CN113167249A - Sma致动器组件中的松弛sma线 - Google Patents

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Abstract

一种检测形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度的方法，其中其至少一个长度段保持松弛，该方法包括：加热形状记忆合金线的长度段以使该形状记忆合金线的长度段收缩；在该形状记忆合金线的长度段的所述收缩期间，测量该形状记忆合金线的长度段的电气特性；并且从测得的电气特性推导出该形状记忆合金线的长度段的松弛程度的度量。

Description

SMA致动器组件中的松弛SMA线
本技术涉及形状记忆合金(SMA)致动器组件，其中使用了SMA线的松弛长度段(lengths)。本技术的第一方面涉及这种SMA致动器组件的制造。本技术的第二方面涉及对这种SMA致动器组件的控制。
已知SMA致动器用于诸如照相机和移动电话的手持电子装置。这样的致动器可以例如在微型照相机中使用以实现聚焦、变焦或光学图像稳定(OIS)。举例来说，国际专利公开号WO2007/113478公开了一种用于照相机的SMA致动器布置，其使用单个长度段的SMA线提供了自动聚焦，并且WO2013/175197和WO2014/083318公开了一种用于照相机的紧凑的SMA致动器布置，其使用四个长度段的SMA线提供OIS。此外，WO2011/104518公开了一种SMA致动器布置，该SMA致动器布置包括能够实现自动聚焦和OIS两者的八个长度段的SMA线。在这些公开中的每个公开中，SMA线的每个长度段都被保持在静止部件和相对于静止部件可移动的可移动部件之间，并且优选的固定方法是压接，其中压接部分围绕SMA线的长度段压接以形成保持SMA线的长度段的压接。
在本技术的第一方面，考虑了这种SMA致动器组件的制造。在上述的现有技术示例中，已经假设在制造期间有必要在张力下附接SMA线的长度段，以使得在无动力状态下可以准确地知道其长度和张力。在这样的致动器中，SMA线的长度段在无动力状态下处于更大的张力下。但是，本技术涉及使用SMA线的一长度段制造SMA致动器组件，该长度段是松弛的，例如在制造期间是暂时松弛的，和/或在制造的SMA制动器组件中在没有驱动信号或由合适的热源供应的能量的情况下是松弛的，以增加可用行程。
在这种情况下，期望测量SMA致动器组件的松弛程度以控制制造过程和/或评估新制造的致动器组件。但是，由于SMA线的长度段不受控制的路径和小尺寸，因此难以测量松弛程度。人们可能会考虑对SMA线的长度段施加张力，以拉动它，但张力本身会影响测量结果。
提供给SMA线的长度段的能量可以采用驱动信号的形式，例如经过SMA线的长度段的电流，从而对SMA线的长度段进行电阻加热。可替代地或另外地，可以通过合适的热源来加热SMA线的长度段。使用外部热源允许在制造过程期间测量SMA线并校准SMA致动器。热源可以通过传导、对流或通过辐射将热量传递到SMA线的长度段。例如，热源可以是诸如热板、烘箱、风扇加热器的接触加热器和诸如激光器的电磁辐射源中的一种或更多种。
根据本技术的第一方面，提供了一种检测形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度的方法，其中其至少一个长度段保持松弛，该方法包括：加热形状记忆合金线的至少一个长度段以使形状记忆合金线的长度段收缩；在形状记忆合金线的长度段的所述收缩期间，测量形状记忆合金线的长度段的电气特性；并且从测得的电气特性推导出形状记忆合金线的长度段的松弛程度的度量。在一些实施例中，该方法检测保持松弛的形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度。
该方法提供了一种基于以下认识检测SMA线的多个长度段的松弛程度的精确且可靠的方法：松弛程度由当SMA线的长度段被驱动以从松弛状态收缩时所经受的电气特性表示。更具体地，这可以理解如下。
当SMA的一个长度段被驱动以从松弛状态收缩时，SMA线的该长度段的温度最初低于相变温度的起点。因此，初始加热致使电阻随着SMA材料的电阻率的增加而增加。当SMA线的该长度段达到相变温度时，它将相从马氏体状态转变为奥氏体状态，从而导致电阻率降低。这导致长度的减小和面积的增加。这些因素共同导致经受最大电阻，然后电阻减小。电阻持续减小，直到SMA线的该长度段受到机械对抗为止，此时，电阻最小。已经认识到，随着在初始松弛状态下SMA线的长度段的松弛程度的增加，最大电阻的大小增加，而最小电阻的大小减小。一个长度段或更多个长度段的SMA线中的松弛可以被称为在未激励状态下SMA线中的张力的量。松弛的线可能意味着线具有一定程度的自由移动，或者其可能意味着未激励的线已松弛。
因此，可以使用形状记忆合金线的多个长度段的电阻作为电气特性来推导出松弛程度的度量。在那种情况下，该度量可以是形状记忆合金线的各长度段开始收缩时的最大电阻，或者形状记忆合金线的长度段停止收缩时的最小电阻。但是，通过将这两个因素组合使用，获得了更高的精度，使得其度量是形状记忆合金线的长度段开始收缩时的最大电阻与形状记忆合金线的长度段停止收缩时的最小电阻之间的差。
但是，这些具体度量或电阻的使用都不是必不可少的，并且基于经受驱动信号或由合适的热源提供的能量的松弛SMA线的机电特性的类似考虑，可以从电阻或其他电气特性中推导出松弛程度的其他度量。例如，可以使用电阻、电流或另一电气特性的变化率来评估SMA线的长度段是否处于相变中。
这可以被理解为与已知的事实有关，在正常驱动期间，SMA线的长度段的电阻变化与SMA线的长度变化有关，但是在这样的驱动期间，SMA线的长度段处于张紧而不是松弛状态。
可以通过将足以引起收缩的驱动信号或由合适的热源提供的能量提供给形状记忆合金线的长度段来执行加热形状记忆合金线的长度段的步骤。这样的方法易于执行，因为它仅需要将电路系统电连接到SMA线的长度段，该电路系统例如可以是外部电路系统，或者也可以是与致动器组件组装在一起的SMA线的长度段的控制电路系统的附加功能。
可替代地，加热形状记忆合金线的长度段的步骤可以通过从外部加热形状记忆合金线的长度段来执行，例如通过将形状记忆合金线的长度段放置在诸如烘箱的热环境中或放置在热板上或通过激光加热。
这种方法可以应用于多长度段的SMA线，其中在制造过程期间，至少其中一个长度段在各种组件和子组件中保持松弛。这种方法可以应用于多长度段的SMA线，其中在制造过程期间，该多长度段的SMA线在各种组件和子组件中保持松弛。
在一种类型的示例中，形状记忆合金线的长度段中的至少一个长度段可以在保持在固定的相对位置的两个连接部分之间保持松弛。这样的连接部分可以例如是围绕形状记忆合金线的相应长度段压接的压接部分。在这种情况下，当SMA线的长度段停止收缩时会经受最小电阻，因为松弛已被拉紧(taken up)并且连接部分提供了抵抗进一步收缩的机械阻力。
作为示例，形状记忆合金线的长度段可以保持在形状记忆合金子组件中，该子组件包括至少一个主体部分，该主体部分与由片材形成的一对压接部分一体地形成。
在另一类型的示例中，形状记忆合金线的长度段可以被保持在SMA致动器组件中的静止部件和相对于静止部件可移动的可移动部件之间，并且形状记忆线的至少一个长度段在没有驱动信号或没有由合适的热源提供能量的情况下可以是松弛的。例如，SMA线的至少一个长度段可以在围绕形状记忆合金线的相应长度段压接的压接部分之间保持松弛。这样的压接部分可以分别安装在静止部件和可移动部件上，或者可以通过SMA线的长度段都安装在静止点上，该SMA线的长度段也通过钩在可移动部件上的钩形特征上而连接到静止部件(或反之亦然)。该方法可以应用于多长度段SMA线，每个长度段在相应的压接部分之间保持松弛。
作为示例，SMA致动器组件可以是光学装置，其中可移动部件是光学元件，例如包括至少一个透镜的透镜元件，或任何其他类型的光学元件。
在此，可以在将可移动部件保持在相对于静止部件的固定位置时，进行以下步骤：向形状记忆合金线的长度段提供驱动信号或由合适的热源提供的能量，并且测量多长度段形状记忆合金线的电气特性。在这种情况下，当SMA线的长度段停止收缩时会经受最小电阻，因为松弛已被拉紧，并且通过保持可移动部件的装置提供了抵抗进一步收缩的机械阻力。
可替代地，可以在允许可移动部件相对于静止部件移动时，进行以下步骤：向形状记忆合金线的长度段提供驱动信号或由合适的热源提供的能量，并且测量多个形状记忆合金线的电气特性。在这种情况下，当SMA线的长度段停止收缩时会经受最小电阻，因为松弛已被拉紧并且SMA线的长度段提供了抵抗进一步收缩的相对于彼此的机械阻力。
SMA线的多个长度段可以是相对的或不相对的，例如SMA线的多个长度段可以彼此成一定角度。可以单独地、差别地或一起地推导出关于形状记忆合金线的长度段的SMA线的多个长度段中的松弛程度。优选地，可一起推导出关于形状记忆线的长度段的松弛程度，并由此确定致动器组件中的总松弛程度或平均松弛程度。
在该方法的一种形式中，当电气特性是多个形状记忆合金线中的每一个的电阻时，可以推导出关于多个形状记忆合金线中的每一个的松弛程度的度量，并且该松弛程度的度量作为在提供驱动信号或通过合适的热源提供的能量之前的形状记忆合金线的电阻与当所有多个形状记忆合金线都已张紧时的形状记忆合金线的电阻之间的差。
作为示例，致动器组件中的总松弛程度可以根据形状记忆合金线的长度段的松弛程度的总和来确定，或者致动器组件中的平均松弛程度可以根据形状记忆合金线的长度段的平均松弛程度来确定。
致动器组件中的总松弛量可以视为与所有SMA线加热开始到它们完全张紧之间的所有SMA线中测得的电阻的总减小量有关的度量。类似地，致动器组件的平均松弛程度对应于所有SMA线在加热开始到它们完全张紧之间的测得电阻的平均减小。这两个值都可用于监控制造过程，其中每根线施加的度量不仅与松弛有关，而且与获得度量时的致动器组件位置有关。
例如，可以在SMA致动器组件中施加参考位置和电阻、功率或温度的偏移，以达到已知的机械对抗点(mechanical opposition point)。在具有多个形状记忆线的SMA致动器组件中，尤其是在SMA线的长度段之间的差异用于控制致动器组件的自由度的情况下，这种参考位置可能不独立地适用于每个单独的线。根据本发明的方法使得能够在确定致动器组件在其行程的中心处的位置时推导出致动器系统中的平均或总松弛。
从多长度段的线测量的电阻减小之间的差异对应于各个线变得松弛之前的可用行程的差异。因此，通过将致动器组件居中于线已达到其最大延伸的位置，所有SMA线可收缩相同的量。例如，在启动过程中，SMA线的电阻减小程度可能相似。
该方法的另一种形式适用于多个形状记忆合金线包括基本相对的形状记忆合金线的情况。在那种情况下，可以单独地、差别地或一起推导出关于形状记忆合金线的相对长度段的松弛程度的度量。一起推导出关于SMA线的相对长度段的松弛程度可简化该方法，因为仅需测量SMA线的长度段收缩开始和结束时的电阻，而无需连续监控电阻以检测最大电阻或最小电阻。
该方法可以在制造过程中的任何阶段应用于SMA线的长度段。该方法特别适合于在围绕SMA线的长度段压接的各个压接部分之间保持松弛的SMA线的长度段，但是更普遍地适用于以任何其他方式保持的SMA线的长度段。
在一个示例中，该方法可以应用于在各个压接部分之间保持松弛的SMA线的长度段，该各个压接部分围绕SMA线的长度段压接并且分别安装在SMA致动器组件(例如光学元件，其可以是包括至少一个透镜的透镜元件)中的静止部件和相对于静止部件可移动的可移动部件上。
在另一示例中，该方法可以应用于在SMA子组件中围绕SMA线的长度段压接的各个压接部分之间保持松弛的SMA线的长度段，该SMA子组件包括与由片材形成的一对压接部分一体形成的至少一个主体部分。这种SMA子组件可用于制造SMA致动器组件。
松弛程度的度量可以以各种方式用在制造中。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，该方法可以进一步包括响应于导出的度量来调节SMA线的长度段的松弛程度。在那种情况下，SMA线的长度段最初可以在围绕SMA线的长度段部分地压接的压接部分之间保持松弛，在这种情况下，该方法可以进一步包括在调节SMA线的长度段的松弛程度的所述步骤之后围绕SMA线的各个长度段完全压接压接部分。
可选地，该方法同时测量形状记忆合金线的长度段的松弛程度或依次测量每长度段的松弛程度。
此外，根据本技术的第一方面，提供了一种用于测量形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度的设备，其中其至少一个长度段保持松弛，该设备包括：驱动电路，该驱动电路被布置为向形状记忆合金线的长度段提供足以引起该形状记忆合金线的长度段收缩的驱动信号或通过合适的热源提供的能量；测量电路，该测量电路被布置为在形状记忆合金线的长度段的所述收缩期间测量该形状记忆合金线的长度段的电气特性；以及处理器，该处理器被布置为从所测得的电气特性导出形状记忆合金线的长度段的松弛程度的度量。
在本技术的第二方面，考虑了对SMA致动器组件的控制。用于控制SMA致动器组件的已知技术是电阻反馈闭环控制。在这种情况下，在测量形状记忆合金线的长度段的电阻时，向形状记忆合金线的长度段提供驱动信号形式的能量或来自合适热源的能量，并且闭环控制回路控制根据表示可移动部件的目标位置的目标信号和表示测得的电阻的反馈信号提供的能量。
在上述的现有技术示例中，已经假设在制造期间有必要在张力下附接SMA线的长度段，以使得在无动力状态下可以准确地知道其长度段和张力。在这样的致动器中，SMA线的长度段在无动力状态下处于更大的张力。另一方面，在使用SMA线的长度段的SMA致动器组件中，在没有提供能量的情况下保持SMA线的长度段松弛是特别有利的。例如，这可以简化制造和/或增加可用行程。
但是，当SMA致动器组件包括以基本相对的布置的多个SMA线时，会出现这种控制的特殊问题，其中SMA线在施加向其提供的能量时驱动可移动部件相对于静止部件在相反方向上以一个或更多个自由度的移动。特别地，可能难以控制在制造期间SMA线的各个长度段的松弛程度，从而导致SMA线的长度段通常以不可预测的方式具有与其标称长度不同的实际长度。这使得难以精确地将可移动部件的位置控制在已知的中心位置附近。这对于各部分之间性能的均匀性很重要，对于某些应用(例如在使用多个照相机的信息形成单个图像的照相机的情况下)要求位置的可重复性。期望在选定方向上最大化致动器行程，因此需要知道致动器行程的中心。对于相对布置的多个SMA线来说，这是一个特殊的问题，因为该自由度或每个自由度的位置取决于在该自由度中沿相反方向驱动移动的所有SMA线的松弛程度。
根据本技术的第二方面，提供了一种控制形状记忆合金致动器组件的方法，该形状记忆合金致动器组件包括静止部件、相对于静止部件可移动的可移动部件以及多个形状记忆合金线，该多个形状记忆合金线保持在静止部件和可移动部件之间并且被布置为在施加向其提供的能量时驱动可移动部件相对于静止部件沿基本上相反的方向以一个或更多个自由度移动，该多个形状记忆合金线在没有提供驱动信号形式的能量或由合适的热源提供的热量时是松弛的，该方法包括：在没有提供能量的情况下，测量形状记忆合金线的长度段的电气特性，该电气特性取决于形状记忆合金线的长度段的松弛程度；并且在测量形状记忆合金线的长度段的电阻时，向形状记忆合金线的长度段提供驱动信号形式的能量，和/或提供通过合适的热源提供的能量，其中，闭环控制回路根据表示可移动部件相对于静止部件的目标位置的目标信号以及表示关于形状记忆合金线的长度段的测得电阻的反馈信号控制提供的能量，其中，处于闭环控制回路中的一个或更多个信号通过从测得的电气特性推导出的偏移量来调节，并补偿形状记忆合金线的长度段的松弛。
因此，该方法包括将闭环控制回路中的一个或更多个信号调节一个偏移量。通过从测得的电气特性推导出该偏移量，可以选择该偏移量以补偿形状记忆合金线的长度段的松弛程度。这是基于这样的认识：以类似于本技术的第一方面的方式，松弛程度由当SMA线的长度段被驱动以从松弛状态收缩时所经受的电气特性表示。
当SMA的长度段被驱动以从松弛状态收缩时，SMA线的长度段的温度最初低于相变温度的起点。因此，初始加热致使电阻随着SMA材料的电阻率的增加而增加。当SMA线的长度段达到相变温度时，它将相从马氏体状态转变为奥氏体状态，从而导致电阻率降低。这导致长度的减小和面积的增加。这些因素共同导致经受最大电阻，然后电阻减小。电阻持续减小，直到SMA线的长度段受到机械对抗为止，此时，经历最小电阻。因此，改变SMA线的长度段在初始松弛状态下的松弛程度致使改变电阻的特性和其他电气特性。
所测得的电气特性可以是形状记忆合金线的长度段的电阻。这很方便，因为反馈信号表示测得的电阻，因此这简化了偏移量的推导。
有利地，可以从当形状记忆合金线的长度段处于环境温度时(例如，当初始驱动信号或由合适的热源提供的能量首先提供给形状记忆合金线的长度段时)测得的形状记忆合金线的长度段的电阻来推导出偏移量。由于没有必要在整个移动周期内驱动SMA线的长度段，因此可以非常迅速地从测量结果中获得松弛的度量。
该方法可以应用于各种不同类型的控制回路，其中一些示例如下。
目标信号可以表示关于一个或更多个自由度的目标位置。
在那种情况下，闭环控制回路可以包括：反馈变换块，该反馈变换块被布置为变换反馈信号以表示关于一个或更多个自由度的电阻度量；误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于一个或更多个自由度的误差信号，该误差信号表示目标信号和变换后的反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于误差信号来控制所提供的能量。这是闭环控制回路的示例，该闭环控制回路在移动的一个或更多个自由度的“空间”内提供控制。在那种情况下，可以通过偏移量来调节变换前的反馈信号、变换后的反馈信号、目标信号或误差信号中的任何一个。
作为一种替代方案，其中目标信号表示关于一个或更多个自由度的目标位置，闭环控制回路可包括：目标变换块，该目标变换块被布置为变换目标信号以表示关于形状记忆合金线的长度段的目标位置；误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于形状记忆合金线的长度段的误差信号，该误差信号表示变换后的目标信号与反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于误差信号控制所提供的能量。这是闭环控制回路的一个示例，该闭环控制回路在SMA线的长度段的“空间”内提供控制。在那种情况下，可以通过偏移量来调节反馈信号、变换前的目标信号、变换后的目标信号或误差信号中的任何一个。
作为另一替代方案，目标信号可以表示关于形状记忆合金线的长度段的目标位置。
在那种情况下，闭环控制回路可以包括：误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于形状记忆合金线的长度段的误差信号，该误差信号表示目标信号和反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于变换后的误差信号控制所提供的能量。这是闭环控制回路的另一示例，该闭环控制回路在SMA线的长度段的“空间”内提供控制。在那种情况下，反馈信号、目标信号或误差信号中的任何一个都可以通过偏移量来调节。
此外，根据本技术的第二方面，提供了一种实现与上述方法类似的方法的控制电路。可以将控制电路提供为SMA致动器组件的一部分。
本技术的两个方面都可以应用于光学组件，其中可移动部件是包括至少一个透镜的透镜元件，该透镜可以具有至多20mm、优选地至多15mm、优选地至多10mm的直径。当可移动部件是透镜元件时，静止部件可以可选地安装图像传感器，该透镜元件被布置在该图像传感器上以聚焦图像。
在其他替代方案中，SMA致动器组件可以是光学组件，其中，可移动部件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、介电镜、金属镜、分束器、栅格、图案板或光栅，该光栅可以是衍射光栅。
更一般地，本技术通常可以应用于包括静止部件和相对于静止部件可移动的可移动部件的任何类型的装置。作为非限制性示例，致动器组件可以是以下装置中的任何一种或可以被设置在以下装置中的任何一种中：智能电话、照相机、可折叠智能电话、可折叠智能电话照相机、可折叠消费电子装置、图像捕获装置、3D传感装置或系统、伺服电机、消费电子装置、移动计算装置、移动电子装置、膝上型计算机、平板计算装置、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书装置)、计算附件或计算外围装置(例如鼠标、键盘、头戴式耳机、耳机、耳塞等)、安全系统、游戏系统、游戏附件(例如控制器、耳机、可穿戴控制器等)、增强现实系统、增强现实装置、虚拟现实系统、虚拟现实装置、可穿戴装置(例如手表、智能手表、健身跟踪器等)、无人机(空中、水面上、水下等)、飞机、航天器、潜水器、车辆和自动驾驶汽车。应当理解，这是示例装置的非穷举列表。
本文所述的SMA致动器组件可以用在适用于以下的装置/系统中：图像捕获、3D传感、深度测绘、空中勘测、地面勘测、在空间中或从太空勘测、水文勘测、水下勘测、场景检测、碰撞预警、安全、面部识别、增强和/或虚拟现实、车辆、自动驾驶汽车的高级驾驶员辅助系统、游戏、手势控制/识别、机器人装置、机器人装置控件、非接触式技术、家庭自动化、医疗装置和触觉反馈。
为了更好地理解，现在将参考附图通过非限制性示例来描述本技术的实施例，其中：
图1是用于测量SMA线的长度段的松弛程度的设备的图；
图2是测量松弛程度的方法的流程图；
图3是SMA线的长度段的耐温性的曲线图；
图4和图5是可以保持SMA线的长度段的组件类型的示意图；
图6A是可以保持SMA线的多长度段的组件的示意图；
图6B和图6C是可以保持SMA线的多长度段的组件的示意图，其中，SMA线分别处于激励和激励状态；
图6D是在图6B和6C的组件的初始激励期间测得的两种SMA线中的电阻的曲线图；
图7是包括单个主体部分的SMA子组件的顶视图；
图8和图9是压接部分处于部分压接状态和完全压接状态的透视图；
图10和图11是作为照相机的SMA致动器组件的透视图；
图12是包括四长度段的SMA线的SMA致动器组件的平面图；
图13和图14是可用于控制图12的SMA致动器组件的控制电路的两种替代形式的示意图；
图15是控制SMA致动器组件的方法的流程图；以及
图16是用于在图14和图15的控制电路中提供偏移量的加法器的示意图。
图1示出了设备100，该设备100执行测量保持松弛的SMA线20的长度段的松弛程度的方法。为了便于描述，图1示出了单个长度段的SMA线20，但是设备100可以可替代地连接至多个长度段的SMA线20。
可以在SMA致动器组件30的制造过程期间使用设备100，其示例在下面描述。该方法可以应用在SMA线20的长度段保持松弛的制造过程的任何阶段。下面描述在其中SMA线20的长度段保持松弛并且可以使用设备100的示例，并且该示例通常涉及SMA线的长度段由采取围绕SMA线20的长度段压接的压接部分10的形式的连接部分保持。但是，这些示例是非限制性的，并且该设备和方法通常可适用于在任何组件或子组件中保持松弛的SMA线20的一个或更多个长度段。
设备100可以是为了执行该方法的特定目的而连接到SMA线20的长度段的测试电路，或者可以通过出于在正常使用下进行驱动的目的而连接到SMA线20的长度段的控制电路的功能来实现。
设备100布置如下。
设备100包括连接到SMA线的长度段的驱动电路101。驱动电路101将信号施加到SMA线20的长度段。在一些情况下，该信号是驱动信号，该驱动信号足以引起形状记忆合金线的至少一个长度段的收缩。在其他情况下，该信号可以是用于测量SMA线20的电阻的测试信号。这样的测试信号可能没有足够的功率来明显加热SMA线20。
驱动电路101可以是恒压电流源或恒流电流源。例如，在后一种情况下，恒定电流可以约为120mA。驱动(dDrive)信号可以采用任何合适的形式，例如连续信号或脉宽调制(PWM)信号。
设备100还包括测量电路102，其测量SMA线20的长度段的电气特性。电气特性可以是SMA线20的长度段的电阻。在驱动电路101是恒流电流源的情况下，检测电路102可以是电压检测电路，该电压检测电路可操作以检测SMA线20的长度段两端上的电压以作为其电阻的度量。在驱动电路101是恒压电流源的情况下，检测电路102可以是可操作以检测流过SMA线20的长度段的电流以作为其电阻的度量的电流检测电路。为了更高的精确度，检测电路102可以包括电压检测电路和电流检测电路，该电压检测电路和电流检测电路可操作以检测SMA线的每个长度段上的电压和电流两者，并推导出作为其比率的电阻Rn的度量。无论检测到哪种电阻的度量，所测得的电阻都由来自测量电路102的输出信号表示，该输出信号102通常可以是数字信号或可以随后转换为数字信号的模拟信号。
设备100还包括处理器103，该处理器103接收由测量电路102测得的电气特性。处理器103执行程序，该程序被配置为从所测得的电气特性中推导出SMA线20的长度段的松弛程度的度量，如下面更详细地描述的。
在操作中，设备100用于执行检测SMA线20的长度段的松弛程度的方法。该方法在图2中示出并且执行如下。
在步骤S1中，加热SMA线的长度段以引起SMA线20的长度段的收缩。这可以以任何合适的方式来完成。
在第一选项中，通过操作驱动电路101以将驱动信号施加到SMA线20来执行步骤S1，该驱动信号充分加热SMA线20以引起所述收缩。驱动信号可以随着时间增加功率，以使SMA线20的长度段的温度从其未收缩的初始状态增加到由于SMA线20的长度段经受的机械阻力而导致收缩停止的状态。
在第二选项中，通过从外部加热SMA线20来执行步骤S1。可以通过任何合适的方式来提供外部加热，例如将SMA线20放置在热环境(诸如烘箱)中，将SMA线20放置在热板上或通过激光加热等。
在步骤S2中，测量电路102在由步骤S1中的加热引起的SMA线20的长度段的收缩期间测量SMA线20的长度段的电气特性，例如电阻。
在通过操作驱动电路101以施加驱动信号来执行加热的步骤S1的第一选项中，步骤S2中的测量结果可以在提供驱动信号时(例如在PWM信号的脉冲期间)从驱动信号中推导出，或从额外提供的测试信号中推导出。
在通过外部加热来执行加热的步骤S1的第二选项中，步骤S2可以通过施加测试信号并在测试信号被提供时从该测试信号中推导出测量结果来执行。
在步骤S3中，处理器103从在步骤S2中测得的电气特性中推导出SMA线20的长度段的松弛程度的度量。
在所测得的电气特性为电阻的情况下，松弛程度的度量可以是(a)形状记忆合金线的至少一个长度段开始收缩时的最大电阻，(b)形状记忆合金线的至少一个长度段停止收缩时的最小电阻，(c)形状记忆合金线的至少一个长度段开始收缩时的最大电阻与形状记忆合金线的至少一个长度段停止收缩时的最小电阻之间的差，这实现了额外的精度，或者(d)在相变温度两侧的两个预定温度处的电阻之间的差。
由于以下原因，这些是SMA线20的长度段的松弛程度的良好度量。为了说明，图3示出了当从冷态施加驱动信号时，SMA线20的长度段的电阻如何随温度变化。
在环境温度处，SMA线20的长度段具有初始电阻116。当SMA线20的长度段被驱动以从松弛状态收缩时，SMA线20的长度段的温度最初低于相变温度的起点(这是用作SMA致动器的合金的典型性质)。因此，必须对其进行加热，以使系统中的松弛拉紧并达到致动器的操作点。初始加热致使SMA线20的长度段的电阻随着SMA材料的电阻率的增加而增加。这由曲线的部分111示出。也存在某种热膨胀，但是电阻率的变化占电阻变化的主导地位。
随着SMA线20的长度段达到相变温度，其将相从马氏体状态改变为奥氏体状态，从而导致电阻率降低。这导致长度的减小和面积的增加。这些因素共同导致产生最大电阻112。此后，电阻减小，如曲线的部分113所示。
电阻持续减小，直到SMA线的长度段经受机械阻力为止。在这一时刻，经受了最小电阻114。此后，电阻增加，如曲线的部分115所示。如果SMA线的长度段完全过渡到奥氏体状态，则会产生类似的最小电阻，但是在实际的致动器组件中，SMA线20的长度段被配置为使得首先遇到机械阻力，例如来自SMA线的相对长度段。如果设置有弹性偏置元件(诸如弹簧)，则机械阻力会导致电阻相对于温度的曲线的梯度的变化。除非有弹性偏置元件，否则这可能不会导致最小电阻，但是在那种情况下，可以使用梯度的变化来代替最小电阻。
处于初始松弛状态的SMA线20的长度段的松弛程度影响最大电阻112的大小和最小电阻114的大小。具体地，当松弛程度增加时，最大电阻112的大小增加而最小电阻114的大小减小。
最大电阻112的大小的增加可以被理解为SMA线20的长度段在增加初始松弛的情况下，在过渡之前经受了更大的电阻率变化。
最小电阻114的大小的减小可以被理解为SMA线20的长度段在增加初始松弛的情况下，经受了更大的电阻率和长度的变化。
这些效果可以被理解为与已知的事实有关，即在正常驱动期间，SMA线20的长度段的电阻变化与SMA线的长度变化有关，尽管在这样的驱动期间，SMA线20的长度段处于张紧而不是松弛状态。例如，可以使用电阻、电流或另一电气特性的变化率来评估SMA线20的长度段是否处于相变中。
尽管如此，这些具体度量或电阻的使用都不是必不可少的。实际上，基于对经受引起SMA线收缩的驱动信号的松弛SMA线的机电性质的类似考虑，可以从电阻或从其他电气特性中推导出松弛程度的其他度量。
该度量可以是相对度量，例如在上述度量是电阻的情况下。可替代地，可以针对给定的SMA材料以及SMA线20的长度段的初始直径来校准该度量。
可以将设备100应用到其的SMA线20的松弛长度段的一些示例如下。
图4示出了子组件1的示例，其中SMA线20的长度段在呈压接部分10的形式的两个连接部分之间保持松弛，该压接部分围绕SMA线20的长度段压接。压接部分10都安装在公共部件120上，因此将SMA线20的长度段保持在固定的相对位置处。在这种情况下，当SMA线20的长度段停止收缩时会经受最小电阻，因为松弛已被拉紧并且压接部分20提供了抵抗进一步收缩的机械阻力。公共部件120提供了坚固的机械固定用具(mechanical harness)，因此当张力被拉紧时，电阻达到了明确的最小值。
子组件1可以适于保持SMA线20的多个长度段，每个长度段在安装在公共部件120上的两个连接部分之间均保持松弛，以将SMA线20的长度段保持在固定的相对位置。在那种情况下，设备100可以同时或依次测量SMA线20的每个长度段的松弛程度。
图5示出了SMA致动器组件30的示例，其中，SMA线20的单个长度段在呈压接部分10的形式的两个连接部分之间保持松弛，该压接部分围绕SMA线20的长度段压接。压接部分10分别安装在静止部件121和相对于静止部件121可移动的可移动部件122上，从而将SMA线20的长度段保持在静止部件121和可移动部件122之间，尽管作为替代，压接部分20都可以被安装在静止点121上，其中SMA线20的长度段通过被钩在可移动部件上的钩特征上而连接到静止部件122(或反之亦然)。
图6示出了类似于图5的SMA致动器组件30的示例，不同之处在于存在SMA线20的两个长度段，但是每个长度段都以相同的方式连接，使得它们在静止部件121和可移动部件122之间保持松弛。在该示例中，SMA线20的长度段是相对的，因此驱动可移动部件122沿相反的方向移动。在使用中，随着每一根SMA线20收缩直到它们彼此张紧为止，此后，通过允许SMA线20的一个或更多个长度段伸长、被SMA线20的其他长度段中的一个或更多个长度段拉长来实现该运动。
尽管为简单起见，在图6中将SMA线20的相对长度段显示为平行于移动方向，但实际上SMA线20的长度段可以相对于移动方向倾斜以增加增益。此外，可以将图6的示例修改为包括任何几何构造的SMA线20的任意复数数量的长度段。
在图5和图6的示例中，可以在将可移动部件122相对于静止部件121保持在固定位置时执行步骤S1和S2。在这种情况下，当SMA线20的长度段停止收缩时会经受最小电阻，因为松弛已被拉紧，并且通过保持可移动部件122的装置提供了抵抗进一步收缩的机械阻力。
可替代地，在图6的示例中，可以在允许可移动部件122相对于静止部件121移动时执行步骤S1和S2。在这种情况下，当SMA线20的长度段停止收缩时会经受SMA线20的每个长度段的最小电阻，因为松弛已被拉紧并且SMA线20的长度段提供了抵抗进一步收缩的相对于彼此的机械阻力。
关于相对的SMA线的长度段，可以单独地、差别地或一起推导出关于相对的SMA线的松弛程度的度量。随着每根SMA线20收缩直到它们彼此张紧为止，此后，通过允许一根或更多根线伸长，被系统中的一根或更多根其他线拉长来实现运动。为了达到初始张紧状态，线必须都先从其冷态开始收缩。在这样的情况下，可以将跨过SMA线20的相对长度段相加(或类似地进行平均)的度量作为整个系统中的松弛量的度量。
在这样的在静止部件121和可移动部件122之间保持SMA线20的多个长度段松弛的示例中，在SMA线的每个长度段上的松弛程度取决于可移动部件122相对于静止部件121的位置。这意味着被评估为最小电阻114的点被选择为对于SMA线20的所有长度段相同。
图6B、图6C和图6D进一步示出了该特征。在向每根SMA线供电时，SMA线20a、20b会收缩，直到它们彼此对抗为止。如所描述的，线20a、20b中的每根线中的电阻最初由于温度升高而增加。随着收缩开始，电阻开始减小，直到SMA线20a、20b开始彼此对抗为止。从这一点开始，SMA线20a、20b的电阻开始增加。
根据致动器的使用历史、其取向或可能影响SMA线20a、20b的操作的其他因素，系统的每根SMA线20a、20b中的收缩率可以不同。这样，可以改变松弛被拉紧的致动器位置，例如，当线充分张紧时。
如图6B、图6C和图6D所示，将相同量的功率提供给一对SMA线20a、20b。与第二SMA线20b相比，第一SMA线20a被布置为与寄生电阻串联连接，或者其与减小其温度升高的对象相邻。如图6D所示，由于寄生电阻，最初可以在第一SMA线20a中测量更高水平的电阻(参见曲线220a)。随着电源的增加，与没有寄生电阻的SMA线20b(请参见曲线220b)相比，第一SMA线20a可以以较低的速率或较小的量减小。乍一看，从图6D中可以看出，第一SMA线20a具有较低的松弛程度，例如，与第二SMA线20b相比，其测得电阻中的极大值和极小值之间具有较小差异。但是，较小差异的根本原因实际上是由于在提供给定功率时第一SMA线20a具有较小的收缩。如果系统要达到最佳性能，则致动器中的所有SMA线20a、20b必须与它们在致动器中心位置处的极限相距相同的距离。
因此，致动器中的总松弛量可以用作与所有SMA线20中的电阻的总减小有关的度量。同样，电阻的平均减小对应于致动器中的平均松弛。松弛的总量和平均量都可以用来在如下情况下监控制造过程，其中，每根线施加的度量不仅与松弛有关，而且与获得度量时的致动器位置有关。
如图6D所示，由两根线确定的电阻减小之间的差异可以对应于那些线变得松弛之前的可用行程中的差异。这允许将致动器放置在SMA线分别达到在其最大延伸量之间居中的位置。这样，可以对中心位置的定义施加偏移量，从而允许所有SMA线在启动期间收缩相同的量，即，所有SMA线中的电阻可以在启动期间减小相同的程度。可选地，基于该偏移，可移动部件可以被放置在中心位置，其中，在该中心位置处，在接收到相应的驱动信号时，智能记忆合金线的多个长度段的收缩量基本上相同。
到每根SMA线的电源可以是技术人员已知的任何合适的电源，例如，合适的电流源和/或线性化驱动器(CLIN)。
与图5中所示的单个SMA线致动器相比，在线长度段受机械约束固定的情况下，多个或相对的SMA线致动器可以将其中心位置定义在其中所有线上被拉紧的总松弛量均匹配机械约束的位置处。
原则上，SMA线20的不同长度段可能在不同的时间点达到转变温度，例如，如果它们被快速加热并且处于不同的热环境中，或者它们通过例如提供不同的驱动信号来加热。在这种情况下，可以评估各个最大电阻112，以确保针对SMA线20的每个长度段使用正确的起点。如果这些点明显不同，则可以从观察到相变开始的点来推断SMA线20的每个长度段的变化率并且因此也就是绝对温度，因为这与SMA线20的长度段的温度成比例。但是，SMA致动器组件30的许多设计使用具有相同标称长度和松弛的SMA线20的长度段，并且各部分通常在受控温度环境中组装和测试，这减少了这个问题。
在使用电阻作为测得的电气特性的一种有利情况下，针对SMA线20中的多个长度段的每个长度段推导出的松弛程度的度量是提供驱动信号之前的SMA线20的长度段的电阻与当SMA线20的所有多个长度段都已张紧时的SMA线20的长度段的电阻之间的差。由于无需评估极大值和极小值，因此简化了测量。这种方法允许快速测量，因为仅需要在加热开始和结束时测量电阻。
通常，达到操作点通过向SMA线20的每个长度段提供相似的驱动信号来实现，该驱动信号被预先校准以确保SMA线20的长度段处于张紧状态。初始松弛状态和最终张紧状态之间的SMA线10的长度段的平均电阻之差包括了由于加热到相变起点而引起的电阻的增加。如果由相同的SMA材料制成，则这对于SMA线20的每个长度段是相似的。
从这一点开始，相变和收缩导致SMA线20的每个长度段的电阻减小，直到SMA线20的长度段张紧为止。因此，该方法会在评估各个最大电阻时增加一个偏移量，该偏移量取决于初始环境温度。如果该初始环境温度不是受控制的，而是已知的，则可以校准偏移量，并且该方法在温度不受控制但已测量的环境中使用，前提是该温度低于致动器材料的相变起点。
初始温度的变化是无法补偿的一种影响。在某些材料中，随温度变化存在明显的相位滞后，这可导致加热和冷却之间的行为差异。如果SMA线20的每个长度段及其周围环境在受控的温度环境下具有相同的热历史和起点，则这不是问题。但是，如果没有很好地控制初始热环境，并且在关断而不是开启时进行测量，则滞后现象可能会导致度量发生变化。
如果可移动部件122或SMA线20的长度段有可能被卡住(snagging)，导致过早遇到阻力，那么当可移动部件122的运动可能已经从最初卡住释放时，最好在关断时进行测试。如果致动器仅在此测试中达到的最高温度和最低温度之间操作，则关断变化和开启变化是可互换的。
该方法提供了能够非常快速执行的松弛程度的精确测量，使其适合在批量生产环境中的制造过程中的任何阶段应用，包括作为验证制造SMA致动器组件的正确组装的最终检查。
在该方法的一些应用中，例如用于制造产品的质量控制，将SMA线20的长度段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，SMA线20的长度段的松弛程度的度量被用于例如通过执行步骤S4和S5来控制制造过程。在这种情况下，如图7所示和以下所述，压接部分10部分地围绕SMA线20的长度段压接。这样，压接部分10以足够低的压缩力保持SMA线20的长度段，以使SMA线20的长度段沿着其长度移动以改变松弛程度。
在步骤S4中，沿着SMA线20的长度段的长度施加力以调节SMA线20的长度段的松弛程度。
在步骤S5中，压接部分10围绕SMA线20的长度段被完全压接。这样，压接部分10以足够高的压缩力保持SMA线20的长度段，以抵抗在正常使用中在施加驱动信号的情况下在SMA线20的长度段中产生的张力。
可以使用常规的压接工具来完成步骤S5。因此，压接部分10在其在压接部分10之间松弛的状态下保持SMA线20的长度段。SMA子组件1的主体部分3保持压接部分10，并在随后张紧SMA线20的长度段时维持其长度，如下面所描述的。
现在将描述一些包括SMA线20的长度段的产品，并且可以将本方法应用到该产品。通过非限制性示例描述这些产品。
图7示出了SMA子组件1，其包括具有主体部分3的板状物(fret)2。板状物2由作为平条的片材形成。板状物2的材料可以是金属，例如磷青铜、钢或包含导电成分的层压板。
板状物2还包括与由相同的片材形成的主体部分3一体形成的一对压接部分10。特别地，主体部分3包括细长部分4和在细长部分4的末端处的横向突出臂5，压接部分10由臂5的端部上的翼片(tab)形成。因此，压接部分10被主体部分4分开。
SMA子组件1可以具有与WO2016/189314中公开的板状物类似的构造和布置。
压接部分10围绕SMA线20的长度段部分或完全压接，使得它们保持SMA线20的长度段。因此，压接部分10压接SMA线20的长度段以提供机械和电气连接。
与WO2016/189314中的SMA线的长度段在板状物中处于张紧相反，SMA线20的长度段是松弛的，在本文中使用术语“松弛”的通常含义是SMA线的长度段具有零张力。SMA线20的长度段可以由任何合适的SMA材料(例如镍钛诺或另一种钛合金SMA材料)制成。
主体部分3是具有牺牲性的，并且例如通过机械或激光切割从压接部分10可移除。
如图8所示，压接部分10可以部分地围绕SMA线20的长度段压接。在那种情况下，压接部分10以足够低的压缩力保持SMA线20的长度段，以使SMA线20的长度段沿着其长度移动以改变松弛程度或引入张力。
可替代地，如图9所示，压接部分10可以围绕SMA线20的长度段完全压接。在那种情况下，压接部分10以足够高的压缩力保持SMA线20的长度段，以抵抗在正常使用中在施加驱动信号的情况下在SMA线20的长度段中产生的张力。
图10示出了SMA致动器组件30的示例，该SMA致动器组件30是如下布置的照相机。
SMA致动器组件30包括静止部件121，该静止部件121具有安装在其上的图像传感器33。静止部件121包括作为刚性板的基座34。图像传感器33固定到基座34的前侧。静止部件121还包括从基座4突出的底架36，并且底架36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进一步包括透镜元件122，该透镜元件位于孔37中，并且包括保持透镜41的透镜托架42，尽管可替代地，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是微型光学装置，其中透镜41的直径至多为20mm、优选地至多为15mm、更优选地至多为10mm。
透镜元件122具有与图像传感器33对准的光轴O，并且被布置为将图像聚焦在图像传感器33上。透镜元件122还具有突起43，该突起形成在从光轴O横向突出的一侧上。
SMA致动器组件30还包括将透镜元件122支撑在静止部件121上的悬架系统50。悬架系统30被配置为引导透镜元件122相对于静止部件121沿着光轴O的移动，同时约束透镜元件122以其他自由度相对于静止部件121的移动。透镜元件122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，静止部件121是静止部件，并且透镜元件122是沿着光轴O相对于静止部件121可移动的可移动部件。术语“静止”和“可移动”是指该相对运动。
在该示例中，悬架系统50包括轴承布置，该轴承布置包括多个滚动轴承51。每个滚动轴承51包括在静止部件121上、特别是在底架36上的轴承面52，以及在透镜元件122上、特别是在透镜托架42上的轴承面53。每个滚动轴承51还包括布置在轴承面52和轴承面53之间的滚珠54。因此滚珠54用作滚动轴承元件，尽管作为替代，也可以使用其他类型的滚动轴承元件，例如辊子。
作为一种替代方案，滚动轴承51可以由平面轴承代替，该平面轴承包括在静止部件121和透镜元件122中的每一个上的轴承面，该轴承面彼此贴合(conform)并相互支撑以引导相对移动。
更一般地，术语“悬架系统”可以指轴承或轴承的布置。除非上下文另外要求，否则本文中如下使用术语“轴承”。本文使用的术语“轴承”包括术语“滑动轴承”、“平面轴承”、“滚动轴承”、“滚珠轴承”、“辊子轴承”和“挠曲轴承”。本文中使用的术语“轴承”通常是指用于将运动约束为仅所需运动并减小移动部件之间的摩擦的任何元件或元件组合。术语“滑动轴承”用于表示轴承元件在轴承面上滑动的轴承，并且包括“平面轴承”。术语“滚动轴承”用于表示这样的轴承，在该轴承中，例如滚珠或辊子的滚动轴承元件在轴承面上滚动。在实施例中，轴承可以设置在非线性轴承面上或可以包括非线性轴承面。
在本技术的一些实施例中，可以组合使用一种以上类型的轴承元件以提供轴承功能。因此，本文使用的术语“轴承”包括例如平面轴承、滚珠轴承、辊子轴承和挠曲轴承的任何组合。
SMA致动器组件30还包括两个长度段的SMA线20(在图10中可见其中之一，其布置如下以驱动透镜元件122沿着光轴O的移动。SMA线20的每个长度段通过压接部分10在一端连接到静止部件121和在另一端连接到透镜元件122(其是SMA子组件的压接部分10，如下文更详细描述)。
SMA线20的长度段具有与WO2007/113478中公开的类型相似的成角度的V形布置。即，SMA线20的每个长度段相对于垂直于光轴O(在该示例中为移动方向)的平面以相同的指向(sense)和相同的锐角θ倾斜。选择相对于垂直于光轴O的平面的角度θ以在SMA线20的长度段的长度变化和沿光轴O的移动之间提供增益，同时还减小沿光轴投影的高度，该角度θ通常在从5度或更优选为8度的下限到20度优选为15度更优选为12度的上限的范围内。在沿光轴O(在本示例中为移动方向)观察时，SMA线20的长度段之间也有90度的角度。
在一种替代的更简单的布置中，可以省略SMA线20的长度段之一。
SMA致动器组件30进一步包括压缩弹簧45，该压缩弹簧45连接在静止部件121的基座34和透镜元件122之间，并且用作用于SMA线20的长度段的弹性偏置元件。因此，当SMA线20的长度段冷却时，压缩弹簧45驱动沿光轴O在相反方向(图10中向下)的移动。结果，可以通过控制驱动信号的功率来控制SMA线20的长度段的温度并因此的透镜元件122沿着光轴O的位置。
在不向其提供驱动信号的情况下，SMA线20的长度段被布置为松弛的。通过实验和分析已经意识到，在无动力状态下，不必将SMA线20的长度段保持在张紧状态。但是，SMA线20的长度段被配置为使得可以通过施加合适的驱动信号来加热线并使之收缩而将适于驱动SMA致动器组件30的张力施加到SMA线的长度段上。这可以通过控制SMA线20的长度段的松弛程度来实现。
另外，在无动力状态下SMA线的松弛长度段的这种情况提供了明显的优点。如果在无动力状态下SMA线的长度段处于张力下，则SMA致动器组件通常会损失大量的其理论行程，例如在典型的光学装置中会损失约50μm到100μm。这很重要，因为可实现的行程通常是SMA致动器组件小型化的限制因素。另一方面，通过提供在无动力状态下松弛的SMA线20的长度段，SMA线20的长度段的段增加，从而提高了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)中实现的控制电路生成驱动信号，并将其提供给与控制电路连接的SMA线20的长度段。控制电路接收表示沿光轴O的透镜元件122的目标位置的目标信号，并生成具有被选择以将透镜元件122驱动至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，也可以使用脉冲宽度调制来改变。
图11示出了SMA致动器组件30的示例，该SMA致动器组件30是类似于图10中所示的照相机，但是具有以下修改以提供WO2007/113478中公开的类型的成角度的V布置。不是提供作为SMA线20的分开件的SMA线的两个长度段，其中每个长度段如图10所示通过压接部分10在每个端部处连接，而是SMA线20的单个长度段在每个端部处通过压接部分10连接到静止部件121，并且通过钩在形成在突起43上的钩特征44上而连接到透镜元件122。因此，在突起43的两侧上的SMA线20的长度段的两个部分形成了具有相同构造并且因此具有相同功能和操作的SMA线22的相应长度段，如图10中的SMA线20的两个长度段。
图12示出了包括四个长度段的SMA线20的SMA致动器组件120，其与WO2013/175197和WO2014/083318中描述的相似。SMA致动器组件120布置如下。
SMA致动器组件120包括静止部件121和包括至少一个透镜123的透镜元件122，该透镜在该示例中是可移动部件。透镜123可以由玻璃或塑料制成。SMA致动器组件120是微型光学装置，其中透镜123具有至多20mm、优选至多15mm、更优选地至多10mm的直径。透镜元件123具有与固定在静止部件121上的图像传感器124对准的光轴O并且被布置为将图像聚焦在图像传感器124。
SMA致动器组件120还包括将透镜元件123支撑在静止部件121上的悬架系统125。在该示例中，悬架系统125包括多个滚动轴承126，其可以具有如WO2014/083318中公开的布置。悬架系统125被配置为引导透镜元件122相对于垂直于光轴O的静止部件121的移动，因此该移动具有三个自由度，即垂直于光轴O的两个平移自由度和围绕光轴O的一个旋转自由度。术语“静止”和“可移动”是指该相对运动。
悬架系统125约束透镜元件122相对于静止部件121以其他自由度(即，沿着光轴O的平移自由度和围绕正交于光轴O的轴线的两个旋转自由度)的移动。透镜元件122的这种相对移动可以用于提供OIS。
但是，悬架系统125可以具有执行相同功能的任何其他形式，例如由如WO2013/175197中公开的梁或由挠曲轴承形成。
SMA致动器组件120还包括四个长度段的SMA线20。SMA线20的每个长度段通过压接部分10(其为SMA子组件的压接部分10，如下文更详细描述)在一端处连接到静止部件121，在另一端处连接到透镜元件122。
SMA线20的四个长度段布置如下。SMA线20的长度段各自垂直于光轴O延伸，尽管作为替代，SMA线20的长度段可以相对于垂直于光轴O的平面以非零角度倾斜地布置，该角度优选地较小。SMA 20的四个长度段沿着透镜元件122的相应侧布置，其中在透镜元件122的相对侧上的SMA致动器线20的一对长度段垂直于在透镜元件122的相对侧上的SMA致动器线20的另一对长度段。
在SMA致动器线20的那些长度段的每对长度段内，SMA线20的长度段是相对的，因此当提供驱动信号时，驱动透镜元件122沿相反方向移动。在使用中，在每对内，随着每一根SMA线20收缩直到它们彼此张紧为止，此后，通过允许SMA线20的一个或更多个长度段伸长，被SMA线20的其他长度段中的一个或更多个长度段拉长来实现该运动。
因此，SMA致动器线20的两对长度段各自在差别收缩时驱动透镜元件122在垂直于光轴O的两个正交方向之一上的平移移动。另外，SMA致动器线20的两对长度段各自在共同收缩时驱动透镜元件122围绕光轴O进行旋转移动，但是在两对之间以相反的方向进行，因此，SMA致动器线20的所有四个长度段都在两对之间进行差别收缩时驱动透镜元件122围绕光轴O进行旋转移动。在WO2014/083318中解释了进一步的细节。
在没有向其提供驱动信号的情况下，SMA线20的每个长度段被布置为松弛的。通过实验和分析已经意识到，在无动力状态下，不必将SMA线20的长度段保持在张紧状态。但是，SMA线20的长度段被配置为使得可以通过提供合适的驱动信号来加热线并使之收缩而将适于驱动SMA致动器组件120的张力施加到SMA线20的长度段上。这可以通过控制SMA线20的长度段的松弛程度来实现。
另外，在无动力状态下SMA线20的松弛长度段的这种情况提供了明显的优点。如果在无动力状态下SMA线的长度段处于张力下，则SMA致动器组件通常会损失大量的理论行程，例如在典型的光学装置中会损失约50μm到100μm。这很重要，因为可实现行程通常是SMA致动器组件小型化的限制因素。另一方面，通过提供在无动力状态下松弛的SMA线20的长度段，SMA线20的长度段的长度增加，从而提高了SMA致动器组件120的行程能力，可能达到其理论最大值。
尽管作为示例在图10、图11和图12中示出了特定的SMA致动器组件30和120，但是SMA子组件1可以用于制造其他类型的SMA致动器组件。在一种替代方案中，SMA致动器组件可以是提供在WO2013/175197中公开的类型的OIS的照相机，或者是提供在WO2011/104518中公开的类型的两种功能的照相机。在其他替代方案中，SMA致动器组件可以是光学装置，其中可移动元件是透镜元件，但是没有图像传感器。在其他替代方案中，SMA致动器组件可以是光学装置，其中，可移动部件是除透镜元件之外的光学元件。在其他示例中，SMA致动器组件可以是不是光学装置并且其中可移动元件不是光学元件的一种类型的装置。
图13和图14示出了可用于控制图12中所示的SMA致动器组件120的控制电路130的两种替代形式。在每种情况下，控制电路130包括以下部件。
控制电路130包括连接到SMA线20的相应长度段的驱动电路131。每个驱动电路131根据控制信号生成驱动信号，并将该驱动信号提供给相应的SMA线20。驱动电路131可以是恒压电流源或恒流电流源。例如，在后一种情况下，恒定电流可能约为120mA。
驱动信号是脉宽调制(PWM)驱动信号。因此，控制信号通过控制PWM占空比来控制驱动信号的功率。驱动电路131生成具有偏置功率的驱动信号，该驱动信号控制SMA线20的平均温度以引起收缩并确保它们全部处于张紧状态。控制信号相对于该偏置功率来控制驱动信号的功率。偏置功率可以具有预定值，或者可以根据由环境温度传感器(未示出)测量的环境温度来设置。
控制电路130还包括布置为检测相应的SMA线20的电阻的相应的电阻测量电路132。在驱动电路131是恒流电流源的情况下，电阻测量电路132可以是电压电阻测量电路，该电压电阻测量电路可操作以检测SMA线20两端的电压，该电压作为其电阻的度量。在驱动电路132是恒压电流源的情况下，电阻测量电路132可以是电流检测电路，该电流检测电路可操作以检测SMA线20的长度段两端的电压，该电压作为其电阻的度量。为了更高的精确度，电阻测量电路132可以各自包括电压检测电路和电流检测电路，该电压检测电路和电流检测电路可操作以检测在SMA线20的长度段上的电压和电流两者，并推导出作为其比率的电阻的度量。无论检测到电阻的哪种度量，所测得的电阻都由来自电阻测量电路132的输出信号表示，该输出信号通常可以是数字信号或可以随后转换为数字信号的模拟信号。
控制电路进一步包括闭环控制回路140，该闭环控制回路140根据表示透镜元件122相对于静止部件121的目标位置的目标信号来控制驱动信号。目标信号表示关于透镜元件122的移动的自由度(即自由度空间)的目标位置。因此，在图12所示的SMA致动器组件120的示例中，透镜元件122的目标位置以两个平移自由度和一个旋转自由度表示，例如表示为位置(x,y,θ)。
透镜元件122的位置也可以在线空间中表示，作为关于SMA线20的每个长度段的位置，例如(l1，l2，l3，l4)，其中ln是SMA线20的第n个长度段的长度。变换T可用于将位置从线空间变换到自由度空间，T-1是从自由度空间到线空间的逆变换。在包括SMA线20的两个相对的共线长度段的简单示例中，变换T由[1-1]给出，并且简单地表示SMA线20的长度段的长度之间的差异。在图12所示的SMA致动器组件120的示例中，变换T由下式给出：
Figure BDA0003097199620000281
闭环控制回路140使用来自电阻测量电路131的信号作为反馈信号来应用闭环控制，该信号表示关于SMA线20的长度段的所测得的电阻。
闭环控制回路140可以布置如下。通常，闭环控制回路140可以以模拟或数字形式实现，在这种情况下，下面讨论的信号分别是模拟或数字信号。
图13和图14示出了闭环控制回路140的两种不同形式。在图13和图14中，D表示目标信号，R表示反馈信号，E表示误差信号，其中线空间中的这些信号用下标w表示，而自由度空间中的这些信号用下标n表示。因此，自由度空间中的目标信号为Dn，以此类推。
在图13所示的形式中，闭环控制回路140包括误差检测器141，该误差检测器推导出线空间中的误差信号Ew。因此，线空间中的反馈信号Rw被直接提供给误差检测器141，但是闭环控制回路140包括目标变换块142，该目标变换块142通过变换T-1将自由度空间中的目标信号Dn变换为线空间中的目标信号Dw，其表示关于形状记忆合金线20的长度段的目标位置。由此推导出的线空间中的目标信号Dw被提供给误差检测器141。误差检测器141检测关于SMA线20的长度段的误差信号Ew，该误差信号表示变换后的目标信号Dw与线空间中的反馈信号Rw之间的误差。
线空间中的误差信号Ew被提供给控制器144，控制器144以此为基础推导出控制信号。控制信号被提供给驱动电路131，从而基于线空间中的误差信号Ew来控制驱动信号。
控制器144可以在误差信号Ew和功率之间施加增益。
一种选项是在由变换G表示的每个自由度中施加增益。在该情况下，控制器144可以因此将变换T-1GT应用于线空间中的误差信号Ew。
另一选项是只将增益施加于SMA线20的每个长度段，以使线空间中的每个误差信号Ew仅影响提供给SMA线20的相应长度段的功率。总功率仅通过此选项是不正确的，因此，当应用此选项时，驱动电路132一起受到控制，以通过在施加增益之后按比例缩放功率来使提供给SMA线20所有长度段的总功率恒定。
作为一种替代方案，闭环控制回路140可以在线空间Dw中接收目标信号，在这种情况下，省略目标变换块142。
在图14所示的形式中，闭环控制回路140包括误差检测器145，该误差检测器145推导出自由度空间中的误差信号En。因此，自由度空间中的目标信号Dn被直接提供给误差检测器144，但是闭环控制回路140包括反馈变换块146，该反馈变换块146通过变换T将线空间中的反馈信号Rw变换为自由度空间中的反馈信号Rn，其表示关于自由度的阻力度量。这样推导出的自由度空间中的反馈信号Rn被提供给误差检测器144。误差检测器144检测关于自由度的表示在自由度空间中的目标信号Dn与变换后的反馈信号Rn之间的误差的误差信号En。
自由度空间中的误差信号En被提供给控制器147，该控制器147以此为基础推导出控制信号。控制信号被提供给驱动电路131，从而基于自由度空间中的误差信号En来控制驱动信号。
控制器147可以在误差信号En和功率之间施加增益。
一种选项是在由变换G表示的每个自由度中施加增益。在该情况下，控制器147可以因此将变换T-1G应用于自由度空间中的误差信号En。
另一种选项是只对SMA线20的每个长度段施加增益。总功率仅通过此选项是不正确的，因此，当应用此选项时，驱动电路132一起受到控制，以通过在施加增益之后按比例缩放功率来使提供给SMA线20所有长度段的总功率恒定。
在图13和图14中，反馈信号是来自电阻测量电路132的信号，该信号是实际测得的电阻，因此目标信号同样地以电阻为单位。但是，只要反馈信号和目标信号表示电阻，就可以对其进行转换。一种可能性是将反馈信号和目标信号转换成以长度为单位，因为SMA线20的长度段的长度和电阻彼此对应。
图15示出了控制图12所示的SMA致动器组件120的方法。该方法可以等同地应用于采用SMA线20的相对长度段的其他SMA致动器组件，SMA线的该相对长度段在没有驱动信号的情况下是松弛的。该方法执行如下。该方法可以由处理器150执行的软件来实现，该处理器150形成控制电路130的一部分并控制该控制电路的其他部件。
在步骤T1中，控制驱动电路132以初始地提供驱动信号。这导致SMA线20的长度段收缩，该收缩消除了松弛，并使那些长度段在闭环控制回路140的操作之前彼此张紧。
在步骤T2中，当在步骤T2中驱动信号时，电阻测量电路132测量SMA线20的长度段的电阻。如下所述，在没有驱动信号的情况下，那些电阻取决于SMA线20的长度段的松弛程度。在允许透镜元件122相对于静止部件121移动时执行步骤T2。
在步骤T3中，从在步骤T1中取得的测量结果中推导出用于补偿SMA线20的长度段的松弛程度的闭环控制回路140的偏移量。
在第一选项中，在步骤T3中，在SMA线20的长度段已经有时间加热之前，在首次提供驱动信号时测得的SMA线20的长度段的电阻中推导出偏移量，因此该偏移量是在环境温度下的电阻的度量。此选项易于实现。
在第二选项中，在步骤T3中，根据电阻的另一特性推导出偏移量，该特性取决于在没有驱动信号的情况下SMA线20的长度段的松弛程度，因为驱动信号的功率随时间而增加，以增加SMA线20的长度段从其未收缩的初始状态到SMA线20的所有长度段的松弛都被拉紧并且SMA线20的长度段彼此张紧的状态的温度。
在步骤T4中，控制驱动电路132以在闭环控制回路140的控制下提供驱动信号。但是，闭环控制中的信号通过在步骤T3中推导出的偏移量进行调节，以补偿SMA线20的长度段的松弛程度。
在步骤T4中，偏移量可以调节闭环控制回路140内的各种不同信号以提供补偿。
利用图13所示的闭环控制回路140的形式，偏移量可以调节反馈信号Rw(在点A处)、变换前的目标信号Dn(在点B处)、变换后的目标信号Dw(在点C处)或误差信号Ew(在点D处)中的任何一种信号。由于误差检测器141和目标变换块142执行的操作是线性的，因此在这些不同的点A至D处施加偏移量具有对SMA线20的长度段的松弛程度提供补偿的等效效果，尽管偏移量的形式根据它们施加的位置进行计算。
利用图14所示的闭环控制回路140的形式，偏移量可以调节在变换前的反馈信号Rw(在点E处)、变换后的反馈信号Rn(在点F处)、目标信号Dn(在点H处)或误差信号En(在点I处)中的任何一种信号。由于误差检测器145和反馈变换块146执行的操作是线性的，因此在这些不同的点A至D处施加偏移量具有对SMA线20的长度段的松弛程度提供补偿的等效效果，尽管偏移量的形式根据它们施加的位置进行计算。
针对在施加了偏移量的点A-F、H或I中的一个处的每个信号，通过在线中提供如图16所示的加法器149来实现偏移。加法器149将偏移量加到所讨论的信号上以调节信号。
现在将讨论步骤T4中的偏移量的推导。由于在没有驱动信号的情况下，SMA线10的所有长度段在其冷态下都是松弛的，因此当施加驱动信号时，它们必须各自收缩以去除该松弛并达到初始张紧状态。在该收缩期间，参考图3，SMA线20的长度段的电阻改变如下，图3示出了当从冷态施加驱动信号时，SMA线20的长度段的电阻如何随温度变化。
初始加热致使SMA线20的长度段的电阻随着SMA材料的电阻率的增加而增加。这由曲线的部分111示出。也存在某种热膨胀，但是电阻率的变化占电阻变化的主导地位。随着SMA线20的长度段达到相变温度，其将相从马氏体状态改变为奥氏体状态，从而导致电阻率降低。这导致长度的减小和面积的增加。这些因素共同导致产生最大电阻112。此后，电阻减小，如曲线的部分113所示。在松弛被拉紧之后，电阻持续减小，直到SMA线20的相对的长度段彼此经受机械阻力为止。在那一时刻，经受了最小电阻114。此后，电阻增加，如曲线的部分115所示。如果SMA线的长度段完全过渡到奥氏体状态，则会产生类似的最小电阻，但是在实际的致动器组件中，SMA线20的长度段被配置为使得首先遇到来自SMA线20的相对长度段的机械阻力。
处于初始松弛状态的SMA线20的长度段的松弛程度影响最大电阻112的大小和最小电阻114的大小。具体地，随着松弛程度的增加，最大电阻112的大小增加而最小电阻114的大小减小。最大电阻112的大小的增加可以被理解为SMA线20的长度段在具有增加的初始松弛的情况下，在过渡之前经受了更大的电阻率变化。最小电阻114的大小的减小可以理解为SMA线20的长度段在具有增加的初始松弛的情况下，经受了电阻率和长度的更大变化。
因此，如上面提到的对于步骤T3的第二选项一样，可以根据电阻的这种特性推导出偏移量，该特性取决于松弛程度，例如最大电阻112的大小、最小电阻114的大小或它们之间的差。更一般地，基于对经受引起SMA线收缩的驱动信号的松弛SMA线的机电性质的类似考虑，可以从电阻或其他电气特性的测试结果中推导出松弛程度的其他度量。
由于SMA致动器组件包括SMA线20的相对长度段，因此还应考虑以下其他注意事项。
相比之下，在刚性机械固定用具中，随着张力被拉紧，电阻将达到明确的最小值，其后线电阻将随着温度的升高而增加。在这种情况下，可以将在所有线上看到的、对所有线进行平均的最大电阻和最小电阻之间的差异视为系统中的松弛量的度量。该差异将针对给定的材料、路径长度和初始线直径进行校准。
相反，在SMA线20的长度段是相对的SMA致动器组件中，SMA线20的每个长度段的电阻的下降部分取决于SMA线20的该长度段中的松弛量以及SMA线20的相对长度段中的松弛，该松弛在SMA线20的所有长度段都张紧时影响移动部件相对于静止部件的位置。这将要求测量最小电阻114的点对于SMA线20的所有长度段都相同。
也可能是SMA线20的不同长度段在不同的时间点达到转变温度，例如，如果它们被快速加热并且处于不同的热环境中，或者它们通过提供穿过SMA线20的长度段的驱动信号来加热。在这种情况下，必须评估各个最大电阻112，以确保评估对于每个线的正确起点。如果这些点明显不同，则可以从看到相变开始的点推断出每根线的变化率，从而可以推断出绝对温度，因为该相变开始的点与线温度成比例。
但是，可以如在上述步骤T3的第二选项中那样，通过在首次提供驱动信号时从在环境温度处测量的SMA线20的长度段的初始电阻116中推导出偏移量来简化这种测量。由于不需要评估极大值和极小值，因此在已知的初始温度处测量SMA线20的所有长度段的电阻可简化该过程。对于SMA线20的单独长度段，由于相变而导致的电阻下降表示该线可以伸出的量。因此，对于SMA线20的相对长度段，当其在启动时的电阻变化相等时，SMA线20的所有长度段应具有相等的行程。
在这种情况下，当在闭环控制回路140中的点A或E处将偏移量施加于线空间中的反馈信号Rw时，该偏移量可能只是初始电阻116的负值。考虑到闭环控制回路140内的线性操作，当在闭环控制回路140中的其他点B-D、F、H或I处将偏移量施加于其他信号时，可以从负初始电阻116推导出该偏移量以提供相同的效果。
通常，通过向SMA线20的长度段施加驱动信号来达到操作点，该信号已预先校准以确保系统处于张紧状态，但也可以评估线电阻并使用其随时间或电流的变化率来评估线是否处于相变状态。无论使用哪种解决方案，在没有驱动信号的情况下SMA线20的长度段的冷态与SMA线20的长度段处于张紧状态时的状态之间的平均电阻之差体现了由加热引起的电阻增加，从而导致线电阻增加到相变的起点。对于SMA线20的所有长度段，这通常都是相似的。从这一点开始，相变和长度变化导致SMA线20的每个长度段的电阻减小，直到它们变得张紧为止。这种方法是合适的，因为大多数SMA致动器组件的设计都使用具有相同标称长度段和松弛程度的多根线，并且部件通常在受控温度环境下组装和测试。
因此，该方法添加了一个偏移量来评估单个极大值，该偏移量取决于初始环境温度。如果该初始环境温度不是受控的，而是已知的，则可以校准偏移量，并且该方法可以在温度不受控制但测量的环境中使用，前提是该温度低于致动器材料的相变起点。
由于在施加初始驱动信号时立即测量了初始电阻116，因此提供了非常快速的测试。当测量初始电阻116时，当SMA线20的长度段处于相同温度时，实现了最精确的性能。在某些SMA材料中，随温度变化存在明显的相位滞后，这会导致开启与关断(升高和降低线温度)之间行为的差异。如果SMA线20的所有长度段在受控的温度环境下具有相同的热历史和起点，则这不是问题。
在SMA致动器组件中，移动部件在开启时可能会卡住，导致过早达到张力，因此，在部件的运动释放了最初的卡住后，最好在关断时执行测试。如果致动器仅在此测试中达到的最高温度和最低温度之间操作，则关断变化和开启变化是可互换的。
在本技术的相关方法中，提供了携带处理器控制代码以实现本文描述的任何方法的非暂时性数据载体。
如本领域技术人员将理解的，本技术可以体现为一种系统、一种方法或一种计算机程序产品。因此，本技术可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
此外，本技术可以采用在计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质具有在其上体现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。计算机可读介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或器件或者前述的任何合适的组合。
可以以一种或更多种编程语言的任何组合(包括面向对象的编程语言和常规的过程编程语言)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从本机指令集的直接机器指令到高级的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数据载体，当在处理器上实现该代码时，该代码使处理器执行本文所述的任何方法。
本技术进一步提供了处理器控制代码以例如在通用计算机系统上或在数字信号处理器(DSP)上实现上述方法。本技术还提供了携带处理器控制代码的载体，以在运行时特别是在非暂时性数据载体上实现上述任何方法。可以在诸如磁盘、微处理器、CD-ROM或DVD-ROM、诸如非易失性存储器(例如，闪存)或只读存储器(固件)的编程存储器的载体上，或在诸如光或电信号载体的数据载体上提供代码。用于实现本文所述技术的实施例的代码(和/或数据)可以包括以常规编程语言(解释或编译)的源代码、目标代码或可执行代码，诸如C或汇编代码、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，或诸如Verilog(RTM)或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言)的硬件描述语言的代码。如本领域技术人员将理解的，这样的代码和/或数据可以分布在彼此通信的多个耦合部件之间。该技术可以包括控制器，该控制器包括耦合到系统的一个或更多个部件的微处理器、工作存储器和程序存储器。
本领域技术人员还将清楚的是，根据本技术的实施例的逻辑方法的全部或部分可以合适地体现在包括执行上述方法的步骤的逻辑元件的逻辑设备中，并且这种逻辑元件可以包括诸如例如在可编程逻辑阵列或专用集成电路中的逻辑门的部件。这样的逻辑布置可以进一步体现在使能元件中，该使能元件用于使用例如虚拟硬件描述符语言在这种阵列或电路中临时或永久地建立逻辑结构，该虚拟硬件描述符语言可以使用固定或可传输的载体介质来存储和传输。
在一个实施例中，本技术可以以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，以在被加载到计算机系统或网络中并对其进行操作时使所述计算机系统能够执行上述方法的所有步骤。
在以下编号的条款中阐述了本技术的进一步实施例：
1.一种测量保持松弛的形状记忆合金线的至少一个长度段的松弛程度的方法，该方法包括：加热形状记忆合金线的至少一个长度段以使形状记忆合金线的至少一个长度段收缩；在该形状记忆合金线的至少一个长度段的所述收缩期间，测量该形状记忆合金线的至少一个长度段的电气特性；并且从测得的电气特性推导出该形状记忆合金线的至少一个长度段的松弛程度的度量。
2.根据条款1所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的至少一个长度段的所述步骤包括：向该形状记忆合金线的至少一个长度段提供足以引起所述收缩的驱动信号。
3.根据条款1所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的至少一个长度段的所述步骤包括从外部加热形状记忆合金线的至少一个长度段。
4.根据前述条款中的任一项所述的方法，其中，电气特性表示形状记忆合金线的至少一个长度段的电阻。
5.根据条款4所述的方法，其中，该度量是形状记忆合金线的至少一个长度段开始收缩时的最大电阻与形状记忆合金线的至少一个长度段停止收缩时的最小电阻之间的差。
6.根据条款4所述的方法，其中，该度量是在形状记忆合金线的至少一个长度段停止收缩时的最小电阻。
7.根据条款4所述的方法，其中，该度量是在形状记忆合金线的至少一个长度段开始收缩时的最大电阻。
8.根据前述条款中的任一项所述的方法，其中，形状记忆合金线的至少一个长度段或每个长度段在两个连接部分之间保持松弛，该两个连接部分保持在固定的相对位置处。
9.根据条款8所述的方法，其中，该连接部分是围绕形状记忆合金线的长度段压接的压接部分。
10.根据条款9所述的方法，其中，形状记忆合金线的长度段被保持在形状记忆合金子组件中，该子组件包括至少一个主体部分，该主体部分与由片材形成的一对压接部分一体地形成。
11.根据条款1至8中的任一项所述的方法，其中，在形状记忆合金致动器组件中，形状记忆合金线的至少一个长度段在静止部件和相对于该静止部件可移动的可移动部件之间保持松弛。
12.根据条款11所述的方法，其中，形状记忆合金线的至少一个长度段在围绕形状记忆合金线的长度段压接并且分别安装在静止部件和可移动部件上的压接部分之间保持松弛。
13.根据条款11或12所述的方法，其中，将形状记忆合金线的长度段加热并测量该形状记忆合金线的长度段的电气特性的步骤是在将可移动部件相对于静止部件保持在固定位置时进行的。
14.根据条款11或12所述的方法，其中，将形状记忆合金线的长度段加热并测量形状记忆合金线的长度段的电气特性的步骤是在允许可移动部件相对于静止部件移动时进行的。
15.根据条款14所述的方法，其中，形状记忆合金线的至少一个长度段包括形状记忆合金线的多个长度段，该多个长度段各自在静止部件与可移动部件之间保持松弛，该电气特性是多个形状记忆合金线中的每一个的电阻，并且松弛程度的度量关于多个形状记忆合金线中的每一个导出并且是加热多个形状记忆合金线之前的形状记忆合金线的电阻与当所有多个形状记忆合金线都张紧时形状记忆合金线的电阻之间的差。
16.根据条款11至14中的任一项所述的方法，其中，形状记忆合金线的至少一个长度段包括形状记忆合金线的多个长度段，该多个长度段中各自在所述静止部件和所述可移动部件之间保持松弛。
17.根据条款16所述的方法，其中，多个形状记忆合金线包括相对的形状记忆合金线，并且关于相对的形状记忆合金线单独地、差别地或一起推导出松弛程度的度量。
18.根据条款11至17中的任一项所述的方法，其中，可移动部件是光学元件。
19.根据条款18所述的方法，其中，可移动部件是包括至少一个透镜的透镜元件。
20.根据前述条款中的任一项所述的方法，进一步包括响应于所推导出的度量，调节形状记忆合金线的长度段的松弛程度。
21.根据条款20所述的方法，其中，形状记忆合金线的长度段最初在围绕形状记忆合金线的长度段部分地压接的压接部分之间保持松弛，并且该方法进一步包括在调节形状记忆合金线的长度段的松弛程度的所述步骤之后，围绕形状记忆合金线的长度段完全压接该压接部分。
22.一种用于测量保持松弛的形状记忆合金线的至少一个长度段的松弛程度的设备，该设备包括：驱动电路，该驱动电路被布置为向形状记忆合金线的至少一个长度段提供足以引起形状记忆合金线的至少一个长度段收缩的驱动信号；测量电路，该测量电路被布置为在形状记忆合金线的至少一个长度段的所述收缩期间测量形状记忆合金线的至少一个长度段的电气特性；以及处理器，该处理器被布置为从所测得的电气特性中推导出形状记忆合金线的至少一个长度段的松弛程度的度量。
23.一种控制形状记忆合金致动器组件的方法，该形状记忆合金致动器组件包括静止部件、相对于该静止部件可移动的可移动部件以及多个形状记忆合金线，该多个形状记忆合金线保持在该静止部件和该可移动部件之间并被布置为在向其施加驱动信号时，驱动该可移动部件相对于该静止部件沿相反方向以一个或更多个自由度的移动，在没有驱动信号的情况下，该多个形状记忆合金线是松弛的，该方法包括：测量在没有驱动信号的情况下，形状记忆合金线的长度段的电气特性，该电气特性取决于该形状记忆合金线的长度段的松弛程度；在测量该形状记忆合金线的长度段的电阻时，向该形状记忆合金线的长度段提供驱动信号，其中，闭环控制回路根据表示可移动部相对于静止部件的目标位置的目标信号以及表示关于形状记忆合金线的长度段的测得的电阻的反馈信号来控制驱动信号，其中，该闭环控制回路中的一个或更多个信号通过一个偏移量进行调节，该偏移量从测得的电气特性推导出并补偿该形状记忆合金线的长度段的松弛。
24.根据条款23所述的方法，其中，所测得的电气特性是形状记忆合金线的长度段的电阻。
25.根据条款26所述的方法，其中，该偏移量从当形状记忆合金线的长度段处于环境温度时测得的形状记忆合金线的长度段的电阻推导出来。
26.根据条款25所述的方法，其中，该偏移量从在将驱动信号首先提供给形状记忆合金线的长度段时测得的形状记忆合金线的长度段的电阻推导出来。
27.根据条款22至26中的任一项所述的方法，其中，在允许可移动部件相对于静止部件移动时，执行测量形状记忆合金线的长度段的电气特性的步骤。
28.根据条款22至27中的任一项所述的方法，其中，目标信号表示关于一个或更多个自由度的目标位置。
29.根据条款28所述的方法，其中，闭环控制回路包括：目标变换块，该目标变换块被布置为变换目标信号以表示关于形状记忆合金线的长度段的目标位置；误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于形状记忆合金线的长度段的误差信号，该误差信号表示变换后的目标信号与反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于误差信号控制驱动信号。
30.根据条款29所述的方法，其中，通过该偏移量调节的一个或更多个信号是反馈信号、变换前的目标信号、变换后的目标信号或误差信号中的任何一种。
31.根据条款23至27中的任一项所述的方法，其中，目标信号表示关于形状记忆合金线的长度段的目标位置，并且闭环控制回路包括：误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于形状记忆合金线的长度段的误差信号，该误差信号表示目标信号与反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于变换后的误差信号控制驱动信号。
32.根据条款31所述的方法，其中，由偏移量调节的一个或更多个信号是反馈信号、目标信号或误差信号中的任何一种。
33.根据条款28所述的方法，其中，闭环控制回路包括：反馈变换块，该反馈变换块被布置为变换反馈信号以表示关于一个或更多个自由度的电阻度量；误差检测器，该误差检测器被布置为检测关于一个或更多个自由度的误差信号，该误差信号表示目标信号和变换后的反馈信号之间的误差；以及控制器，该控制器被布置为基于误差信号来控制驱动信号。
34.根据条款33所述的方法，其中，通过该偏移量调节的一个或更多个信号是变换前的反馈信号、变换后的反馈信号、目标信号或误差信号中的任何一种。
35.根据条款23至34中的任一项所述的方法，其中，可移动部件是光学元件。
36.根据条款35所述的方法，其中，可移动部件是包括至少一个透镜的透镜元件。
37.一种用于控制形状记忆合金致动器组件的控制电路，该形状记忆合金致动器组件包括静止部件、相对于该静止部件可移动的可移动部件以及多个形状记忆合金线，该多个形状记忆合金线保持在该静止部件和该可移动部件之间并被布置为当向其施加驱动信号时，驱动可移动部件相对于静止部件沿相反方向以一个或更多个自由度的移动，该多个形状记忆合金线在没有驱动信号的情况下是松弛的；控制电路包括：驱动电路，该驱动电路被布置为向SMA线的长度段提供驱动信号；电阻测量电路，该电阻测量电路被布置为测量形状记忆合金线的长度段的电阻；以及闭环控制回路，该闭环控制回路被布置为根据表示可移动部件相对于静止部件的目标位置的目标信号和表示关于形状记忆合金线的长度段的测得的电阻的反馈信号来控制驱动信号，其中，该闭环控制回路中的一个或更多个信号通过偏移量来调节，该偏移量根据形状记忆合金线的长度段的测得的电气特性推导出来，该电气特性取决于在没有驱动信号的情况下的形状记忆合金线的长度段的松弛程度，并且该偏移量补偿形状记忆合金线的长度段的松弛。
38.一种SMA致动器组件，包括：静止部件；相对于静止部件可移动的可移动部件；多个形状记忆合金线，该多个形状记忆合金线被保持在静止部件和可移动部件之间，并且被布置为在向其施加驱动信号时驱动可移动部件相对于静止部件以一个或更多个自由度沿相反方向的移动，该多个形状记忆合金线在没有驱动信号的情况下是松弛的；以及根据条款37所述的控制电路。
本领域技术人员将理解，尽管前面已经描述了被认为是执行本技术的最佳模式以及合适的其他模式，但是本技术不应限于在优选实施例的描述中公开的特定配置和方法。本领域技术人员将认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且在不脱离如所附权利要求书所限定的任何发明构思的情况下，实施例可以进行多种修改。

Claims (34)

1.一种测量形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度的方法，其中至少一个长度段保持松弛，所述方法包括：
加热形状记忆合金线的所述长度段以引起形状记忆合金线的所述长度段的收缩；
在形状记忆合金线的所述长度段的所述收缩期间，测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性；以及
从所测得的电气特性推导出形状记忆合金线的所述长度段的松弛程度的度量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的所述长度段的所述步骤包括向形状记忆合金线的所述长度段提供足以引起所述收缩的驱动信号或者利用热源提供足以引起所述收缩的热量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的所述长度段的所述步骤包括从外部加热形状记忆合金线的所述长度段。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述电气特性表示形状记忆合金线的所述长度段的电阻。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述度量是形状记忆合金线的所述长度段开始收缩时的最大电阻与形状记忆合金线的所述长度段停止收缩时的最小电阻之间的差。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述度量是在形状记忆合金线的所述长度段停止收缩时的最小电阻。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述度量是在形状记忆合金线的所述长度段开始收缩时的最大电阻。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，形状记忆合金线的所述长度段中的每一个长度段在保持在固定的相对位置处的两个连接部之间保持松弛。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述方法同时测量形状记忆合金线的长度段的松弛程度或依次测量每个长度段的松弛程度。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在形状记忆合金致动器组件中，形状记忆合金线的所述长度段在静止部件和相对于所述静止部件可移动的可移动部件之间保持松弛。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形状记忆合金线的所述长度段中的至少一个长度段在压接部分之间保持松弛，所述压接部分围绕形状记忆合金线的所述长度段压接并且分别安装在所述静止部件和所述可移动部件上。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的所述长度段并测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性的所述步骤在允许所述可移动部件相对于所述静止部件移动的同时进行。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中：
所述松弛程度的度量关于形状记忆合金线的所述多个长度段中的每个长度段推导出来，并且为在加热形状记忆合金线的所述多个长度段之前形状记忆合金线的电阻与当形状记忆合金线的所述多个长度段全部张紧时形状记忆合金线的电阻之间的差。
14.根据权利要求10至13所述的方法，其中，所述致动器组件中的总松弛程度根据形状记忆合金线的所述长度段的松弛程度的总和来确定，和/或所述致动器组件中的平均松弛程度根据形状记忆合金线的所述长度段的平均松弛程度来确定。
15.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其中，加热形状记忆合金线的所述长度段并测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性的所述步骤在将所述可移动部件相对于所述静止部件保持在固定位置的同时进行。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，还包括：响应于所推导出的度量，调节形状记忆合金线的所述长度段的所述松弛程度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，形状记忆合金线的每个长度段最初在围绕形状记忆合金线的所述长度段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形状记忆合金线的所述长度段的所述松弛程度的所述步骤之后，围绕形状记忆合金线的所述长度段完全压接所述压接部分。
18.一种用于测量形状记忆合金线的多个长度段的松弛程度的设备，其中至少一个长度段保持松弛，所述设备包括：
驱动电路，所述驱动电路被布置为向形状记忆合金线的所述长度段提供足以使形状记忆合金线的所述长度段收缩的驱动信号或由热源提供的热量；
测量电路，所述测量电路被布置为在形状记忆合金线的所述长度段的所述收缩期间测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性；以及
处理器，所述处理器被布置为从所测得的电气特性推导出形状记忆合金线的所述长度段的松弛程度的度量。
19.一种控制形状记忆合金致动器组件的方法，所述形状记忆合金致动器组件包括静止部件、相对于所述静止部件可移动的可移动部件以及多个形状记忆合金线，所述多个形状记忆合金线保持在所述静止部件和所述可移动部件之间并且被布置为在向其施加所提供的能量时驱动所述可移动部件相对于所述静止部件沿基本上相反的方向以一个或更多个自由度的移动，所述多个形状记忆合金线在没有提供的能量时是松弛的，
所述方法包括：
在没有提供的能量的情况下，测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性，所述电气特性取决于形状记忆合金线的所述长度段的所述松弛程度；以及
在测量形状记忆合金线的所述长度段的电阻时，提供能量以加热形状记忆合金线的所述长度段，其中，闭环控制回路根据表示所述可移动部件相对于所述静止部件的目标位置的目标信号和表示关于形状记忆合金线的所述长度段的测得电阻的反馈信号来控制所提供的能量，
其中，所述闭环控制回路中的一个或更多个信号通过一个偏移量进行调节，所述偏移量从所测得的电气特性推导出来，并补偿形状记忆合金线的所述长度段的松弛。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，用于加热形状记忆合金线的所述长度段的提供的能量包括驱动信号或由热源提供的能量中的一种或更多种。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中，测得的所述电气特性是形状记忆合金线的所述长度段的电阻。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述偏移量从当形状记忆合金线的所述长度段处于环境温度时测得的形状记忆合金线的所述长度段的电阻推导出来。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述偏移量从在将所提供的能量首先提供给形状记忆合金线的所述长度段时测得的形状记忆合金线的所述长度段的电阻推导出来。
24.根据权利要求19至23中的任一项所述的方法，其中，在允许所述可移动部件相对于所述静止部件移动时，执行测量形状记忆合金线的所述长度段的电气特性的所述步骤。
25.根据权利要求19至24中的任一项所述的方法，其中，所述目标信号表示关于所述一个或更多个自由度的所述目标位置。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述闭环控制回路包括：
目标变换块，所述目标变换块被布置为用于变换所述目标信号以表示关于形状记忆合金线的所述长度段的所述目标位置；
误差检测器，所述误差检测器被布置为用于检测关于形状记忆合金线的所述长度段的误差信号，所述误差信号表示变换后的目标信号和所述反馈信号之间的误差；以及
控制器，所述控制器被布置为基于所述误差信号来控制所提供的能量。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，通过所述偏移量调节的所述一个或更多个信号是所述反馈信号、变换前的目标信号、变换后的目标信号或所述误差信号中的任何一种。
28.根据权利要求19至27中的任一项所述的方法，其中，所述目标信号表示关于形状记忆合金线的所述长度段的所述目标位置，并且所述闭环控制回路包括：
误差检测器，所述误差检测器被布置为用于检测关于形状记忆合金线的所述长度段的误差信号，所述误差信号表示所述目标信号和所述反馈信号之间的误差；以及
控制器，所述控制器被布置为基于变换后的误差信号来控制所提供的能量。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，通过所述偏移量调节的所述一个或更多个信号是所述反馈信号、所述目标信号或所述误差信号中的任何一种。
30.根据权利要求24所述的方法，其中，所述闭环控制回路包括：
反馈变换块，所述反馈变换块被布置为变换所述反馈信号以表示关于所述一个或更多个自由度的电阻度量；
误差检测器，所述误差检测器被布置为用于检测关于所述一个或更多个自由度的误差信号，所述误差信号表示所述目标信号和变换后的反馈信号之间的误差；以及
控制器，所述控制器被布置为基于所述误差信号来控制所提供的能量。
31.根据权利要求29所述的方法，其中，通过所述偏移量调节的所述一个或更多个信号是变换前的反馈信号、变换后的反馈信号、所述目标信号或所述误差信号中的任何一种。
32.根据权利要求19至30中的任一项所述的方法，还包括：基于所述偏移量，将所述可移动部件放置在中心位置，其中，在所述中心位置处，在接收到相应的提供的能量时，智能记忆合金线的所述多个长度段中的收缩程度基本上相同。
33.一种用于控制形状记忆合金致动器组件的控制电路，所述形状记忆合金致动器组件包括静止部件、相对于所述静止部件可移动的可移动部件以及多个形状记忆合金线，所述多个形状记忆合金线保持在所述静止部件和所述可移动部件之间并且被布置为在向其施加所提供的能量时驱动所述可移动部件相对于所述静止部件沿相反的方向以一个或更多个自由度的移动，所述多个形状记忆合金线在没有向其提供的能量时是松弛的，
控制电路，所述控制电路包括：
驱动电路，所述驱动电路被布置为用于提供能量以加热SMA线的所述长度段；
电阻测量电路，所述电阻测量电路被布置为用于测量形状记忆合金线的所述长度段的电阻；以及
闭环控制回路，所述闭环控制回路被布置为根据表示所述可移动部件相对于所述静止部件的目标位置的目标信号和表示关于形状记忆合金线的所述长度段的测得电阻的反馈信号来控制所提供的热量，
其中，所述闭环控制回路中的一个或更多个信号通过偏移量来调节，所述偏移量根据形状记忆合金线的所述长度段的测得的电气特性推导出来，所述电气特性取决于形状记忆合金线的所述长度段在没有提供的能量的情况下的松弛程度，并且所述偏移量补偿形状记忆合金线的所述长度段的松弛。
34.根据权利要求32所述的控制电路，其中，用于加热形状记忆合金线的所述长度段的提供的能量包括驱动信号或由热源提供的热量中的一种或更多种。
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