基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统

技术领域

本发明涉及压电晶体成品检测技术领域，尤其涉及基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统。

背景技术

压电晶体，是指非中心对称晶体，在机械力作用下，产生形变，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面出现正、负束缚电荷，这样的晶体称为压电晶体。压电晶体极轴两端产生电势差的性质称为压电性。

现有技术中，在对压电晶体进行检测过程中，通常基于压电晶体的形状以及压电晶体极轴两端产生电势差的产生对压电晶体进行判断，导致压电晶体检测不准确，不能够基于对压电晶体信息的获取，对压电晶体进行综合分析判断，因此本发明提出了基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统，本发明在压电晶体检测过程中，对压电晶体图片信息对压电晶体的形状进行判断，基于压电晶体的特性对压电晶体进行检测，同时对合格产品与生产的产品进行对比判断差异性，对压电晶体进行多项检测，提高压电晶体检测的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统，包括：

形状判断模块，对生成的压电晶体图片进行排序，根据压电晶体图片的排序结果判定压电晶体形状是否规则，具体地，所述形状判断模块包括摄像机、图片生成单元、以及图片判断单元；所述摄像机采集待检测压电晶体的录像视频资料，由图片生成单元将录像视频转换多张压电晶体图片，根据压电晶体图片的排序结果对压电晶体进行验证，图片判断单元根据验证结果判定压电晶体形状是否规则；

压电晶体检测设备，对不同形状的压电晶体进行检测；

压电晶体处理模块，对检测结果为合格的压电晶体进行分析处理，针对压电晶体形状是否规则，选择不同的方法获取压电晶体的体积，根据获取的压电晶体体积和压电晶体重量计算获得压电晶体的体积密度值，与合格产品的密度值进行比较得到密度差异值，通过与合格产品进行比较得到规格差异值，对密度差异值和规格差异值综合分析得到压电晶体差异数据；

分析模块，根据压电晶体差异数据对压电晶体进行检测区间划分，对划分后的区间进行判断，对压电晶体进行判定，得到合格的压电晶体；

以及

控制器。

进一步，压电晶体图片生成的具体过程如下：

在压电晶体放置面呈多个角度对其进行录像，对同一时间段录像产生的照片进行获取，得到压电晶体图片；

对由压电晶体顶部的图片进行获取，根据获取的图片对压电晶体的棱角线进行获取，获取棱角线的数目，根据棱角线的数目在其侧边获取对应张数的图片，在获取过程中根据棱角线对应的角度，选择对应的图片，在对侧边录像过程中，录像距离均相同，获取多张侧边图片，对多张侧边图片进行比较，若图片相同，则验证合格，判断该压电晶体为规则图形，若图片不同，则验证不合格，判断该压电晶体为不规则图形。

进一步，对压电晶体图片排序的具体过程如下：

首先对顶部图片进行排序，按照顺时针的顺序对图片进行录像，根据录像的先后时间获取对应的图片；

对顶部图片标记为1，其他获取的照片按照获取顺序逐渐进行排列；

若图像最大标记号为奇数，则对排列的偶数序列或奇数序列进行统一计较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，比较之后图片不同则判断为不规则图形；

若最大标记号为偶数，则直接对标记2和标记3进行比较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，若比较之后图片不同则判断为不规则图形。

进一步，所述压电晶体检测设备对不同形状的压电晶体进行检测的具体过程如下：

所述压电晶体检测设备包括施力仪器；根据压电晶体的形状是否规则，选择施力面，由施力仪器对压电晶体的施力面进行施力，在施力过程中对施加压力以及表面电荷进行获取，由此获得多个施加压力以及表面电荷，获取施加压力为F，表面电荷为Q，设定压电系数为d，则由公式Q=dF判断获取的数据是否成正比关系；

对成正比的压电晶体施加y轴方向的力，同时对压电晶体的长和厚进行获取，得到长度a和厚度b，获取y轴方向的力为δy、电荷为qy，设定压电系数为dy，将获取的待检测压电晶体的上述数据代入如下公式：

qy=（dy×δy×b）/a

若y轴方向的力δy和电荷qy成正比，则判断待测压电晶体合格，反之，则为不合格。

进一步，所述控制器对合格晶体的厚度、长度、宽度以及密度进行获取，得到合格厚度值hh、合格长度值hc、合格宽度值hk以及合格密度值hm，压电晶体处理模块包括称量单元、测量单元以及体积获取单元，称量单元对压电晶体的重量进行获取得到实际重量值，测量单元对压电晶体的厚度、长度和宽度进行测量，得到实际厚度值sh、实际长度值sc以及实际宽度值sk，通过体积获取单元对压电晶体的体积进行获取，得到体积数值。

进一步，对压电晶体体积进行获取的具体过程如下：

首先对压电晶体的形状进行判断，若压电晶体为规则图形，根据判断的形状获取对应的边长，根据获取的边长结合判断形状的体积计算公式对压电晶体的体积进行获取；

若压电晶体为不规则图形，则选取带有刻度的敞口容器，在敞口容器内倒入一定体积的溶液，对敞口容器内液体体积进行观察得到体积值v1，将压电晶体放入敞口容器内，对敞口容器放入待检测的压电晶体，此时对敞口容器内液体变化后的高度进行观察，得到体积值v2，设定体积值为v，通过v=v2-v1对压电晶体的体积进行获取。

进一步，通过压电晶体的实际重量值与体积值对压电晶体的体积密度值进行获取，对体积密度值进行获取的具体过程如下：

通过合格厚度值、合格长度值、合格宽度值结合实际厚度值、实际长度值、实际宽度值对规格差异值进行获取；

通过体积密度值与合格密度值对密度差异值进行获取，通过密度差异值和规格差异值对压电晶体差异值yy进行获取；

根据检测的多个压电晶体获取多个压电晶体差异值，将多个压电晶体差异值定义为压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据输送至分析模块。

进一步，所述分析模块接收压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据中的压电晶体差异值按照从小到大的顺序进行排列，设定压电晶体差异值求取的取值区间在[0,2]范围内，若取值区间在[0，0.5]则为第一检测区间，若取值区间在(0.5，2]则为第二检测区间，判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第一检测区间内的为合格压电晶体，判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第二检测区间内的为不合格压电晶体。

本发明所达到的有益技术效果：

1.本发明在压电晶体检测过程中，对压电晶体图片信息对压电晶体的形状进行判断，基于压电晶体的特性对压电晶体进行检测，同时对合格产品与生产的产品进行对比判断差异性，对压电晶体进行多项检测，提高压电晶体检测的准确性。

2.本发明通过对压电晶体记性录像，通过录像信息生产对应的图片，对图片进行排序，根据排列顺序选择对应的照片进行比较，判断压电晶体图形是否规则，根据图形形状在进行体积获取时选择不同的方式进行求取，快速对生产后压电晶体进行检测判断，提高检测速度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统的原理框图；

图2为本发明基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统的方法步骤图；

图3为本发明基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统中对压电晶体差异数据进行获取的方法步骤图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明中，请参阅图1，基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统，成品检测系统包括形状判断模块、压电晶体检测设备、压电晶体处理模块以及分析模块，形状判断模块、压电晶体检测设备、压电晶体处理模块以及分析模块分别与控制器相连；

形状判断模块包括摄像机、图片生成单元、图片判断单元以及晶体调节单元；控制器控制摄像机对待检测的压电晶体进行录像，生成录像视频，图片生成单元接收录像视频对每个待检测的压电晶体生成多张图片。根据排序的图片一一对压电晶体进行验证，生成验证信息，图片判断单元接收验证信息验证，验证不合格则判定压电晶体不规则，验证合格，则判定压电晶体为规则图形。

作为一个具体实施例，在判断压电晶体形状是否规则前，还可以对压电晶体的位置定位。比如，利用摄像机的自动聚焦功能对待测压电晶体进行聚焦，若压电晶体位置与预设位置有偏移，则通过晶体调节单元对压电晶体的位置进行调节直至聚焦成功，采集压电晶体的录像视频资料。

作为本申请的另一个具体实施例，生成压电晶体图片的具体过程如下：

在压电晶体放置面呈多个角度对其进行录像，对同一时间段录像产生的照片进行获取，得到压电晶体图片；

对由压电晶体顶部的图片进行获取，根据获取的图片对压电晶体的棱角线进行获取，获取棱角线的数目，根据棱角线的数目在其侧边获取对应张数的图片，在获取过程中根据棱角线对应的角度，选择对应的图片，在对侧边录像过程中，录像距离均相同，获取多张侧边图片，对多张侧边图片进行比较，比如判断多张侧边图片是否完全重合，若完全重合，则验证合格，判断该压电晶体为规则图形。反之，则验证不合格，判断该压电晶体为不规则图形。

作为本申请的另一个具体实施例，对压电晶体图片进行排序的具体过程如下：

首先对顶部图片进行排序，按照顺时针的顺序对图片进行录像，根据录像的先后时间获取对应的图片；

对顶部图片标记为1，其他获取的照片按照获取顺序逐渐进行排列；

根据排列的顺序对照片进行图形判断；

若图像最大标记号为5，则对标记2和标记4对应的图片进行比较，对标记3和标记5对应的图片进行比较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，同理若图像最大标记号为7，则对标记2、对标记4和标记6对应的图片进行比较，对标记3、对标记5和标记7对应的图片进行比较；

若最大标记号为偶数，则直接对标记2和标记3进行比较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，若比较之后图片不同则判断为不规则图形。

需要说明的是：每个待检测的压电晶体生成的图片根据压电晶体形状不同导致数目不同，在进行拍摄过程中根据其压电晶体外表面数不同，拍摄图片张数出现偏差；

压电晶体检测设备对规则或不规则的压电晶体进行检测，得到检测信息，在进行检测时，具体如下：

压电晶体检测设备包括施力仪器；

对压电晶体选择施力面，通过施力仪器对压电晶体进行施力，在施力过程中对施加压力以及表面电荷进行获取，由此获得多个施加压力以及表面电荷，获取施加压力为F，表面电荷为Q，设定压电系数为d，则由公式Q=dF判断获取的数据是否成正比关系；

对施加压力和表面电荷成正比的压电晶体施加y轴方向的力，同时对压电晶体的长和厚进行获取，得到长度a厚度b，获取y轴方向的力为δy，电荷为qy，设定压电系数为dy，将获取的待检测压电晶体的上述数据代入如下公式：

qy=（dy×δy×b）/a

若y轴方向的力δy和电荷qy成正比，则判断待测压电晶体合格，反之，则为不合格。

需要说明的是：施力仪器利用伺服电机驱动丝杆，在丝杆和受力物之间加一弹簧，弹簧能承受的力在要求范围内，给几个脉冲给伺服电机，然后电机就会驱动丝杆前进多少毫米（通常是0.01mm的倍数），利用弹簧的形变输送出力，对电荷进行获取时，利用量子测量原理，将被测物体放在量子测量仪中,通过量子测量原理,用测量仪探测出量子势能，进而分析计算出电荷量大小。

针对规则和不规则的压电晶体，选择受力面的方式不同，具体地，在对规则压电晶体，可以选择顶部面和侧边面作为受力面，对不规则压电晶体，选择其顶部和侧面面积占比最大的面作为受力面。

压电晶体处理模块对判断合格的压电晶体进行分析处理，得到压电晶体差异数据；

通过控制器对合格晶体的厚度、长度、宽度以及密度进行获取，得到合格厚度值hh、合格长度值hc、合格宽度值hk以及合格密度值hm，压电晶体处理模块包括称量单元、测量单元以及体积获取单元，称量单元对压电晶体的重量进行获取得到实际重量值，测量单元对压电晶体的厚度、长度和宽度进行测量，得到实际厚度值sh、实际长度值sc以及实际宽度值sk，通过体积获取单元对压电晶体的体积进行获取，得到体积数值；

在对压电晶体体积进行获取时，具体如下：

首先对压电晶体的形状进行判断，若压电晶体为规则图形，则对压电晶体的形状进行判断，根据判断的形状获取对应的边长，根据获取的边长结合判断形状的体积计算公式对压电晶体的体积进行获取；

若压电晶体为不规则图形，则选取带有刻度的敞口容器，在敞口容器内倒入一定体积的溶液，对敞口容器内液体体积进行观察得到体积值v1，将压电晶体放入敞口容器内，对敞口容器放入待检测的压电晶体，此时对敞口容器内液体变化后的高度进行观察，得到体积值v2，设定体积值为v，通过v=v2-v1对压电晶体的体积进行获取。

其中，倒入的溶液不与压电晶体反应不易挥发，且不会粘附在压电晶体表面。

通过压电晶体的实际重量值与体积值压电晶体的体积密度值进行获取，对体积密度值进行获取，具体如下：

设定实际重量值为sg，体积密度为ρ，由ρ=sg/v，对体积密度值进行获取；

通过合格厚度值、合格长度值、合格宽度值结合实际厚度值、实际长度值、实际宽度值对规格差异值进行获取；

对规格差异值获取具体如下：

设定规格差异值为cy，则cy=（sh-hh）+（sc-hc）+（sk-hk）

通过体积密度值与合格密度值对密度差异值进行获取，设定密度差异值为cm，则cm=（ρ-hm）；

通过密度差异值和规格差异值对压电晶体差异值yy进行获取；

具体请参阅以下公式：

yy=q1×cy+q2×cm；

式中q1和q2均为固定数值的比例系数，且q1和q2的取值均大于零；

根据检测的多个压电晶体获取多个压电晶体差异值，将多个压电晶体差异值定义为压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据输送至分析模块；

分析模块接收压电晶体差异数据，根据压电晶体差异数据对压电晶体进行检测区间划分，对划分后的区间进行判断，对压电晶体进行判定，得到合格的压电晶体。

分析模块接收压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据中的压电晶体差异值按照从小到大的顺序进行排列，设定压电晶体差异值求取的取值区间在[0,2]范围内，若取值区间在[0，0.5]则为第一检测区间，若取值区间在(0.5，2]则为第二检测区间，判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第一检测区间内的为合格压电晶体，判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第二检测区间内的为不合格压电晶体。

需要说明的是：设定压电晶体差异值求取的取值区间在[0,2]范围内，通过对q1和q2的取值，是的求值范围在次区间范围内，在进行比较时便于进行比较。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置，如存在权重系数和比例系数，其设置的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于权重系数和比例系数的大小，只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。

请参阅图2，在另一实施例中，基于数据分析的MEMS微镜压电晶体成品检测系统，在对压电晶体成品进行检测过程中，具体包括以下步骤：

步骤S1：控制器控制摄像机对待检测的压电晶体进行录像，生成录像视频，图片生成单元接收录像视频对每个待检测的压电晶体生成多张图片，对多张图片进行排序，根据图片排序结果对图片的形状进行判断；

对图片进行生成，具体步骤如下：

步骤S11：在压电晶体放置面呈多个角度对其进行录像，对同一时间段录像产生的照片进行获取，得到压电晶体图片；

步骤S12：对由压电晶体顶部的图片进行获取，根据获取的图片对压电晶体的棱角线进行获取，获取棱角线的数目，根据棱角线的数目在其侧边获取对应张数的图片；

步骤S13：在获取过程中根据棱角线对应的角度，选择对应的图片，在对侧边录像过程中，录像距离均相同，获取多张侧边图片，对多张侧边图片进行比较；

步骤S14：首先对顶部图片进行排序，按照顺时针的顺序对图片进行录像，根据录像的先后时间获取对应的图片；

步骤S15：若图片相同，则验证合格，判断该压电晶体为规则图形，若图片不同，则验证不合格，判断该压电晶体为不规则图形；

步骤S16：对顶部图片标记为1进行排序，其他获取的照片按照获取顺序逐渐进行排列；

步骤S17：若图像最大标记号为5，则对标记2和标记4对应的图片进行比较，对标记3和标记5对应的图片进行比较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，同理若图像最大标记号为7，则对标记2、对标记4和标记6对应的图片进行比较，对标记3、对标记5和标记7对应的图片进行比较；

步骤S18：若最大标记号为偶数，则直接对标记2和标记3进行比较，若比较之后图片相同则判断为规则图形，若比较之后图片不同则判断为不规则图形；

步骤S2：根据判断的形状特征，选择对应的施力面，通过施力仪器对压电晶体进行施力，在施力过程中对施加压力以及表面电荷进行获取，由此获得多个施加压力以及表面电荷，获取施加压力为F，表面电荷为Q，设定压电系数为d，则由公式Q=dF判断获取的数据是否成正比关系；

具体地，对于规则的压电晶体，可以选择其顶部面和侧边面作为受力面，对不规则的压电晶体，可以选择其顶部和侧面面积占比最大的面作为受力面。

对施加压力为F和表面电荷为Q成正比的压电晶体进行判断，具体步骤如下：

步骤S21：伺服电机驱动丝杆对压电晶体进行施力，在施力过程中对施加压力以及表面电荷进行获取；

步骤S22：由此获得多个施加压力以及表面电荷，获取施加压力为F，表面电荷为Q，设定压电系数为d，则由公式Q=dF判断获取的数据是否成正比关系；

步骤S23：对施加压力为F和表面电荷为Q成正比的压电晶体施加y轴方向的力，同时对压电晶体的长和厚进行获取，得到长度a厚度b，获取y轴方向的力为δy，电荷为qy，设定压电系数为dy，将获取的待检测压电晶体的上述数据代入如下公式：

qy=（dy×δy×b）/a

若y轴方向的力δy和电荷qy成正比，则判断待测压电晶体合格，反之，则为不合格。

步骤S3：压电晶体处理模块获取判断合格的压电晶体的差异数据；具体地请参阅图3，步骤如下：

步骤S31：首先对压电晶体的形状进行判断，若压电晶体为规则图形，则对压电晶体的形状进行判断，根据判断的形状获取对应的边长，根据获取的边长结合判断形状的体积计算公式对压电晶体的体积进行获取；

步骤S32：若压电晶体为不规则图形，则选取带有刻度的敞口容器，在敞口容器内倒入一定体积的溶液，对敞口容器内液体体积进行观察得到体积值v1；

步骤S33：将压电晶体放入敞口容器内，对敞口容器放入待检测的压电晶体，此时对敞口容器内液体变化后的高度进行观察，得到体积值v2，设定体积值为v，通过v=v2-v1对压电晶体的体积进行获取；

步骤S34：通过压电晶体的实际重量值与体积值压电晶体的体积密度值进行获取，设定实际重量值为sg，体积密度为ρ，由ρ=sg/v，对体积密度值进行获取；

步骤S35：通过合格厚度值、合格长度值、合格宽度值结合实际厚度值、实际长度值、实际宽度值对规格差异值进行获取；

步骤S36：通过体积密度值与合格密度值对密度差异值进行获取；通过密度差异值和规格差异值对压电晶体差异值进行获取；

步骤S37：根据检测的多个压电晶体获取多个压电晶体差异值，将多个压电晶体差异值定义为压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据输送至分析模块；

步骤S4：分析模块接收压电晶体差异数据，根据压电晶体差异数据对压电晶体进行检测区间划分，对划分后的区间进行判断，对压电晶体进行判定，得到合格的压电晶体。

对检测区间划分，具体步骤如下：

步骤S41：分析模块接收压电晶体差异数据，将压电晶体差异数据中的压电晶体差异值按照从小到大的顺序进行排列，设定压电晶体差异值求取的取值区间在[0,2]范围内；

步骤S42：若取值区间在[0，0.5]则为第一检测区间，若取值区间在(0.5，2]则为第二检测区间；

步骤S43：判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第一检测区间内的为合格压电晶体，判定压电晶体求取的压电晶体差异值在第二检测区间内的为不合格压电晶体。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质上实施的计算机程序产品的形式。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static RandomAccess Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（ErasableProgrammable Read Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-OnlyMemory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。