CN112771271A - 检测一个长度段的形状记忆合金线的松弛程度 - Google Patents

Abstract

使用从不同的取向捕捉的一个长度段的SMA线的图像来检测该长度段的SMA线的松弛程度。对图像进行分析，以确定该长度段的SMA线的三维路径，并由此导出松弛程度的度量。该方法提供了可以在SMA致动器组件的制造期间使用的精确度量。

Description

检测一个长度段的形状记忆合金线的松弛程度

本申请总体上涉及形状记忆合金(SMA，shape memory alloy)致动器组件的制造。

在本技术的第一种方案中，提供了一种检测保持松弛的一个长度段的形状记忆合金线(a length of shape memory alloy wire)的松弛程度的方法，其中该方法使用从不同的取向捕捉的形状记忆合金线的图像，并包括对这些图像执行分析，该分析导出线的松弛程度的度量(measure)。

一般来说，术语“松弛的线(slack wire)”可以意指具有零张力的线。可替代地，术语“松弛的线”可以意指当线未接通时具有零张力的线。可替代地，术语“松弛的线”可以意指当线未接通并处于环境温度(在某些情况下该环境温度可能是25℃)下时具有零张力的线。换句话说，术语“松弛的线”可以意指保持在两个压接部(crimp)/压接部分(crimpportion)(即，在沿着线的长度的两个点处机械地联接到某个其他元件)之间的线，当线未接通并处于环境温度下时，该线在这两个压接部分之间不处于直线上。因此，在某些情况下，当该长度段的SMA线处于25℃的温度(这是典型的环境温度)时，会呈现松弛。当驱动信号在使用中施加到该长度段的SMA线以引起收缩时，该长度段的SMA线的温度明显上升到高于25℃。通常，当将SMA线从线轴(spool)(在线轴中，线处于张力下)拉出时，在一些情况下，该线可能由于滞后而保持一定的张力。因此，可替代地，术语“松弛的线”可以意指线在任何残余张力已经被去除之后是松弛的。例如，张力可以通过在环境温度下拉伸线来去除。一旦去除张力，如果两个压接部之间的线的长度大于压接部之间的距离，则可以认为该线是松弛的。术语“松弛的线”的进一步定义是当SMA线大体上是马氏体时是松弛的线。应理解，不管这些定义中的哪一个用于提供松弛的线，都可以用本技术来测量/检测松弛程度。

该方法为检测该长度段的SMA线的松弛程度提供了一种准确且可靠的方法。松弛程度对应于该长度段的SMA线的三维路径的长度。例如，如果具有零张力的一个松弛的长度段的SMA线的端部是固定的，那么该长度段的SMA线将遵循非线性路径。已经认识到，该长度段的SMA线的三维构型可以是从不同取向捕捉的足够程度的观察图像，以允许从这些图像的图像分析中导出松弛程度的度量。

举例来说，图像分析可以包括从图像中确定该长度段的SMA线的三维路径。这可以通过以下步骤来实现：检测图像中的该长度段的SMA线；确定每个图像中所检测到的该长度段的SMA线的二维路径；以及由该二维路径导出三维路径。

线的松弛程度的度量可以从所确定的三维路径中确定。例如，松弛程度的度量可以是该长度段的SMA线的三维路径的长度和该长度段的SMA线的端部之间的距离之间的差，但是也可以使用相关的度量。

这种方法是有利的，因为它提供了松弛程度的精确度量，而不需要应用复杂的电气或机械测量过程。该方法能够非常快速地执行，从而使其适合于在大规模生产环境中的制造过程中的任何阶段应用，包括作为生产线末端检查(end-of-line inspection)，以验证由SMA致动器组件制造的正确组件。

该方法不依赖于该长度段的SMA线的自变量属性(independent variableproperties)，诸如该长度段的SMA线的电阻(电阻随着沿着该长度段的SMA线的电阻率和线直径而变化)或相关联的部件的电阻，诸如它们的寄生电阻。

该方法也不依赖于该长度段的SMA线受到正常使用中所经历的量级(order)的张力的影响，这在制造的某些阶段可能是不切实际的。例如，该长度段的SMA线可以被压接，但不会立即准备好承受当线接通时将施加的这种张力，例如，施加在尚未附接到SMA致动器组件的外部压接部上的张力。

该方法也优于依赖于施加张力来相对移动该长度段的SMA线的端部，例如以将该长度段SMA线拉紧并测量位移或角度变化的可替代方法。这种可替代方法不能适用于该长度段SMA线的端部被固定的制造阶段。当线的端部是可移动的时，施加张力的工具可能会影响该长度段的SMA线的性能，并潜在地通过与该长度段的SMA线的接触或所施加的张力本身而造成损坏。此外，这种可替代方法是复杂且不可靠的，因为难以实现对施加张力的工具的精确对准，施加的张力的可变性将影响测量，并且影响当工具被释放时，该长度段的SMA线的后续松弛度的可变性。

有利地，可以从正交的至少两个取向捕捉图像。这简化了图像分析，但是通常可以使用任何不同的取向。

该方法可以在制造过程中的任何阶段应用于一个长度段的SMA线。该方法特别适合于一个长度段的SMA线，该长度段的SMA线在围绕该长度段的SMA线压接的压接部分之间保持松弛，但更一般地适用于以任何其他方式保持的一个长度段的SMA线。

在一个示例中，该方法可以应用于在压接部分之间保持松弛的一个长度段的SMA线，压接部分围绕该长度段的SMA线压接，并且分别安装在SMA致动器组件中的静态部分和可相对于静态部分移动的可移动部分上，该可移动部分例如是光学元件，该光学元件可以是包括至少一个透镜的透镜元件。

在另一个示例中，该方法可以应用于一个长度段的SMA线，该长度段的SMA线在SMA子组件中在围绕该长度段的SMA线压接的压接部分之间保持松弛，SMA子组件包括至少一个主体部分，该至少一个主体部分与一对压接部分一体地由材料片材(a sheet ofmaterial)形成。这种SMA子组件可以在制造SMA致动器组件中使用。

松弛程度的度量可以在制造中以各种方式使用。在一个示例中，松弛程度的度量可以用于质量控制。在另一个示例中，该方法还可以包括响应于所导出的度量来调节该长度段的SMA线的松弛程度。在这种情况下，该长度段的SMA线可以最初在围绕该长度段的SMA线被部分压接的压接部分之间保持松弛，在这种情况下，该方法还可以包括在调节该长度段的SMA线的松弛程度的所述步骤之后，使压接部分围绕该长度段的SMA线(的部分或区段)完全压接。

本技术可以用于在将压接部分附接到SMA致动器组件之前或之后测量保持在压接部分之间的一个长度段的SMA线的松弛程度。因此，松弛测量可以在制造SMA子组件之后但在制造SMA致动器组件之前、或者在制造SMA致动器组件期间或之后执行。SMA致动器组件可以是包括静态部分和可相对于静态部分移动的可移动部分的任何类型的设备。SMA致动器组件可以是以下设备中的任意一种或者可以设置在以下设备中的任意一种中：智能手机、相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机相机、可折叠消费电子设备、图像捕捉设备、3D感测设备或系统、伺服马达、消费电子设备、移动计算设备、移动电子设备、笔记本电脑、平板计算设备、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书设备)、计算配件或计算外围设备(例如鼠标、键盘、头戴式耳机、耳机、耳塞式耳机等)、安保系统、游戏系统、游戏配件(例如控制器、耳麦、可佩戴控制器等)、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可佩戴设备(例如手表、智能手表、健身追踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、航空器、宇宙飞船、潜水船、交通工具以及自动交通工具。应当理解，这是示例设备的非穷举列举。

因此，本文描述的技术可以用于制造或校准SMA致动器组件，该SMA致动器组件可以用于此类设备/系统或在此类设备/系统中使用，此类设备/系统适合于图像捕捉、3D感测、深度测绘、航空测量、陆地测量、在太空中的测量或来自太空的测量、水文测量、水下测量、场景检测、碰撞警告、安保、面部识别、增强和/或虚拟现实、交通工具中的高级驾驶员辅助系统、自动交通工具、游戏、手势控制/识别、机器人设备、机器人设备控制、无接触技术(touchless technology)、家庭自动化、医疗设备以及触觉学。

在本技术的第二种方案中，提供了一种用于检测保持松弛的一个长度段的形状记忆合金线的松弛程度的装置，该装置包括：至少一个相机，其用于从至少两个不同的取向捕捉形状记忆合金线的图像；以及至少一个处理器，其用于分析所捕捉的图像，并且从该分析中导出线的松弛程度的度量。

在本技术的相关方案中，提供了一种非暂时性数据载体，其携带处理器控制代码以实现本文描述的任何方法。

优选特征在所附的从属权利要求中阐述。

如将由本领域中的技术人员认识到的，本技术可以被体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本技术可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例、或组合软件和硬件方面的实施例的形式。

此外，本技术可以采取体现在计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，计算机可读介质具有体现在其上的计算机可读程序代码。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。例如，计算机可读介质可以是但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备或者前述项的任何合适的组合。

可以用一种或更多种编程语言(包括面向对象的编程语言和传统的过程编程语言)的任何组合来编写用于执行本技术的操作的计算机程序代码。代码组件可以体现为过程、方法等，并且可以包括子组件，这些子组件可以采取在从本地指令集的直接机器指令到高级编译或解释语言结构的任何抽象级别的指令或指令序列的形式。

本技术的实施例还提供了一种携带代码的非暂时性据载体，该代码当在处理器上实现时使处理器执行本文描述的任何方法。

这些技术还提供处理器控制代码，以例如在通用计算机系统或数字信号处理器(DSP)上实现上述方法。这些技术还提供携带处理器控制代码的载体，以在运行时实现任何上述方法，特别是在非暂时性数据载体上实现任何上述方法。该代码可以提供在以下项上：诸如磁盘、微处理器、CD-ROM或DVD-ROM之类的载体；诸如非易失性存储器(例如闪存)或只读存储器(固件)之类的编程存储器；或诸如光或电信号载体之类的数据载体。实现本文描述的这些技术的实施例的代码(和/或数据)可以包括以传统编程语言(解释或编译)(诸如C)的源、对象或可执行代码、或者汇编代码、用于设置或控制ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)的代码、或者用于硬件描述语言(诸如Verilog(RTM)或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将认识到的，这样的代码和/或数据可以分布在彼此通信的多个耦合的组件之间。这些技术可以包括控制器，该控制器包括微处理器、工作存储器和耦合到系统的部件中的一个或更多个的程序存储器。

本领域中的技术人员还将清楚，根据本技术的实施例的逻辑方法的全部或部分可以适当地体现在包括执行上述方法的步骤的逻辑元件的逻辑装置中，并且这些逻辑元件可以包括例如可编程逻辑阵列或专用集成电路中的部件，诸如逻辑门。这种逻辑布置还可以体现在用于使用例如虚拟硬件描述符语言来在这种阵列或电路中临时或永久地建立逻辑结构的使能元件(enabling element)中，虚拟硬件描述符语言可以使用固定的或可传输的载体介质来存储和传输。

在实施例中，本技术可以以在其上具有功能数据的数据载体的形式来实现，所述功能数据包括功能计算机数据结构，以当被加载到计算机系统或网络中并据此操作时使得所述计算机系统能够执行上述方法的所有步骤。

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实施方式，在附图中：

图1是检测一个长度段的SMA线的松弛程度的方法的流程图；

图2是用于捕捉该长度段的SMA线的图像的图像捕捉装置的透视图；

图3是图1中示出的图像分析的步骤的流程图；

图4是图示了三维路径的推导的带有构造线的一对图像；

图5是包括单个主体部分的SMA子组件的俯视图；

图6和图7是处于部分压接状态和完全压接状态的压接部分的透视图；以及

图8和图9是SMA致动器组件的透视图，SMA致动器组件为相机。

概括地说，本技术的实施例总体上涉及形状记忆合金(SMA)致动器组件的制造。使用从不同取向捕捉的一个长度段的SMA线的图像来检测该长度段的SMA线的松弛程度。对图像进行分析，以确定该长度段的SMA线的三维路径，并由此导出松弛程度的度量。该方法提供了可以在SMA致动器组件的制造期间使用的精确度量。

已知SMA致动器用于手持电子设备(诸如相机和移动电话)中。例如，这种致动器可以用于微型相机中，以实现聚焦、变焦或光学图像稳定(OIS)。举例来说，国际专利公布第WO2007/113478号公开了一种用于相机的SMA致动器装置，其使用单个长度段的SMA线提供自动聚焦，并且国际专利公布第WO2013/175197号公开了一种用于相机的紧凑型SMA致动器装置，其使用四个长度段的SMA线提供OIS。此外，国际专利公布第WO2011/104518号公开了一种SMA致动器装置，其包括能够实现自动聚焦和OIS两者的八个长度段的SMA线。在这些公开中的每一个中，每个长度段的SMA线在其端部处固定到静态部分和移动部分，并且优选的固定方法是压接，其中压接部分围绕该长度段的SMA线压接，以形成保持该长度段的SMA线的压接部。

在上文提到的现有技术示例中，已经假设在制造期间有必要使该长度段的SMA线在张力下附接，使得在未接通状态下可以精确地知道SMA线的长度和张力。在这种致动器中，该长度段的SMA线在未接通状态下处于更大的张力下。然而，本技术涉及使用松弛的一个长度段的SMA线来制造SMA致动器组件，该SMA线例如在制造期间暂时是松弛的，和/或在制造成的SMA致动器组件中没有驱动信号时是松弛的，以便增加可用行程(stroke)。

在这种情况下，希望测量SMA致动器组件的松弛程度，以便控制制造过程和/或评估新制造的致动器组件。然而，由于该长度段的SMA线的尺寸小且路径不受控制，松弛程度难以测量。人们可以考虑向该长度段的SMA线施加张力来拉紧它，但是张力本身可能会影响测量结果。

转向附图，图1示出了检测一个长度段的SMA线20的松弛程度并且可选地用于基于该检测来调节松弛程度的示例性方法。该方法可以在SMA致动器组件30的制造期间应用，其示例如下所述。该方法可以在该长度段的SMA线20被保持松弛所处的制造过程中的任何阶段应用。下文描述了该长度段的SMA线20被保持松弛并且可以应用该方法的情况的示例，但是这些示例是非限制性的，并且该方法通常适用于在任何情况下保持松弛的该长度段的SMA线20。

在图1中示出的示例方法的步骤S1中，从不同的取向捕捉该长度段的SMA线20的图像。

举例来说，图2图示了可以用于执行步骤S1的图像捕捉装置100，如下所述。

图像捕捉装置100被示出为应用于这样的情况，其中该长度段SMA线20在围绕该长度段的SMA线20压接的压接部分10之间保持松弛，这是将该长度段的SMA线20连接到其他部件的典型方式。然而，尽管如此，图像捕捉装置100同样可适用于安装和限该长度段的SMA线20的其他方法。

图像捕捉装置100包括两个相机101，这两个相机101安装有观察轴，这些观察轴以重叠的视场102正交于彼此。该长度段的SMA线20被布置在视场的重叠处，使得两个相机101都聚焦在该长度段的SMA线20上。因此，相机101从两个正交取向捕捉图像。

相机101的视场102包含了该长度段的SMA线20的至少包含压接部分10的内边缘在内的全部范围(full extent)。

相机101具有足够的分辨率，以允许清晰区分该长度段的SMA线20的边缘，并识别该长度段的SMA线20的三维路径。对该长度段的SMA线20的轮廓的像素化将导致数学舍入误差，这将使下文描述的分析和测量不太精确。例如，可以选择分辨率，使得该长度段的SMA线20的宽度对应于图像中的至少3个像素，优选地至少6个像素，并且最优选地至少10个像素。也可以使用更高的分辨率，但是由于像素与该长度段的SMA线20的宽度的比率(ratio)的增加，精确度方面的优势降低。

相机具有足够的景深(depth of field)，以在距理论线轴的预期位移范围内保持聚焦在该长度段的SMA线20上。

选择相机101、背景和周围照明，以提供足够的图像对比度，从而使得能够在该长度段的SMA线20和背景或正在组装的物品或安装结构的任何周围特征之间进行光学辨别。

图像捕捉装置100可以以各种方式进行调节，例如如下。

尽管相机101从两个正交的取向捕捉图像，并且这简化了下文描述的图像分析，但是这不是必需的，并且相机100可以从任何不同的取向捕捉图像。

可以提供两个以上的相机101来捕捉两个以上的图像。

代替多个相机101，图像捕捉装置100可以包括单个相机101，该单个相机101被重新定位(即，在图像捕捉过程期间被移动)以从不同的取向捕捉图像。为了实现这一点，单个相机101可以安装在电动底座上。

当测量安装在单个致动器组件30上的多个长度段的SMA线20的松弛度时，则：(a)连续的长度段的SMA线20的图像可以通过(例如使用电动底座)使致动器组件30重新定位在相机101的前面而由同一个相机101依次拍摄；(b)连续的长度段的SMA线20的图像可以通过(例如使用电动底座)使相机101重新定位在致动器组件30的前面而由同一个相机101依次拍摄；或者(c)可以为每个长度段的SMA线提供单独的相机101组。

当测量安装在单个致动器组件30上的多个长度段的SMA线20的松弛度以驱动可移动部分相对于静态部分的移动时，如果可移动部分在这些长度段的SMA线20被压接时没有处于与静态部分相同的相对位置的话，那么这些长度段的SMA线20的松弛度将会变化。在这种情况下，可以使用定心弹簧将可移动部分拉到中央位置。可替代地，可以在这两个可移动部分和静态部分从组装夹具松开之前捕捉图像。作为另一种替代方案，致动器中每个线的松弛度可以单独测量，并由此计算出平均松弛度，但这是不太理想的。

图像捕捉装置100可以包括固定的或可移动的反射镜，以从不同的取向捕捉图像。

相机101的视场可能会小于该长度段的SMA线20的全长，在这种情况下，相机101和/或该长度段的SMA线20可以被来回移动以构建该长度段的SMA线20的完整图像。

尽管图2示出了压接部分10的平面垂直于相机101中的一个相机的观察轴，但这不是必须的。

回到图1，步骤S2是对捕捉图像执行的自动计算机图像分析步骤。这样，步骤S2可以在计算机装置110中执行。在这种情况下，提供了能够由计算机装置110执行的计算机程序。计算机程序被配置成使得在执行时，该计算机程序使得计算机装置110执行步骤S2。计算机装置110可以是任何类型的计算机系统，但是通常是常规构造的计算机。

计算机程序可以用任何合适的编程语言编写。

计算机程序可以存储在计算机可读存储介质上，该计算机可读存储介质可以是任何类型的，例如：记录介质，其可插入到计算系统的驱动器中并且其可以磁性地、光学地或光磁性地存储信息；计算机系统的固定记录介质，诸如硬盘驱动器；或者计算机存储器。

图3是步骤S2的流程图，步骤S2针对所捕捉的图像(例如，图4中示出的图像111)执行如下步骤。

在步骤S2-1中，在每个图像中检测该长度段的SMA线20。这可以通过常规技术来完成，例如通过简单的阈值检测技术或更复杂的特征检测技术来完成。

在步骤S2-2中，确定在每个图像中检测到的该长度段的SMA线的二维路径。二维路径可以被绘制为一系列二维坐标。例如，参考图4，二维路径可以被绘制为沿Z轴得到的图像111中的XY坐标，以及沿Y轴得到的另一个图像111中的XZ坐标。

在步骤S2-3中，从所确定的二维路径中导出三维路径。这可以通过所确定的二维路径的简单变换来完成。例如，在二维路径被绘制为一系列二维坐标的情况下，相应区段的二维坐标可以被组合以提供一系列三维坐标。举例来说，图4是具有构造线的一对图像111，其图示了在步骤S2-2中导出的并在步骤S2-3中组合以提供三维路径的二维坐标。

在其中该长度段的SMA线20在压接部分10之间保持松弛的示例中，则该方法考虑这些压接部分10内的该长度段的SMA线20。

在步骤S2-4中，从在步骤S2-3中确定的所确定的三维路径中导出该长度段的SMA线20的松弛程度的度量。在该示例中，度量是该长度段的SMA线20的三维路径的长度和该长度段的SMA线20的端部之间的距离之间的差。该长度段的SMA线20的三维路径的长度可以通过对三维路径的连续区段的矢量长度求和来计算。该长度段的SMA线20的端部之间的距离可以简单地计算为这些点之间的几何距离。这种差随着该长度段的SMA线20的松弛度增加。然而，也可以计算松弛程度的其他度量。

为了说明三维路径长度的计算，那么如果三维路径由一系列坐标{x0y0z0,x1y1z1,x2y2z2,x3y3z3,x4y4z4,xnynzn,…}定义，并且假定三维中两点之间的矢量长度为√(Δx².Δy².Δz²)，那么可以导出如下表中示出的连续区段的矢量长度：

区段	矢量长度
		x0y0z0至x1y1z1	√((x1-x0)<sup>2</sup>.(y1-y0)<sup>2</sup>.(z1-z0)<sup>2</sup>)
x1y1z1至x2y2z2	√((x2-x1)<sup>2</sup>.(y2-y1)<sup>2</sup>.(z2-z1)<sup>2</sup>)
		x2y2z2至x3y3z3	√((x3-x2)<sup>2</sup>.(y3-y2)<sup>2</sup>.(z3-z2)<sup>2</sup>)
x3y3z3至x4y4z4	√((x4-x3)<sup>2</sup>.(y4-y3)<sup>2</sup>.(z4-z3)<sup>2</sup>)
		x4y4z4至xnynzn	√((xn-x4)<sup>2</sup>.(yn-y4)<sup>2</sup>.(zn-z4)<sup>2</sup>)

为了便于这种计算，在步骤S2-2中导出的二维路径应该相隔很大数量的像素，以防止像素步骤(pixel steps)在线路径计算中变得占主导地位。在最小像素、每个坐标之间的像素数量以及该长度段的SMA线20的预期最小弯曲半径方面将存在最佳平衡。如果弯曲半径可以被认为是相对大的，那么可以在坐标之间使用更大数量的像素，从而提高对于任何给定相机分辨率的路径计算的精确度。

当然，其他数学方法可以用于这些步骤，例如使用径向坐标来代替笛卡尔坐标，或者在成像路径上绘制样条曲线。

该方法提供了能够非常快速地执行的对松弛程度的精确测量，从而使其适合于在大规模生产环境中的制造过程中的任何阶段应用，包括作为生产线末端检查，以验证由SMA致动器组件制造的正确组件。

在该方法的一些应用中，例如用于所制造的产品的质量控制，该长度段的SMA线20的松弛程度的度量作为数据输出，例如用于显示或存储。在这种情况下，可以省略该方法的以下步骤。

在该方法的其他应用中，该长度段的SMA线20的松弛程度的度量用于控制制造过程，例如通过执行图1的步骤S2和S3来控制。在这种情况下，压接部分10围绕该长度段的SMA线20被部分压接，如图6中示出的和下面所描述的。这样，压接部分10以足够低的压缩力保持该长度段的SMA线20，以允许该长度段的SMA线20沿其长度移动，从而改变松弛程度。

在步骤S3中，沿着该长度段的SMA线20的长度施加力，以改变该长度段的SMA线20的松弛程度。

在步骤S4中，压接部分10围绕该长度段的SMA线20完全压接(或闭合)。这样，压接部分10以足够高的压缩力保持该长度段的SMA线20，以抵抗在正常使用中施加驱动信号的情况下在该长度段的SMA线20中产生的张力。这可以使用常规的压接工具来完成。因此，压接部分10将该长度段的SMA线20保持在这样的状态下，即在该状态下，该长度段的SMA线20在压接部分10之间是松弛的。如下面所描述的，SMA子组件1的主体部分3保持压接部分10，并在该长度段的SMA线20随后被张紧时保持该长度段的SMA线20的长度。

现在将描述包括一个长度段的SMA线20的一些产品，并且本方法可以应用于这些产品。这些产品是通过非限制性示例来描述的。

图5示出了SMA子组件1，该SMA子组件1包括包含主体部分3的桥形件(fret)2。桥形件2由材料片材形成为扁平的条。桥形件2的材料可以是金属，例如磷青铜、钢或含有导电成分的层压材料(laminate)。用于形成SMA子组件的多种技术在英国专利申请第GB1815673.7号中被描述，该英国专利申请以其整体并入本文。

桥形件2还包括由相同的材料片材与主体部分3一体地形成的一对压接部分10。具体地，主体部分3包括长形部分4和在长形部分4的末端处的横向突出的臂5，压接部分10由臂5的端部上的耳片(tab)形成。因此，压接部分10由主体部分4保持隔开。

SMA子组件1可以具有与在国际专利公布第WO2016/189314号中公开的桥形件类似的构造和布置。

压接部分10围绕一个长度段的SMA线20部分地或完全地压接，使得压接部分10保持该长度段的SMA线20。因此，压接部分10压接该长度段的SMA线20以提供机械连接和电连接两者。该长度段的SMA线20可以由任何合适的SMA材料(例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料)制成。

与WO2016/189314相比(在WO2016/189314中，所述长度段的SMA线在桥形件中处于张力下)，该长度段的SMA线20是松弛的，术语“松弛”在本文中以其正常含义使用，即压接部分10之间的SMA线20的长度(即其三维路径的长度)大于压接部分10之间的距离。典型地，当该长度段的SMA线20松弛时，该长度段的SMA线20将具有零张力，除了这可能受滞后效应的影响外。也就是说，当一个长度段的SMA线20在张力下(例如从线轴)被拉动时，即使该线当在压接部分之间时是松弛的，该线也可以保持一些张力。这样的张力可以通过例如以300MPa的张力拉伸该长度段的SMA线20(在压接部分10被压接之前或之后)来去除。

总体上，该长度段的SMA线20的松弛度或张力取决于其温度，并且在使用中，驱动信号被施加到该长度段的SMA线20以引起收缩。然而，本文提到的该长度段的SMA线20是松弛的是指当处于环境温度下，例如在25℃的温度下(该温度明显低于在使用中施加驱动信号的情况下的SMA线的温度)时，该长度段的SMA线是松弛的。可以简单地通过将该长度段的SMA线20置于环境温度25℃内并等待足够的时间来达到该长度段的SMA线20和任何周围部件的热平衡而使该长度段的SMA线20达到25℃的温度。

主体部分3是牺牲性的，并且是可例如通过机械或激光切割从压接部分10移除的。

如图6中所示，压接部分10可以围绕该长度段的SMA线20被部分地压接。在这种情况下，压接部分10以足够低的压缩力保持该长度段的SMA线20，以允许该长度段的SMA线20沿其长度移动以改变松弛程度或引入张力。

可替代地，如图7中所示，压接部分10可以围绕该长度段的SMA线20完全压接。在这种情况下，压接部分10以足够高的压缩力保持该长度段的SMA线20，以抵抗在正常使用中施加驱动信号的情况下在该长度段的SMA线20中产生的张力。

图8示出了SMA致动器组件30的示例，该SMA致动器组件30是如下布置的相机。

SMA致动装置30包括支撑结构32，该支撑结构32具有安装在其上的图像传感器33。支撑结构32包括基座34，基座34是刚性板。图像传感器33固定到基座34的前侧。支撑结构32还包括底架36，底架36从基座4突出，并且可以是模制部件。底架36具有与图像传感器33对准的中心孔37。

SMA致动器组件30还包括透镜元件40，该透镜元件40定位在孔37中并且包括保持透镜41的透镜托架42，但是可替代地，可以存在多个透镜。透镜41可以由玻璃或塑料制成。SMA致动器组件30是微型光学设备，其中透镜41具有至多20mm、优选地至多15mm、更优选地至多10mm的直径。

透镜元件40具有与图像传感器33对准的光轴O，并且被布置成将图像聚焦在图像传感器33上。透镜元件40还具有突出部43，该突出部43形成在横向地突出光轴O的一侧上。

SMA致动器组件30还包括悬架系统50，该悬架系统50将透镜元件40支撑在支撑结构32上。悬架系统30配置为引导透镜元件40沿光轴O相对于支撑结构32的移动，同时限制透镜元件40在其它自由度上相对于支撑结构32的移动。透镜元件40的这种相对移动改变了图像在图像传感器33上的焦点，例如以用于提供自动聚焦或变焦。因此，在该示例中，支撑结构32是静态部分，并且透镜元件40是可移动部分，该可移动部分可相对于支撑结构32沿着光轴O移动。术语“静态”和“可移动”指的是相对运动。

特别的，悬架系统50包括多个滚动轴承51的轴承布置。滚动轴承51中的每一个包括支撑结构32上(特别是底架36上)的轴承表面52和透镜元件40上(特别是透镜托架42上)的轴承表面53。滚动轴承51中的每一个还包括设置在轴承表面52和53之间的滚珠54。因此，滚珠54充当滚动轴承元件，但是作为替代方案，也可以使用其它类型的滚动轴承元件，例如滚子。

作为替代方案，滚动轴承51可以由滑动轴承(plain bearings)代替，该滑动轴承包括在支撑结构32和透镜元件40中的每一个上的轴承表面，这些轴承表面相互适应并相互支承以引导相对移动。

SMA致动器组件30还包括两个长度段的SMA线20(其中一个在图8中可见)，其布置如下，以驱动透镜元件40沿着光轴O的移动。每个长度段的SMA线20通过压接部分10(该压接部分10为SMA子组件的压接部分10，如下文更详细地描述的)在一个端部处连接到支撑结构32并且在另一个端部处连接到透镜元件40。

这些长度段的SMA线20具有与国际专利公布第WO2007/113478号中公开的类似类型的成角度的V形布置。即，每个长度段的SMA致动器线20相对于正交于光轴O的平面在相同的方向上(in the same sense)且以相同的锐角θ倾斜，在该示例中光轴O是移动方向。角度θ被选择成提供该长度段的SMA线20的长度上的变化与沿光轴O的移动之间的增益，同时还减小沿光轴投影的高度，该角度θ通常在相对于正交于光轴O的平面的从5度或更优选地8度的下限，到20度、优选地15度或更优选地12度的上限的范围内。当沿着光轴O观察时，这些长度段的SMA线20在它们之间也具有90度的角度，在该示例中光轴O是移动方向。

在替代的、更简单的布置中，可以省略这些长度段的SMA线20中的一个。

SMA致动器组件30还包括压缩弹簧45，该压缩弹簧45连接在支撑结构32的基座34和透镜元件40之间，并且对于这些长度段的SMA线20而言充当弹性偏置元件。因此，当这些长度段的SMA线20冷却时，压缩弹簧45驱动沿光轴O在相反方向上(在图1和图2中向下)的移动。因此，可以通过控制驱动信号的功率来控制该长度段的SMA线20的温度，并因此控制透镜元件40沿光轴O的位置。

该长度段的SMA线20被布置成在没有向其施加驱动信号的情况下是松弛的。通过实验和分析已经认识到，在未接通状态下，没有必要保持这些长度段的SMA线20处于张力下。然而，该长度段的SMA线20被配置为使得可以通过施加合适的驱动信号来加热该线并使其收缩而向该长度段的SMA线施加适合于驱动SMA致动器组件30的张力。这可以通过控制该长度段的SMA线20中的松弛程度来实现。

此外，这种在未接通状态下松弛的长度段的SMA线的情况提供了显著的优点。如果一个长度段的SMA线在未接通状态下处于张力下，那么SMA致动器组件通常会损失其大量的理论行程，例如在典型的光学设备中损失50μm至100μm的量级。这一点非常重要，因为可实现的行程常常是使SMA致动器组件小型化的限制因素。另一方面，通过提供在未接通状态下松弛的一个长度段的SMA线20，该长度段的SMA线20的长度增加，从而改进SMA致动器组件30的行程能力，可能达到其理论最大值。

在IC芯片(未示出)中实现的控制电路产生驱动信号并将它们提供给控制电路所连接的该长度段的SMA线20。控制电路接收表示透镜元件40沿光轴O的期望位置的输入信号，并产生具有被选择用于将透镜元件40驱动到期望位置的功率的驱动信号。驱动信号的功率可以是线性的，或者可以使用脉宽调制(pulse width modulation)来改变。

图9示出了SMA致动器组件30的示例，该致动器组件30是与图8中示出的相机类似的相机，但是具有以下修改，以提供在国际专利公布第WO2007/113478号中公开的类型的成角度的V形布置。不同于如图8中的提供两个长度段的SMA线20(该两个长度段的SMA线20是各自通过压接部分10在每个端部处连接的单独件的SMA线)，单个长度的SMA线20通过压接部分10在每个端部处连接到支撑结构32，并且通过被钩挂在形成在突出部43上的钩特征44上而连接到透镜元件40。结果是，在突出部43的两侧上的该长度段的SMA线20的两个部分形成相应的长度段的SMA线22，其具有与图8中的两个长度段的SMA线20相同的构型，并因此具有相同的功能和操作。

尽管在图8和图9中作为示例示出了特定的SMA致动器组件30，但是SMA子组件1可以用于制造其他类型的SMA致动器组件30。在一个替代方案中，SMA致动器组件30可以是在国际专利公布第WO2013/175197号中公开的类型的提供OIS的相机，或者是在国际专利公布第WO2011/104518号中公开的类型的提供多种功能的相机。在其它替代方案中，SMA致动器组件30可以是光学设备，其中可移动元件是透镜元件，但是没有图像传感器。在其它替代方案中，SMA致动器组件30可以是光学设备，其中可移动部分是除透镜元件之外的光学元件，例如衍射光学元件、滤光器、棱镜、反射镜、反射光学元件、偏振光学元件、介质镜、金属镜、分束器、格栅、图形化的板(patterned plate)或光栅(其可以是衍射光栅)。

在其它示例中，SMA致动器组件30可以是这样一种类型的设备，即，该设备不是光学设备，并且其中可移动元件不是光学元件。如上文提到的，SMA致动器组件可以是包括静态部分和可相对于静态部分移动的可移动部分的任何类型的设备。SMA致动器组件可以是以下设备中的任意一种或者可以设置在以下设备中的任意一种中：智能手机、相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机相机、可折叠消费电子设备、图像捕捉设备、3D感测设备或系统、伺服马达、消费电子设备、移动计算设备、移动电子设备、笔记本电脑、平板计算设备、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书设备)、计算配件或计算外围设备(例如鼠标、键盘等)、安保系统、游戏系统、游戏配件(例如控制器、耳麦、可佩戴控制器等)、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可佩戴设备(例如手表、智能手表、健身追踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、航空器、宇宙飞船、潜水船、交通工具以及自动交通工具。应当理解，这是示例设备的非穷举列举。

因此，本文描述的技术可以用于制造或校准SMA致动器组件，该SMA致动器组件可以用于此类设备/系统或在此类设备/系统中使用，此类设备/系统适合于图像捕捉、3D感测、深度测绘、航空测量、陆地测量、在太空中的测量或来自太空的测量、水文测量、水下测量、场景检测、碰撞警告、安保、面部识别、增强和/或虚拟现实、交通工具中的高级驾驶员辅助系统、自动交通工具、游戏、手势控制/识别、机器人设备、机器人设备控制、无接触技术、家庭自动化、医疗设备以及触觉学。

本领域技术人员应理解，尽管前面的内容已描述了被认为是执行本技术的最佳模式和在适当的情况下执行本技术的其它模式，但是本技术不应限于本说明书中公开的优选实施例的具体构造和方法。本领域技术人员应认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且在不脱离所附权利要求所限定的任何发明构思的情况下，实施例可以进行宽范围的修改。

Claims (17)

1.一种检测保持松弛的一个长度段的形状记忆合金线的松弛程度的方法，其中所述方法使用从不同的取向捕捉的所述形状记忆合金线的图像，并且包括对所述图像执行分析，所述分析导出所述线的松弛程度的度量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述图像执行分析的步骤包括：

从所述图像确定所述形状记忆合金线的三维路径；以及

从所确定的三维路径导出所述线的松弛程度的度量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中确定所述形状记忆合金线的三维路径的步骤包括：

检测所述图像中的所述形状记忆合金线；

确定每个图像中的所检测的形状记忆合金线的二维路径；以及

从所确定的二维路径导出所述三维路径。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述形状记忆合金线的松弛程度的所述度量是所述形状记忆合金线的所述三维路径的长度和所述形状记忆合金线的端部之间的距离之间的差。

5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述形状记忆合金线的图像是从至少两个正交的取向捕捉的图像。

6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中选择所述图像的分辨率，使得所述形状记忆合金线的这种宽度对应于所述图像中的至少3个像素。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述长度段的形状记忆合金线在围绕所述长度段的形状记忆合金线压接的压接部分之间保持松弛。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在形状记忆合金子组件中，所述长度段的形状记忆合金线在围绕所述长度段的形状记忆合金线压接的压接部分之间保持松弛，所述形状记忆合金子组件包括至少一个主体部分，所述至少一个主体部分与一对压接部分一体地由材料片材形成。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述长度段的形状记忆合金线在压接部分之间保持松弛，所述压接部分围绕所述长度段的形状记忆合金线压接，并且分别安装在形状记忆合金致动器组件中的静态部分和可移动部分上，所述可移动部分能够相对于所述静态部分移动。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述可移动部分是光学元件。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述可移动部分是包括至少一个透镜的透镜元件。

12.根据任一项前述权利要求所述的方法，还包括响应于所导出的度量来调节所述长度段的形状记忆合金线的松弛程度。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述长度段的形状记忆合金线最初在围绕所述长度段的形状记忆合金线部分地压接的压接部分之间保持松弛，并且所述方法还包括在调节所述长度段的形状记忆合金线的松弛程度的所述步骤之后使所述压接部分围绕所述长度段的形状记忆合金线完全压接。

14.一种非暂时性数据载体，其携带处理器控制代码，以实现根据权利要求1至13中的任一项所述的方法。

15.一种用于检测保持松弛的一个长度段的形状记忆合金线的松弛程度的装置，所述装置包括：

至少一个相机，其用于从至少两个不同的取向捕捉所述形状记忆合金线的图像；以及

至少一个处理器，其用于：

分析所捕捉的图像；和

从所述分析导出所述线的松弛程度的度量。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述装置包括设置在可移动底座上的单个相机，并且所述至少一个处理器被配置为：

产生控制信号以移动所述可移动底座，从而使所述相机能够从所述至少两个不同的取向捕捉图像。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其中所述至少一个处理器：

响应于所导出的度量来调节所述长度段的形状记忆合金线的松弛程度。

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