焦，根据前两轮获得的温度补偿参考量，确定本轮红外相机的扫描顺序。
[0027]根据前两轮获得补偿后的压力，对本轮的红外相机对焦，包括：
[0028]计算前两轮各传感单元补偿后压力的差值；
[0029]若最大的差值大于第一阈值，则将最大差值对应的传感单元以及其相邻的传感单元组成的区域作为压力变化区域；
[0030]获取压力变化区域的温度分布图，获取预设位置对应的温度分布图；其中，预设位置为红外相机驱动马达的预设转动位置；
[0031]获取温度分布图的两两相似程度；
[0032]针对每个温度分布图，计算自身与其他温度分布图相似程度的均值，将均值最小温度分布图对应的红外相机驱动马达转动位置作为对焦位置。
[0033]根据前两轮获得的温度补偿参考量，确定本轮红外相机的扫描顺序，包括：
[0034]若传感单元A前两轮的温度补偿参考量差值大于第二阈值，则将感单元A以及其相邻的传感单元组成的区域作为色温分布不连续区域；
[0035]在色温分布不连续区域周边预设的范围内，计算色温分布不连续区域与其他区域的相似度；其中，其他区域包括预设尺寸的与色温分布不连续区域连接的区域和非连接的区域；
[0036]将色温分布不连续区域作为本轮红外相机优先扫描区域，根据相似度，确定本轮红外相机扫描其他区域的顺序。
[0037]根据相似度，确定本轮红外相机扫描其他区域的顺序，包括：
[0038]按照相似度从高到低的顺序，对其他区域进行排序，将排序结果作为本轮红外相机的扫描顺序。
[0039]本专利技术所达到的有益效果：本专利技术从远程非接触式图像采集模块获取深度分布图和温度分布图，根据深度分布图和温度分布图，获取阵列各单元的弯曲应变补偿参考量和温度补偿参考量，根据补偿参考量和阻值，实现了柔性压力传感器阵列补偿，保证了测量压力的准确性。
附图说明
[0040]图1为本专利技术系统结构框图；
[0041]图2为传感单元弯曲应变示意图；
[0042]图3为红外相机自动对焦于压力变化区域的算法流程图；
[0043]图4为红外色温分布不连续区域的柔性压力传感器阵列扫描算法流程图。
具体实施方式
[0044]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0045]如图1所示，一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，包括远程非接触式图像采集模块、采集控制模块和终端处理模块。
[0046]远程非接触式图像采集模块：采集柔性压力传感器阵列的深度分布图和温度分布图。
[0047]远程非接触式图像采集模块具体包括采集深度分布图的深度相机和采集温度分布图的红外相机，其中，深度相机可选用的是Intel的激光雷达相机RealSense L515，输出深度值分辨率为1mm，即d＝1，测量距离为1m时深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，其特征在于，包括远程非接触式图像采集模块、采集控制模块和终端处理模块；远程非接触式图像采集模块，采集柔性压力传感器阵列的深度分布图和温度分布图；采集控制模块，采集柔性压力传感器阵列各列、各行输出的阻值；终端处理模块，根据深度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的弯曲应变补偿参考量；根据温度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的温度补偿参考量；根据阻值、弯曲应变补偿参考量、温度补偿参考量以及预先设定的映射关系，进行柔性压力传感器阵列压力补偿；其中，映射关系为标定的压力、温度补偿参考量、弯曲应变补偿参考量、阻值的映射关系。2.根据权利要求1所述的一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，其特征在于，采集控制模块包括行列选通开关、电压转换模块、ADC芯片和主控芯片；行列选通开关的输入端与柔性压力传感器阵列的输出端连接，行列选通开关受主控芯片控制，对柔性压力传感器阵列中的传感单元进行选通；电压转换模块，接收选通传感单元输出的阻值模拟量，将阻值模拟量转换为电压模拟量；ADC芯片，将电压模拟量转换为电压数字信号；主控芯片，将电压数字信号还原成数字量形式的阻值。3.根据权利要求1所述的一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，其特征在于，根据深度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的弯曲应变补偿参考量，包括：将深度分布图进行分割，分割后的深度分布图单元与传感单元一一对应；根据深度分布图单元，计算对应传感单元的弯曲应变补偿参考量。4.根据权利要求3所述的一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，其特征在于，计算弯曲应变补偿参考量的公式为：其中，为传感单元的弯曲应变补偿参考量，为传感单元的厚度，B为传感单元的应变宽度，h为传感单元的翘曲高度。5.根据权利要求1所述的一种应对不规则物体局部温变的柔性阵列压力传感系统，其特征在于，根据温度分布图，计算柔性压力传感器阵列各传感单元的温度补偿参考量，包括：将温度分布图进行分割，分割后的温度分布图单元与传感单元一一对应；根据温度分布图单元，计算对应传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈健，陈力，侯明国，彭奇，张敏，魏洁茹，孙健萍，汤一鑫，仉陈，
申请(专利权)人：国网电力科学研究院有限公司国电南瑞南京控制系统有限公司国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：