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传感器与检测技术第5章 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节第一节 视觉传感器视觉传感器v视觉传感器在机电一体化系统中的作用：视觉传感器在机电一体化系统中的作用：v进行位置检测进行位置检测v进行图像识别进行图像识别v进行物体形状、尺寸缺陷的检测进行物体形状、尺寸缺陷的检测 2第一节第一节 视觉传感器视觉传感器v视觉传感器以视觉传感器以光电变换光电变换为基础，由四部分组成：为基础，由四部分组成：v照照明明部部：为为了了从从被被测测物物体体得得到到光光学学信信息息而而需需要要照照明明，是充分发挥传感器性能的重要条件。是充分发挥传感器性能的重要条件。v接接收收部部：由由透透镜镜和和滤滤光光片片组组成成，具具有有聚聚成成光光学学图图像像或抽出有效信息的功能。或抽出有效信息的功能。v光电转换部光电转换部：将光学图像信息转换成电信号。：将光学图像信息转换成电信号。v扫扫描描部部：将将二二维维图图像像的的电电信信号号转转换换为为时时间间序序列列的的一一维信号。维信号。3第一节第一节 视觉传感器视觉传感器v视觉传感器由四部分组成：视觉传感器由四部分组成：v照明部照明部v接收部接收部v光电转换部光电转换部v扫描部扫描部4第一节第一节 视觉传感器视觉传感器v视觉传感器由四部分组成：视觉传感器由四部分组成：v照明部照明部v接收部接收部v光电转换部光电转换部v扫描部扫描部v将将接接收收部部分分、光光电电变变换换部部分分、扫扫描描部部分分制制成成一体，构成视觉传感器一体，构成视觉传感器 5第一节第一节 视觉传感器视觉传感器v在在机机器器人人领领域域中中，几几乎乎都都是是采采用用工工业业电电视视摄摄像机像机作为视觉传感器。作为视觉传感器。v最最初初是是用用光光导导摄摄像像管管的的摄摄像像机机。而而70年年代代便逐渐用便逐渐用固体半导体摄像机固体半导体摄像机所取代。所取代。v固固体体半半导导体体摄摄像像机机所所使使用用的的固固体体摄摄像像元元件件为为CCD(Charge-Coupled Device的的缩缩写写，意意为为电电荷荷耦耦合合器器件件)，其其图图像像信信号号的的保保存存和和信信号号读出的工作原理均与光导摄像管类似。读出的工作原理均与光导摄像管类似。6敞敞 车车第一节第一节 视觉传感器视觉传感器7罐罐 车车第一节第一节 视觉传感器视觉传感器8棚棚 车车第一节第一节 视觉传感器视觉传感器9第一节第一节 视觉传感器视觉传感器10红外触发器（发射端，接收端）红外触发器（发射端，接收端）第一节第一节 视觉传感器视觉传感器11第一节第一节 视觉传感器视觉传感器12v棚车车门状态检测：确定车门状态是否正常；棚车车门状态检测：确定车门状态是否正常；v车车锁锁状状态态检检测测：若若车车门门状状态态正正常常，则则继继续续这这一一步步的的检检测测，寻寻找找图图象象中中是是否否存存在在正正常常状状态态下下的的闭闭合车锁；合车锁；第一节第一节 视觉传感器视觉传感器13货车车门状态的检测货车车门状态的检测v图图象象分分割割是是指指：将将图图象象中中具具有有特特殊殊涵涵义义的的不不同同区区域域分分开开来来，这这些些区区域域是是互互不不相相交交的的，每每一一个个区区域都满足特定区域的一致性。域都满足特定区域的一致性。第一节第一节 视觉传感器视觉传感器14第一节第一节 视觉传感器视觉传感器15第一节第一节 视觉传感器视觉传感器16一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理v这这种种摄摄像像机机是是由由接接收收部部分分、光光电电转转换换部部分分和和扫描部分扫描部分组成的二维视觉传感器。组成的二维视觉传感器。v其其光光导导摄摄像像管管是是一一种种兼兼有有光光电电转转换换功功能能和和扫扫描功能描功能的真空管的真空管17一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理18一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理v光光电电靶靶面面上上每每一一个个像像素素均均可可看看作作由由电电容容C、光光照照时时导导电电性性增增强强的的光光电电基基元元GL、不不照照射射时时也导电的暗电流基元也导电的暗电流基元GB等并联的电路。等并联的电路。19一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理v电电子子束束扫扫描描到到该该像像素素时时开开关关S闭闭合合，电电容容C在在瞬瞬间间被被Er充充电电(时时间间常常数数非非常常小小)，扫扫描描移移到到邻近像素时，邻近像素时，S打开。打开。20一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理v当当S打打开开时时，如如有有光光照照在在GL上上，将将产产生生电电荷荷，它同它同C上的电荷中和一部分。上的电荷中和一部分。21一、光电式摄像机原理一、光电式摄像机原理v下下次次扫扫描描到到该该点点时时S再再次次闭闭合合，已已被被中中和和了了的的C又又被被充充电电，充充电电电电流流Ic流流过过RL。电电压压IcRL同同该该点点受受光光照照射射的的强强度度有有关关，IcRL即即为为图图像像的输出。的输出。22二、固体半导体摄像机原理二、固体半导体摄像机原理v它它由由许许多多光光电电二二极极管管组组成成阵阵列列，作作为为摄摄像像机机的感光部分以代替光导摄像管。的感光部分以代替光导摄像管。v固固体体半半导导体体摄摄像像机机由由摄摄像像元元件件(CCD)、信信号号处理电路处理电路、驱动电路驱动电路和和电源电源组成。组成。vCCD摄摄像像元元件件是是一一种种MOS型型晶晶体体管管开开关关集集成电路成电路23二、固体半导体摄像机原理二、固体半导体摄像机原理24二、固体半导体摄像机原理二、固体半导体摄像机原理v其其工工作作原原理理是是：在在电电极极 1上上加加电电脉脉冲冲时时，电电极极下下的的电电荷荷耗耗尽尽层层扩扩大大形形成成电电势势阱阱。在在光光照照射射时时产产生生的的信信号号电电荷荷(电电子子)便便储储存存在在电电势势阱阱中。中。25二、固体半导体摄像机原理二、固体半导体摄像机原理v如如果果在在 2电电极极上上加加电电脉脉冲冲，1电电极极下下的的电电势势阱阱消消失失，信信号号电电荷荷转转送送到到 2电电极极下下所所形形成成的电势阱中。的电势阱中。26二、固体半导体摄像机原理二、固体半导体摄像机原理v二二维维CCD摄摄像像元元件件的的构构成成主主要要有有隔隔行行传传送送方方式式和和帧传送方式帧传送方式两种两种 27三、激光式视觉传感器原理三、激光式视觉传感器原理v利利用用激激光光作作为为定定向向性性高高密密度度光光源源的的视视觉觉传传感感器器 1.1.光电转换及放光电转换及放大元件大元件2.2.高速回转多面高速回转多面棱镜棱镜3.3.激光器激光器28三、激光式视觉传感器原理三、激光式视觉传感器原理v这这种种传传感感器器用用作作激激光光扫扫描描器器来来识识别别商商品品上上面面的条形码。的条形码。v也也可可用用这这种种扫扫描描器器检检测测对对象象物物品品上上的的表表面面大大小裂纹缺陷小裂纹缺陷29四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 v红红外外图图像像传传感感器器是是把把波波长长(210)m的的红红外外光光图图像像变变换换成成如如同同电电视视图图像像的的时时序序扫扫描描信信号输出的传感器。号输出的传感器。30四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 v通常由通常由红外敏感元件红外敏感元件和和电子扫描电路电子扫描电路组成。组成。v例例如如，热热电电型型红红外外敏敏感感元元件件将将被被测测物物体体发发出出的的红红外外线线作作为为热热源源，接接收收其其热热能能后后产产生生热热电电效应效应而变成电信号。而变成电信号。v电电子子扫扫描描电电路路与与光光导导摄摄像像管管的的电电子子束束扫扫描描方方式式及及固固体体半半导导体体摄摄像像元元件件的的固固体体电电子子扫扫描描方方式相似。式相似。31四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v将将普普通通光光导导摄摄像像管管的的靶靶面面换换为为热热电电材材料料，作作为红外光吸收电极为红外光吸收电极132四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v在在管管子子的的正正面面板板上上涂涂以以锗锗(Ge)和和氟氟化化钙钙(CaF2)等红外透射材料作为透射窗口等红外透射材料作为透射窗口233四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v并并在在红红外外线线入入射射靶靶面面3上上涂涂一一层层镍镍-铬铬(Ni-Cr)和黄金黑体膜用以吸收红外线和黄金黑体膜用以吸收红外线 34四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v由由于于热热电电效效应应，经经透透镜镜成成像像在在光光导导摄摄像像管管上上的的红红外外图图像像所所产产生生的的温温度度分分布布在在靶靶面面上上感感应应出出相相应应的的电电压压分分布布的的图图像像，该该电电压压分分布布被被电电子束子束拾取作为拾取作为时序信号时序信号读出。读出。35四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v由由于于发发射射红红外外线线的的被被测测物物体体的的温温度度随随时时间间变变化，故必须使用化，故必须使用截光器截光器，以产生静止图像，以产生静止图像36四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 1.热电型红外光导摄像管构成原理热电型红外光导摄像管构成原理v热热电电型型光光导导摄摄像像管管所所用用的的电电路路与与可可见见光光光光导导摄像管所用的电路摄像管所用的电路无实质差别。无实质差别。v但但由由于于热热电电型型光光导导摄摄像像管管的的信信号号比比可可见见光光弱弱一一个个数数量量级级，因因此此必必须须采采用用信信噪噪比比(S/N)良良好的好的前置放大器前置放大器。37四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 2.红外红外CCDv使使用用固固体体电电子子扫扫描描的的红红外外摄摄像像传传感感器器，一一般般称称为为红红外外CCD，其其红红外外热热成成像像原原理理与与热热电电型型红外光成像原理基本相同。红外光成像原理基本相同。38四、红外图像传感器原理四、红外图像传感器原理 2.红外红外CCDv其其红红外外光光热热电电敏敏感感元元件件和和固固体体电电子子扫扫描描部部分分均均用用相相同同半半导导体体材材料料经经过过一一系系列列处处理理而而制制成成单片型红外单片型红外CCD。v也也可可用用不不同同的的半半导导体体材材料料经经不不同同处处理理而而制制造造、组装成组装成混合型红外混合型红外CCD。39第二节第二节 人工视觉人工视觉v人人类类借借助助五五种种感感官官从从外外界界获获取取信信息息，而而且且90以上的信息来自于视觉。以上的信息来自于视觉。v同同样样，要要让让机机电电一一体体化化系系统统具具有有高高度度的的适适应应性性以以及及进进行行复复杂杂的的作作业业能能力力，也也必必须须使使之之具具备某种形式的备某种形式的人工视觉人工视觉(又称又称机器视觉机器视觉)。40第二节第二节 人工视觉人工视觉v从从人人眼眼进进入入的的图图像像，经经由由100万万根根以以上上的的视视神神经经传传到到大大脑脑，而而大大脑脑新新皮皮质质由由140亿亿个个神神经细胞组成，由此识别图像。经细胞组成，由此识别图像。41第二节第二节 人工视觉人工视觉v人人脑脑的的工工作作方方式式和和计计算算机机不不一一样样，它它是是并并行行处理处理大量信息，故判断非常快。大量信息，故判断非常快。v目目前前人人工工视视觉觉还还无无法法赶赶上上人人眼眼，可可是是在在实实现现机机电电系系统统智智能能化化时时，图图像像识识别别非非常常重重要要，因因此，此，如何实现人眼的部分功能如何实现人眼的部分功能便是关键问题。便是关键问题。42第二节第二节 人工视觉人工视觉v简简易易型型视视觉觉：从从检检查查作作业业对对象象的的有有无无，测测量量其大致位置其大致位置v高级视觉：高级视觉：具有图像识别功能具有图像识别功能43一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v人人工工视视觉觉系系统统的的硬硬件件构构成成一一般般由由图图像像输输入入、图图像像处处理理、图图像像存存储储和和图图像像输输出出四四个个子子系系统统构成。构成。44一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v人人工工视视觉觉系系统统的的硬硬件件构构成成一一般般由由图图像像输输入入、图图像像处处理理、图图像像存存储储和和图图像像输输出出四四个个子子系系统统构成。构成。45一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v图像输入图像输入v图图像像输输入入通通过过视视觉觉传传感感器器将将对对象象物物体体变变为为二二维维或或三三维维图图像像，再再经经光光电电变变换换将将光光信信号号变变为为电电信信号号，通通过过扫扫描描采采样样将将图图像像分分解解成成许许多多像像素素，再再把把表表示示各各个个像像素素信信息息的的数数据据输输入入计计算算机进行图像处理。机进行图像处理。46一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v图像处理图像处理v（预处理）（预处理）v去噪去噪v图像增强图像增强v图像分割图像分割v图像恢复图像恢复47一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v图像存储图像存储v图图像像存存储储是是把把表表示示图图像像各各个个像像素素的的信信息息送送到到存储器中存储，以备调用。存储器中存储，以备调用。v图像的信息量非常大。图像的信息量非常大。48一、人工视觉系统的构成一、人工视觉系统的构成v图像输出图像输出v图像输出图像输出装置大致分为两类装置大致分为两类:v一一类类是是只只要要求求瞬瞬时时知知道道处处理理结结果果，以以及及计计算算机机用用对对话话形形式式进进行行处处理理的的显显示示终终端端，该该类称为类称为软拷贝软拷贝。v另另一一类类可可长长时时间间保保存存结结果果，如如宽宽行行打打印印机机、绘绘图图机机、X-Y绘绘图图仪仪以以及及显显示示器器图图面面照照像像装置等，这些称为装置等，这些称为硬拷贝硬拷贝。49二、物体识别二、物体识别v物物体体识识别别不不单单是是测测量量三三维维空空间间的的几几何何参参数数，还必须了解被识别对象的意义和功能还必须了解被识别对象的意义和功能v在在识识别别处处理理过过程程中中，必必须须使使用用三三维维空空间间各各种种物体知识和日常生活知识物体知识和日常生活知识v这这样样的的信信息息处处理理过过程程是是一一个个人人工工智智能能领领域域的的研究课题研究课题 50二、物体识别二、物体识别1.物体图像信息的输入物体图像信息的输入v图图像像存存储储是是把把表表示示图图像像各各个个像像素素的的信信息息送送到到存储器中存储，以备调用。存储器中存储，以备调用。51二、物体识别二、物体识别1.物体图像信息的输入物体图像信息的输入v被被输输入入的的信信息息主主要要有有灰灰度度信信息息、颜颜色色信信息息和和距离信息距离信息，这些信息可用视觉传感器取得，这些信息可用视觉传感器取得v灰灰度度信信息息可可借借助助A/D转转换换器器数数字字化化成成410比比特特，形形成成646410241024像像素素组组成的数字图像。成的数字图像。52二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v输输入入的的图图像像信信息息含含有有噪噪声声，且且并并非非每每个个像像素素都具有实际意义。都具有实际意义。v消除噪声消除噪声v这就是图像的预处理这就是图像的预处理53二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法54二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法55二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法56二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法57二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法线性灰度变换线性灰度变换 均值滤波均值滤波 58二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法59二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v图像增强图像增强v就就是是增增强强图图像像中中用用户户感感兴兴趣趣的的信信息息，目目的的主主要要有有两两个个：一一是是改改善善图图像像的的视视觉觉效效果果，提提高高图图像像的的清清晰晰度度；二二是是使使图图像像变变得得更更有有利利于于计计算算机机处处理理。图图像像增增强强处处理理有有两两类类方方法：空间域法和频率域法。法：空间域法和频率域法。60二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v图像增强图像增强直方图规定化实例直方图规定化实例61二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v图像平滑图像平滑v图图像像平平滑滑的的目目的的是是消消除除或或尽尽量量减减少少噪噪声声的的影影响响，改改善善图图像像质质量量。图图像像平平滑滑实实际际上上是是低低通通滤滤波波，让让信信号号的的低低频频部部分分通通过过，阻阻截截属属于于高高频部分的噪声信号频部分的噪声信号62二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v图图像像处处理理的的方方法法有有微微分分法法和和区区域域法法。（边边缘缘检测）检测）63二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法v常用的一次微分方法用于求梯度。常用的一次微分方法用于求梯度。v梯梯度度近近似似值值正正比比于于相相邻邻像像素素间间的的灰灰度度差差值值。灰灰度度无无变变化化的的区区域域其其梯梯度度为为零零，灰灰度度变变化化的的大大小小决决定定其其梯梯度度的的大大小小；灰灰度度发发生生突突变变的的边边缘区缘区，其梯度值最大其梯度值最大。v经经过过微微分分处处理理之之后后，可可使使边边缘缘、轮轮廓廓变变得得突突出、鲜明。出、鲜明。64二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法v一次微分方法的近似差分方法一次微分方法的近似差分方法65二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法v一次微分方法的近似差分方法一次微分方法的近似差分方法 Lena Lena原图像原图像66二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法v一次微分方法的近似差分方法一次微分方法的近似差分方法 Lena原图像67二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法v从从结结果果可可以以看看出出，Canny算算子子在在定定位位精精度度和和抗抗噪噪声声方方面面都都明明显显优优于于其其他他的的一一阶阶微微分分边边缘缘检测算子检测算子68二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法vSobel算子算子69二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法vSobel算子算子70二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法vSobel算子算子71二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法vSobel算子算子72二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v微分法微分法vSobel算子算子73二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v区域法区域法v区区域域法法与与微微分分法法不不同同，它它不不直直接接检检测测灰灰度度的的变变化化点点，而而是是以以灰灰度度大大致致相相同同的的像像素素集集合合作作为区域而汇集的方法。为区域而汇集的方法。v区区域域的的划划分分方方法法，除除灰灰度度信信息息外外，也也可可使使用用颜颜色色信信息息及及距距离离信信息息。依依据据输输入入的的颜颜色色或或距距离离等等信信息息，划划分分相相同同颜颜色色或或相相同同距距离离的的有有意意义的区域由，以识别景物或物体。义的区域由，以识别景物或物体。74二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v区域法区域法75二、物体识别二、物体识别2.图像信息的处理技术和方法图像信息的处理技术和方法v区域法区域法图像经二值化、滤波、标记、分组群集后图像经二值化、滤波、标记、分组群集后最终识别结果最终识别结果 76二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别v首首先先输输入入被被识识别别物物体体的的图图像像模模型型，并并提提取取其其几几何何形形状状特特征征，然然后后用用视视觉觉传传感感器器输输入入物物体体的的图图像像并并抽抽出出其其几几何何形形状状特特征征，用用比比较较判判断断程序比较两者的异同。程序比较两者的异同。v如如果果各各几几何何形形状状特特征征相相同同，则则该该物物体体就就是是所所需要的物体需要的物体77二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别78二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别v一个模式识别的简单问题：v某某商商贩贩有有一一个个存存储储各各种种水水果果和和蔬蔬菜菜的的货货仓仓。当当将将水水果果放放进进货货仓仓时时，不不同同类类型型的的水水果果可可能能会会混混在在一一起起，所所以以商商贩贩非非常常希希望望能能够够有有一一台台帮他将水果自动分类摆放的机器。帮他将水果自动分类摆放的机器。79二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别比较器比较器80二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别v当每个水果通过这些传感器后，它就可以用一个三维向量来表示。v一个标准的桔子可表示为：v一个标准的苹果可表示为：81二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别比较器比较器82二、物体识别二、物体识别3.物体图像的识别物体图像的识别83第三节第三节 触觉传感器触觉传感器v触觉感知是否同其它物体接触。触觉感知是否同其它物体接触。v人人的的触触觉觉包包含含有有接接触触觉觉、压压觉觉、力力觉觉、冷冷热热觉觉、滑滑动动觉觉、痛痛觉觉等等。引引起起人人的的接接触触觉觉不不在在于于皮皮肤肤表表面面层层的的变变形形，而而是是由由于于作作用用于于其其上上的微小压力。的微小压力。84第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v最最简简单单也也是是最最早早得得到到使使用用的的接接触触觉觉传传感感器器就就是是微微动动开开关关。它它工工作作范范围围宽宽，不不受受电电、磁磁干干扰扰，简简单单，易易掌掌握握，成成本本低低，但但响响应应速速度度低低，动作（开始起作用）压力高。动作（开始起作用）压力高。85第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v为为了了感感知知微微弱弱的的接接触触力力，出出现现了了各各种种形形式式的的传传感感器器，它它们们都都是是通通过过在在一一定定接接触触力力下下，切切换换通通-断断状状态态，输输出出高高或或低低的的电电平平信信号号，以以表示是否发生接触。表示是否发生接触。86第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v如如果果仅仅仅仅检检测测是是否否与与对对象象物物体体接接触触，可可使使用用ON-OFF微型开关微型开关等。等。v如如果果检检测测对对象象物物体体形形状状，就就需需要要在在模模仿仿皮皮肤肤感感觉觉的的接接触触面面上上，高高密密度度地地安安装装能能将将接接触触面面垂直方向的变化量变为电信号的敏感元件垂直方向的变化量变为电信号的敏感元件。v为为此此，已已研研制制出出用用感感压压橡橡胶胶、含含碳碳海海绵绵等等感感压材料制成的各种形式触觉传感器。压材料制成的各种形式触觉传感器。87第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v用硅橡胶制成的矩阵式触觉传感器用硅橡胶制成的矩阵式触觉传感器v硅硅橡橡胶胶与与金金属属电电极极对置、接触触。对置、接触触。v硅硅橡橡胶胶受受压压其其电电阻阻值就改变值就改变v金金属属电电极极受受力力压压硅硅橡橡胶胶时时，输输出出电电压压相应变化相应变化。88第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v几种触觉传感器几种触觉传感器89第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v几种触觉传感器几种触觉传感器含碳海绵：压敏电阻含碳海绵：压敏电阻90第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v几种触觉传感器几种触觉传感器91第三节第三节 触觉传感器触觉传感器一、接触觉传感器一、接触觉传感器v几种触觉传感器几种触觉传感器92第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器v压觉中最使人感兴趣的是压觉中最使人感兴趣的是分布压觉分布压觉。v通通过过高高密密度度配配置置这这种种传传感感器器，可可以以获获得得同同物物体体接接触触时时各各部部分分不不同同的的压压力力，将将该该压压力力变变换换成成相相应应处处的的电电压压信信号号，可可以以获获取取关关于于物物体体形形状的信息。状的信息。93第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器94第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器95第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器v传传感感器器亦亦可可识识别别物物体体的的形形状状和和评评价价其其硬硬度度。亦亦即即以以相相邻邻传传感感器器的的位位置置变变化化关关系系来来计计算算物物体的弹性系数体的弹性系数(K0)96第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器97第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器98第三节第三节 触觉传感器触觉传感器二、压觉传感器二、压觉传感器99第三节第三节 触觉传感器触觉传感器三、滑动觉传感器三、滑动觉传感器v滑滑动动觉觉传传感感器器被被用用于于检检测测工工业业机机器器人人手手指指把把持持面面与与操操作作对对象象之之间间的的相相对对运运动动，以以实实现现实实时控制指部的夹紧力时控制指部的夹紧力。v它它与与触触觉觉、压压觉觉传传感感器器的的不不同同之之处处是是仅仅检检测测指指部部与与操操作作物物体体在在切切向向的的相相对对位位移移，而而不不检检测接触表面法向的接触或压力。测接触表面法向的接触或压力。100第三节第三节 触觉传感器触觉传感器三、滑动觉传感器三、滑动觉传感器101习题习题102