基于高速视觉的静电悬浮控制系统

作者：陈东阳; 郭清远; 董文博^*; 贺欢; 余建定^*; 张东伟; 梁学锋

来源：光学精密工程, 2019, 27(11): 2343-2353.

• 静电悬浮
• 高速视觉
• 实时控制

静电悬浮是一种无接触式研究材料深过冷等特性的重要方法之一,为此设计了一套地面静电悬浮控制系统。基于双GPU建立图像采集和位置解算系统,使用实时检测算法完成对目标的实时检测。对样品带电以及动力学建模,通过开环-赋初值PID的控制策略,实现材料的融化悬浮等实验,省去了深紫外灯进行电荷补充的装置。实验证明,图像处理速度在304×304像素达到了700frame/s,同时规则球体控制精度约在±0.02mm以内。模型仿真控制结果和实际实验控制结果的相关参数基本一致。加入900V(该电压引起材料的加速度约为1.274m/s2)的人工扰动下,静电悬浮约340ms即可稳定,证明了基于高速视觉的静电悬浮控制系统的可行性与可靠性和静电悬浮动力学建模的准确性。

• 单位
  中国科学院; 中国科学院空间应用工程与技术中心; 中国科学院大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所; 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室