2017年第25屆國際光纖傳感會議上Eric Fujiwara教授課題組,提出一種基于光纖光斑分析的tactile傳感器。
該系統(tǒng)由附接到pvc板上,并以陣列形式分布的微彎傳感器組成。記錄多模光纖產(chǎn)生的光斑,然后用光斑相關(guān)性來評估由外力引發(fā)的光纖狀態(tài)的改變。最后,通過使用基于貝葉斯推理的數(shù)據(jù)融合方法獲得壓力空間分布信息。傳感器呈現(xiàn)出大約0.08/N的靈敏度,以及大約1mm的精度。此外,使用了數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以僅使用3根光纖即可實(shí)現(xiàn)30×30平方毫米面積上的力分布效果估計。
四個微彎光纖安裝在兩個30*30平方毫米的PVC板上,彎曲結(jié)構(gòu)由5mm長,0.5mm直徑的石墨棒以5mm周期排列得到。三根MMF兩兩間隔10mm。連續(xù)光源波長為663nm,經(jīng)過模式擾頻器后,MMF連接到tactile傳感器上,由模式干擾而輸出的光斑由CCD接收,進(jìn)一步使用MATLAB進(jìn)行降低噪聲、數(shù)據(jù)壓縮。
可控壓力探針設(shè)置大約為0.3N,并在pvc板上以1mm距離移動,下圖顯示了探針在u軸和v軸上移動時,輸出光斑圖樣的相關(guān)性變化趨勢
結(jié)合基于貝葉斯推理的數(shù)據(jù)融合方法后所估計的二維觸控面板上壓力值的大小及分布如下圖所示
進(jìn)行數(shù)據(jù)融合時考慮了九個位置,校準(zhǔn)階段得到參考點(diǎn)上受到最大負(fù)載,然后計算NIPC值,接下來根據(jù)三根光纖得到的光斑使用數(shù)據(jù)融合算法,根據(jù)計算的NIPC值,更新力分布概率密度函數(shù)。基于N10,N20和N30設(shè)計了3個概率密度函數(shù),用于指示PVC上是否存在負(fù)載以及負(fù)載的大小分布。
系統(tǒng)僅對于單點(diǎn)施加壓力顯示出良好的響應(yīng),評估多點(diǎn)同時施力/或不同力的情況需要使用其他技術(shù)以解決力的分布計算模糊性的問題。該課題組以后的工作方向是設(shè)計大區(qū)域工作面積的觸控面板以及進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能。