[发明专利]基于光纤传感的材质在线识别方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤传感的材质在线识别方法，首先，光纤光栅解调模块实时读取光纤传感器采集到的中心波长数据，并将中心波长数据的数据流输入到Labview上的接收端，Labview实时接收中心波长数据；将被识别材质在封装有光纤传感器的双层硅橡胶的上表面进行滑移，并采集、保存滑移过程中光纤传感器的中心波长数据；通过数据处理得到波长数据的三个特征值(均值最大差值、极差和标准差)，更新保存为Matlab的table类型，记为T；最后，将T输入到训练好的模型进行识别得到材质类型，Labview读取识别结果并显示。本发明的一种基于光纤传感的材质在线识别方法，具有高灵敏度、高准确率、高稳定性和高速的特点。

技术领域

本发明属于光纤智能传感技术领域，涉及一种基于光纤传感的材质在线识别方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，智能感知机器人等越来越多的运用到生产与质检的环节中去，极大的提高了工业生产的效率和准确率，其中负责感知的触觉传感器用来模仿人类触觉的器件，可以感知人体以及外界环境的运动、形变和压力等信息，在智慧医疗和智能机器人等领域具有广泛的应用前景。现在运用的触觉传感器大多数利用电阻式、电容式、压电式、光学和光弹性来传递所感知到的表面，但是也存在着一定的局限性。

(1)由于大多数传感器属于直接接触在实践中会反复形变导致传感器性能降低；

(2)部分触觉传感器在使用过程中需要感知的变量不但有温度上的变化还有来自外部静态和动态产生的刺激；

(3)敏感材料的综合性能远远低于人类皮肤；

(4)传感材料本身的问题如光电式触觉传感器存在滞后现象，电容式和压电式触觉传感器存在易受噪音干扰，介电性受温度和分布影响。

现有的材质识别技术根据已有的材料性质和物理特征进行材质感知然后进行分类识别，例如专利申请CN 114371210A提出了一种基于静电探测技术的饮料瓶材质识别方法但是缺少材质特性的建立和容易受外界电磁之类的干扰。文献(光纤光栅柔性触觉传感器的材质识别功能研究，仪器仪表学报)利用不同材料的热传导系数不同和光栅反射中心波长受温度影响，将光栅与铝块、铁块和塑料块头接触得出不同的波长漂移率，证明了材料的差异性在中心波长上的体现；但其选用的热传导效应由于温度变化为较缓慢过程(花费时间大于60s)，接触物静置，影响识别速度和进程；单纯的利用温度变化稳定以后的时间段标定的波长变化图进行判断当接触物体热传导系数相近时很难判别。

因此，如何在触觉感知的过程中实现高灵敏度、高准确率、高稳定性、高速是材质识别技术所需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于光纤传感的材质在线识别方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于光纤传感的材质在线识别方法，首先将被识别材质在封装有光纤传感器的双层硅橡胶的上表面进行滑移，并采集每次滑移过程中光纤传感器的中心波长数据，然后应用在线识别系统实时提取中心波长数据的特征值，进行分析得到材质类型。

中心波长数据的特征值为中心波长数据的均值最大差值(即中心波长最大值与均值的差值)、极差和标准差；