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专利号: 2021106061988
申请人: 江南大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤S1:制作ODEP芯片,向制作好的ODEP芯片的溶液层中注入带有微纳米粒子的液体样品;

步骤S2:获取注入ODEP芯片通道中的微纳粒子的图像,并对所述微纳粒子的图像进行实时采集,对实时采集到的图像进行处理和目标识别,获得识别的微纳粒子信息;

步骤S3:根据识别的微纳粒子信息绘制光学图案;

步骤S4:将所述识别的微纳粒子信息作为输入,将光学图案投射到识别的微纳米粒子,控制所述光学图案的移动以实现对识别的微纳米粒子的操控;

步骤S5:采集被操控的微纳米粒子的横、纵坐标和相应光学图案的横、纵坐标的数据信息;

步骤S6:将光学图案的横、纵坐标作为输入,识别的微纳米粒子的横、纵坐标作为输出,建立模型;

步骤S7:利用所述模型作为被控对象设计控制器,输入被操控的微纳米粒子所要移动位置的横、纵坐标设定值,识别获得微纳米粒子的横、纵坐标的实际输出,调节控制器以使被操控的微纳米粒子的实际移动位置与被操控微纳米粒子的横、纵坐标的设定值之间的差值最小。

2.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述ODEP芯片的结构包括三层,上层为单面铺有氧化铟锡的ITO玻璃,下层为沉积有氢化非晶硅光敏材料的ITO玻璃,通过双面胶将两层ITO玻璃铺有ITO的一面粘贴在一起构成中间的溶液层,并形成通道。

3.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,S21:对实时采集到的图像进行灰度化处理;S22:对灰度图像进行图像增强;

S23:对图像进行形态学处理;S24:对图像进行锐化,提取目标粒子轮廓的灰度值;S25:对图像进行自动化阈值分割,提取目标粒子轮廓;S26:对目标粒子轮廓进行处理;S27:对所述目标粒子轮廓进行一次粒子分析,得到带有杂质或错误识别的信息,利用粒子滤除删去所述带有杂质或错误识别的信息,再次使用粒子分析得到最终要识别的目标粒子信息。

4.根据权利要求3所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述步骤S22中,对灰度图像进行图像增强的方法包括:利用乘法运算改变图像亮度,再采用对数变换重新映射,以转换灰色图像的像素。

5.根据权利要求3所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述步骤S26中,所述对目标粒子轮廓进行处理的步骤包括:S261:对目标粒子轮廓进行填充;S262:使用腐蚀运算去除目标粒子轮廓杂质;S263:利用灰度形态学的膨胀运算填充目标粒子轮廓中的孔洞并平滑边缘;S264:锐化目标粒子的轮廓边缘。

6.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述步骤S4中,将所述识别的微纳粒子信息作为输入,将光学图案投射到识别的微纳米粒子,控制所述光学图案的移动的方法为:S41:设定一个微纳米粒子移动的目标位置;S42:计算该目标位置与所有输入识别的微纳米粒子信息中位置信息之间的距离,并取其中的最小值,得到与该目标位置最小距离的微纳米粒子;S43:将与目标位置相匹配的微纳米粒子的位置作为光学图案的初始位置进行投影,并操控移动光学图案至目标位置。

7.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述步骤S5中,采集被操控的目标微纳米粒子的横、纵坐标和光学图案的横、纵坐标的数据信息的方法为:S51:设置光学图案的移动速度和目标位置参数;S52:投射光学图案至识别的待操控粒子,并移动光学图案至目标位置,待操控粒子随着光学图案一起运动且被动态识别;S53:实时采集被操控粒子的横、纵坐标位置和相应的光学图案的横、纵坐标位置数据信息;S54:改变光学图案的移动速度和目标位置参数,再次采集多组被操控粒子的横、纵坐标位置和相应的光学图案的横、纵坐标位置数据信息。

8.根据权利要求7所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,将所述多组被操控粒子的横、纵坐标位置和相应的光学图案的横、纵坐标位置数据信息中的一组建立模型,使用另一组数据信息对所述建立的模型进行拟合验证。

9.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述建立的模型为:

其中,ui(k),i=1,2表示光学图案的横、纵坐标,为模型输入,yi(k),i=1,2表示粒子的‑1

横、纵坐标,为模型输出,G(z )表示由输入输出数据建立的传递函数模型。

10.根据权利要求1所述的基于数据驱动ODEP运动学模型的微纳米粒子移动控制方法,其特征在于,所述步骤S7中,利用所述模型设计控制器,输入识别的微纳米粒子所要移动位置的横、纵坐标设定值,获得被操控的微纳米粒子的横、纵坐标的实际输出方法包括:通过调节控制器参数,使得微纳米粒子的横、纵坐标的实际输出与微纳米粒子所要移动位置的横、纵坐标设定值的差值最小。