基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法

1.本发明涉及传感器的标定技术领域，尤其涉及一种基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法。


背景技术：

2.触觉传感器是一种测量其自身与环境之间物理交互信息的设备。在通过触摸与环境交互的同时，触觉传感器对数据的采集、处理和传输构成了触觉传感，可以为机器人提供机器人手指与环境中物体之间的有效接触信息。近年来，新型的视触觉传感器因其高空间分辨率和多模态传感能力而受到广泛的关注，其通常由表层的柔性传感单元和嵌入式摄像头组成。
3.杨氏模量和泊松比是描述柔弹性体力学性能的两个关键参数。其中杨氏模量反映了弹性体的刚度，描述的是弹性体在线弹性范围内的轴向应力与轴向应变之间的关系；泊松比是泊松效应的度量，描述的是弹性体在垂直于外力施加方向的平面内的变形程度。视触觉传感器可靠的力学信息输出极大地依赖于对柔性传感单元力学参数的精确估计。然而，在视触觉传感器使用过程中，传感单元易受到磨损并产生老化，导致其力学参数会随时间发生改变，需要定期标定。
4.现有的对于柔性材料力学参数的标定方法大多测试程序繁琐，测试试样制备复杂，且依赖于笨重的大型位移反馈系统，可移动性差，不适用于已装配至传感器上且难以拆卸的柔性传感单元。因此，亟需提出一种可以原位标定视触觉传感器传感单元力学参数的方法，这对于视触觉传感器在实际应用中的部署至关重要。
5.目前，常见的测定柔性材料力学参数的方法主要可以分为动态测定方法和静态测定方法。动态法主要依据声共振原理完成测量，由于弹性体的机械共振频率取决于材料的密度、几何形状、弹性模量等，故可以对形状和密度已知的试样测定其在不同震动模式下的固有振动频率，进而计算得到其弹性模量和泊松比。静态测定法如拉伸试验、压缩试验、剪切试验等，主要是通过测定试样在线弹性范围的应力-应变关系以及轴向应变-横向应变关系，进而获取弹性模量和泊松比。然而，这些方法的实验设置繁琐，测试过程冗长、耗时。以力学参数标定中广泛采用的基准——拉伸试验为例，该方法不仅需要将被测试的弹性体切割成独特的狗骨形并涂上特殊涂料，使用dic技术(digital image correlation)测量平面应变场，还需要将试样安装到相应的台式拉伸试验机上，测试过程十分复杂。此外，当柔性传感单元被安装至视触觉传感器上之后，难以在不破坏传感器结构的情况下直接使用这些传统方法对其进行力学参数标定，无法实现对视触觉传感器力学参数的定期标定。
6.随着对于力学参数标定这一过程便利性需求的增加，基于接触力学理论的压痕试验近年来被提出。早期压痕试验的理论建模假设被测弹性体是半无限大的，因为混合边值问题的数学求解困难。1972年，hayes等人使用平端圆柱压头对关节软骨的压痕试验进行分析，得到了侧向无限尺寸薄弹性层的杨氏模量的严密数学解，但该解析解仅在压头接触界面无摩擦、变形无限小的条件下成立，在实际应用中难以满足。继hayes的研究之后，zhang
等人通过仿真模拟进一步评估了大变形和摩擦效应对于压痕试验的影响，但结果仍局限于测试弹性体的弹性模量。后来，jin等人使用两种不同尺寸的压头首次实现了对杨氏模量和泊松比的同时标定。然而，上述压痕测试的共同缺点是需要依靠笨重的位移反馈系统、力传感器和固定试样的组合获得精确的力-位移曲线，尤其是体积庞大的位移反馈系统使测试过程复杂，阻碍了测试的可移动性。
7.中国专利申请cn114894379a公开了一种机械手指尖式触觉传感器的标定装置及其标定方法，该方法结合触觉传感器的曲面特性，设计了针对曲面标定的基于bp神经网络的标定算法，并提供了一种依据该方法的标定装置。
8.该标定方法实现了对触觉传感器的力学参数原位标定，但是适用范围有限，主要针对内含电子元件的机械手指尖式触觉传感器，且该方法需要采集大量数据来多次训练bp神经网络，测试过程繁琐又耗时。同时，该标定装置设置复杂，安装传感器至该装置的过程中，触觉传感器面临损坏的风险。
9.中国专利申请cn104019939a公开了一种触觉传感器的多维力加载及标定装置。该发明的触觉传感器的多维力加载及标定装置，以加载力为控制量，加载力能平滑连续调节，满足了传感器静态和动态标定要求，能在工作平台上半圆形区域内，实现任意方向和角度的力加载和标定作业。
10.然而，该标定装置仍然为体积庞大的台式机器，阻碍了测试的可移动性，难以满足视触觉传感器按需和原位标定的快节奏应用场景。此外，该装置虽然实现了多方向多角度施加力的功能，但此功能对于视触觉传感器的力学参数标定可能是冗余的，增加了测试过程的不稳定性。


技术实现要素：

11.针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法，可以有效地解决视触觉传感器在使用过程中传感单元的力学参数随时间变化导致其接触力感知和传感不准确的问题；具有测试过程简单、标定结果准确、适用范围广泛的特点，可以定期甚至在每次使用之前对视触觉传感器的力学参数进行标定，为视触觉传感器后续与力学相关工作的展开以及机器人智能感知与操作奠定良好的基础。
12.为了实现上述目的，本发明提供一种基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法，包括步骤：
13.s1：建立视触觉传感器和平端圆柱压头之间的接触模型以及相应的理论公式；
14.s2：搭建一标定平台；所述标定平台包括一机械臂、一标定量块和一合力力矩传感器；
15.s3：使用所述标定平台和所述视触觉传感器收集测试数据；
16.s4：根据所述测试数据拟合出柔性传感单元的压痕力与压痕变形的关系；
17.s5：根据预先建立的所述接触模型和所述理论公式，从力与变形关系中解耦出所述视触觉传感器的柔性传感单元的力学参数。
18.优选地，所述s1步骤进一步包括步骤：
19.s11：分析所述视触觉传感器的结构；
20.s12：建立所述视触觉传感器和所述平端圆柱压头的接触模型以及理论公式，所述
理论公式包括：
[0021][0022]
其中e是弹性模量，v是泊松比，p是压痕力，w是压痕深度，a是平端圆柱压头半径，h是所述柔性传感单元的厚度，κn是取决于纵横比a/h、泊松比v和形变比w/h的比例因子；
[0023]
κn(v,a/h,w/h)＝κ(v,a/h)
·
(1+βw/h)
ꢀꢀ
(2)；
[0024]
其中β代表κn(v,a/h,w/h)对w/h线性依赖程度的可变因子，并取决于所述纵横比和所述泊松比，即β＝β(v,a/h)；通过对应于不同a/h和v的κn(v,a/h,w/h)值得到β，并形成β表；
[0025][0026][0027][0028]
其中c是p/w之与w/h之间线性关系的y轴截距，cβ是斜率。
[0029]
优选地，所述标定量块包括一底板、五台柱和五平端圆柱压头；所述台柱分别设置于所述底板的四角和中部；所述五平端圆柱压头设置于所述台柱的顶面中部；所述平端圆柱压头的直径为2a；所述平端圆柱压头的高度分别为：w
10
,w
20
,w
30
,w
40
和w
50
；每一所述台柱的同方向的一角设置有一斜切口。
[0030]
优选地，所述s3步骤进一步包括步骤：
[0031]
s31：用螺钉将所述视触觉传感器固定在所述机械臂的末端执行器上；
[0032]
s32：将所述标定量块紧密粘接在所述合力力矩传感器上；
[0033]
s33：当所述视触觉传感器上表面与所述平端圆柱压头之间的距离确定之后，利用pc端的代码控制所述机械臂的运动；
[0034]
s34：观察所述视触觉传感器传输至所述pc端的影像信号和合力力矩传感器检测到的合力值f
x
,fy,fz和合力矩值m
x
,my,mz，所述影像信号包含校正后触觉影像和重建的深度图像；
[0035]
s35：当t时刻所述触觉影像中恰好出现所述斜切口且沿水平方向的合力值f
x
,fy远小于法向压力值fz时，认为此时所述视触觉传感器表面的所述柔性传感单元受到正压，记为成功执行一次压痕测试；
[0036]
s36：记录下t-1时刻的合力数据f
x(t-1)
,f
y(t-1)
,f
z(t-1)
，其中f
z(t-1)
对应预先设置的压痕深度：
[0037]
wi＝w
i(t-1)
＝w
i0
[0038]
其中，i＝1,2,3,4,5,对应于所述平端圆柱压头的五个高度梯度w
10
,w
20
,w
30
,w
40
和w
50
；其中wi为第i所述平端圆柱压头的实际压痕深度；w
i(t-1)
为t-1时刻pc端的影像信号中显示的第i所述平端圆柱压头的压痕深度；w
i0
为第i所述平端圆柱压头的预先设置的理论压痕深度。
[0039]
优选地，所述s3步骤中，在所述pc端控制所述机械臂在相同的压痕深度下重复操作n1次，每次操作采样n2组合力数据；在反复按压过程中，控制所述平端圆柱压头与所述柔
性传感单元表面的不同位置接触。
[0040]
优选地，所述s4步骤进一步包括步骤：
[0041]
s41：数据预处理，所述数据预处理步骤中：对于每个压痕深度wi下采集到的n1*n2组合力数据进行筛选，筛选标准为：
[0042]fx
＜＜fz,fy＜＜fz[0043]
对于每组筛选后的法向压力fz数据求平均值得到pi，其中i＝1,2,3,4,5,分别对应于压痕的五个深度梯度；
[0044]
s42：数据拟合，所述数据拟合步骤中：
[0045]
对所述数据预处理中获得的成对的pi与wi进行数据拟合得到压痕力与压痕变形的关系曲线；
[0046]
根据公式(5)对于pi/wi与wi/h进行拟合得到线性关系：
[0047]
p/w＝a1*w/h+b1ꢀꢀ
(6)。
[0048]
优选地，所述s5步骤中：
[0049]
根据所述β表绘制成多条关系曲线，将本测试中的纵横比a/h代入，得到在当前所述纵横比下贝塔因子β与泊松比υ之间的关系曲线；
[0050]
υ＝a2*lnβ+b2ꢀꢀ
(7)；
[0051]
通过公式(7)计算获得泊松比υ；通过公式(4)计算获得弹性模量e。
[0052]
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：
[0053]
本发明提出了一种基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法。该方法结合了视触觉传感器内置的变形感知能力和便携式合力力矩传感器精确的力测量能力和机械臂的自动化操作能力，采集一系列压痕数据并解耦出在压痕的力-变形关系中复杂编码的力学参数，即弹性模量和泊松比。其中严谨的接触力学理论、规范的实验操作和充足的数据保证了该方法能够便利地为视触觉传感器标定出准确的力学参数。
[0054]
本发明设计并特别定制了一个计算机数字控制cnc(computer numerical control)精加工标定量块。该标定量块上共包含5个平端圆柱压头，所有压头的直径均为2a，高度处于0～w
50
的范围，其中w
50
恰好为被测柔性传感单元厚度的20％。该标定量块的特别之处在于每个圆柱压头旁均设置了相应的斜切口，保证每次按压可以恰好达到预先设置的理论压痕深度且不需要额外的位移测量设备，使得标定的准确性和便利性大大增加。
[0055]
同时本发明还具有以下优点：
[0056]
(1)标定过程便利。本发明提出的方法可以在不拆卸传感器的整体结构的条件下，定期对传感器的柔性传感单元随时间改变的力学参数进行标定，且不需要依赖于庞大的位移测量设备，真正实现了按需标定、随用随标。
[0057]
(2)标定结果准确。本发明利用严谨的接触力学理论，设计了标准化的实验过程以及专门定制的标定量块，可以对传感器表面传感单元的力学参数进行精确的标定。此外，实际实验与仿真结果的对比验证了标定结果的准确性。
[0058]
(3)适用范围广。该发明提出的力学参数原位标定方法，不仅适用于视触觉传感器，也适用于其他具备变形测量能力的触觉传感器，具有很强的泛化能力，适用范围广。
附图说明
[0059]
图1为本发明实施例的视触觉传感器与平端圆柱压头接触模型的结构示意图；
[0060]
图2为本发明实施例的标定平台的结构示意图；
[0061]
图3为本发明实施例的标定量块的结构示意图；
[0062]
图4为本发明实施例的根据实际测试数据拟合的柔性传感单元压痕力与压痕变形的关系曲线；
[0063]
图5为本发明实施例的在纵横比a/h不同的情况下，柔性材料泊松比ν与比例因子β的一系列关系曲线；
[0064]
图6为本发明实施例的通过有限元仿真验证标定的力学参数结果准确性的简化二维模型；
[0065]
图7为本发明实施例的通过有限元仿真得到的压痕变形w与压痕力p关系曲线与实际实验测试得到的压痕变形与压痕力数据之间的关系图。
具体实施方式
[0066]
下面根据附图图1～图7，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。
[0067]
请参阅图1～图7，本发明实施例的一种基于压痕的视触觉传感器力学参数原位标定方法，包括步骤：
[0068]
s1：建立视触觉传感器1和平端圆柱压头2之间的接触模型以及相应的理论公式；
[0069]
s1步骤进一步包括步骤：
[0070]
s11：分析视触觉传感器1的结构；
[0071]
本发明方法以一种新型的视触觉传感器1为例，通过平端圆柱压头2对其力学参数进行标定。该视触觉传感器1具有高分辨率、高灵敏度、低成本、耐用、方便、紧凑的优势，其柔性传感单元是一块附着在亚克力棱镜上的薄硅胶垫。值得注意的是，本发明方法不仅适用于此类视触觉传感器1，可以应用于任何表面带有柔性传感单元且内置变形感知能力的触觉传感器。
[0072]
通过分析视触觉传感器1的结构可以得到以下假设：
[0073]
①
柔性传感单元底面与亚克力棱镜紧密贴合，柔性传感单元的刚度远小于亚克力棱镜，故可以将亚克力棱镜简化为刚性地基；
[0074]
②
在力学参数标定过程中，若柔性传感单元的水平尺寸大于压头水平尺寸的5倍时，即可以忽略柔性传感单元的侧向边界条件；
[0075]
③
与herzian模型对半无限弹性体的强假设不同，本发明方法考虑了柔性传感单元的厚度和变形对结果的影响，更加符合实际情况。
[0076]
s12：建立视触觉传感器1和平端圆柱压头2的接触模型以及理论公式；
[0077]
压痕测试有时使用球形或锥形压头，但这些方法存在理论上的限制或有损坏传感单元的风险，故本发明方法使用平端圆柱压头2进行力学参数标定，易于操作且广泛适用于多种传感器。
[0078]
1972年，hayes等人通过分析关节软骨的压痕试验，获得了侧向无限尺寸的薄弹性层弹性模量的精确数学解答，其结果表明，对于确定的压头尺寸以及确定的被测材料，印压
力-压痕变形在不同压痕变形的情况下是恒定的。然而在实际情况中，这一结果只能在压头接触界面无摩擦、变形无限小的情况下成立。1997年，zhang等人在此基础上进一步研究了在压痕测试过程中大变形和摩擦的影响，对hayes等人的研究结果做出修正，得到公式(1)：
[0079][0080]
其中e是弹性模量，v是泊松比，p是压痕力，w是压痕深度，a是平端圆柱压头2半径，h是柔性传感单元的厚度，κn是取决于纵横比a/h、泊松比v和形变比w/h的比例因子；
[0081]
根据zhang等人的研究发现，κn(v,a/h,w/h)会随着形变比w/h的增加从κ(v,a/h)开始线性增加，即：
[0082]
κn(v,a/h,w/h)＝κ(v,a/h)
·
(1+βw/h)
ꢀꢀ
(2)；
[0083]
其中β代表κn(v,a/h,w/h)对w/h线性依赖程度的可变因子，并取决于纵横比和泊松比，即β＝β(v,a/h)；通过对应于不同a/h和v的κn(v,a/h,w/h)值可以得到β，并形成β表；将公式(2)代入公式(1)中得到：
[0084][0085]
定义公式(4)
[0086][0087]
将公式(4)代入公式(3)得到
[0088][0089]
其中c是p/w与w/h之间线性关系的y轴截距，cβ是斜率，均可以通过对实际测试数据线性拟合获取，当获得β值后查表可以得到相应的泊松比，进而通过公式(4)计算得到弹性模量。
[0090]
基于接触力学理论和压痕试验的原理并结合视触觉传感器1的具体结构，本发明建立了如图1所示的视触觉传感器1与平端圆柱压头2接触模型，其中p为压痕力，w是压痕深度，a是圆柱压头半径，h是柔性传感单元的厚度。
[0091]
s2：搭建一标定平台；标定平台包括一机械臂3、一标定量块4和一合力力矩传感器5；
[0092]
标定量块4包括一底板41、五台柱42和五平端圆柱压头2；台柱42分别设置于底板41的四角和中部；五平端圆柱压头2设置于台柱42的顶面中部；平端圆柱压头2的直径为2a；平端圆柱压头2的高度分别为：w
10
,w
20
,w
30
,w
40
和w
50
；每一台柱42的同方向的一角设置有一斜切口。
[0093]
根据建立的接触模型，本发明搭建了如图2所示的标定平台，对视触觉传感器1的力学参数进行标定。
[0094]
具体地，使用一种高精度便携式合力/力矩传感器5采集合力信号。
[0095]
使用一种自动化机械臂3以便于在标定过程中执行重复按压操作。
[0096]
使用如图3所示cnc(computer numerical control)精加工的标定量块4，其加工误差小于10微米。该标定量块4上共包含5个不同深度的平端圆柱压头2，压头直径均为2a，包括w
10
,w
20
,w
30
,w
40
和w
50
共五个高度梯度。为保证每次按压可以恰好达到所设置压痕的深
度且不需要额外的位移测量设备，在标定量块4上的每个圆柱压头旁均设置相应的斜切口，结合视触觉传感器1自身的变形感知能力，使得标定的准确性和便利性大大增加。
[0097]
s3：使用标定平台和视触觉传感器1收集测试数据；
[0098]
在搭建完标定平台后，可以利用视触觉传感器1自身的变形感知能力、便携式合力力矩传感器5精确的力测量能力和机械臂3的自动化操作能力收集大量压痕力和压痕变形数据。
[0099]
s3步骤进一步包括步骤：
[0100]
s31：用螺钉将视触觉传感器1固定在机械臂3的末端执行器上；
[0101]
s32：将标定量块4紧密粘接在合力力矩传感器5上，以避免视触觉传感器1和合力力矩传感器5在后续测试过程中产生刚体位移；
[0102]
s33：当视触觉传感器1上表面与平端圆柱压头2之间的距离确定之后，利用pc端的代码控制机械臂3的运动，以保证每次压痕测试中机械臂3运动轨迹的一致性；
[0103]
s34：与此同时，在机械臂3带动视触觉传感器1运动的过程中，观察视触觉传感器1传输至pc端的影像信号和合力力矩传感器检测到的合力值f
x
,fy,fz和合力矩值m
x
,my,mz，影像信号包含校正后触觉影像和重建的深度图像；
[0104]
s35：当t时刻触觉影像中恰好出现斜切口且沿水平方向的合力值f
x
,fy远小于法向压力值fz时，认为此时视触觉传感器1表面的柔性传感单元受到正压，记为成功执行一次压痕测试；
[0105]
s36：记录下t-1时刻的合力数据f
x(t-1)
,f
y(t-1)
,f
z(t-1)
，其中f
z(t-1)
对应预先设置的压痕深度：
[0106]
wi＝w
i(t-1)
＝w
i0
[0107]
其中，i＝1,2,3,4,5,对应于平端圆柱压头2的五个高度梯度w
10
,w
20
,w
30
,w
40
和w
50
；其中wi为第i平端圆柱压头2的实际压痕深度；w
i(t-1)
为t-1时刻pc端的影像信号中显示的第i平端圆柱压头2的压痕深度；w
i0
为第i平端圆柱压头2的预先设置的理论压痕深度。
[0108]
s3步骤中，为了减少采样中的随机误差，在pc端控制机械臂3在相同的压痕深度下重复操作n1次，每次操作采样n2组合力数据；在反复按压过程中，控制平端圆柱压头2与柔性传感单元表面的不同位置接触，以减小柔性传感单元在制备过程中成分局部不均匀现象对于标定结果准确性产生的影响。
[0109]
s4：根据测试数据拟合出柔性传感单元的压痕力与压痕变形的关系；
[0110]
s4步骤进一步包括步骤：
[0111]
s41：数据预处理；
[0112]
在数据正式拟合之前，本发明方法需要对采集到的合力数据进行预处理。数据预处理步骤中：对于每个压痕深度wi下采集到的n1*n2组合力数据进行筛选，筛选标准为：
[0113]fx
＜＜fz,fy＜＜fz[0114]
使其符合正压的标准，然后对于每组筛选后的法向压力fz数据求平均值得到pi，其中i＝1,2,3,4,5,分别对应于压痕的五个深度梯度；此步骤可以消除数据采集过程所带来的偶然误差。
[0115]
s42：数据拟合，数据拟合步骤中：
[0116]
对数据预处理中获得的成对的pi与wi进行数据拟合得到如图4所示的压痕力与压
痕变形的关系曲线；此外，使用到的参数还包括：圆柱压头半径a，硅胶层的厚度h。
[0117]
根据公式(5)对于pi/wi与wi/h进行拟合得到线性关系：
[0118]
p/w＝a1*w/h+b1ꢀꢀ
(6)。
[0119]
由于c是y轴截距b1，cβ是斜率a1，由公式(6)可以得到β。
[0120]
s5：根据预先建立的接触模型和理论公式，从力与变形关系中解耦出视触觉传感器1的柔性传感单元的力学参数。
[0121]
s5步骤中：
[0122]
根据zhang等人公布的数据得到的β表绘制成多条关系曲线，将本测试中的纵横比a/h代入，得到在当前纵横比下贝塔因子β与泊松比υ之间的关系曲线，如图5所示；
[0123]
υ＝a2*lnβ+b2ꢀꢀ
(7)；
[0124]
将β代入公式(7)中得到υ。由公式(4)可得，弹性模量e可以通过测试得到的c、υ、a、h数据和hayes公开的κ(v,a/h)数据计算，其中c可视为w/h
→
0时的压痕硬度p/w，得到e。
[0125]
本发明使用有限元仿真对于标定得到的力学参数的准确性进行验证，验证的核心思想是：在仿真中使用广泛用于模拟弹性体的neo-hookean超弹性模型以及上述标定得到的力学参数对传感单元建模，并在仿真平端圆柱压头2上表面施加与实际测试中采集到的压痕力等大的力，进而将仿真中柔性传感单元的变形与实际测试的压痕深度做比较。
[0126]
本发明中具体的仿真设置为：
[0127]
①
材料属性：根据标定结果设置柔性传感单元的力学参数为e和υ，模型设置为neo-hookean超弹性模型，力学参数经换算为c
10
和d1。平端圆柱压头2和亚克力棱镜的线弹性模型参数分别为e
′
,υ
′
和e
″
,υ
″
。
[0128]
②
接触和外载：将柔性传感单元与圆柱压头之间的接触建模为硬接触，并采用面面接触离散，由静平衡计算得到摩擦系数f。将柔性传感单元与亚克力棱镜直接绑定。外载从圆柱压头的顶面向下加载。
[0129]
③
网格划分：在此使用的单元类型为简化的积分六面体8节点单元，并对局部弹性体网格进行了细化处理。
[0130]
由于上述所有对象都是中心对称的，因此在不损失精度的情况下，本发明使用如图6所示的简化二维模型进行仿真模拟，以提高计算效率。
[0131]
验证结果如图7和表1所示。我们提取了有限元仿真中20帧压痕力和相应的压痕变形，绘制成压痕力-压痕变形曲线，并标记出实际测试的5组压痕力-压痕变形结果，观察到良好的一致性，如图7所示，图中显示实际测试数据基本均落在仿真曲线附近，表明了本发明方法标定的力学参数具有较好的准确性。表1定量地将仿真变形与实际压痕结果进行比较，所有压痕深度的相对误差均小于6％，表明了本发明方法标定的力学参数具有较好的准确性。
[0132]
表1、仿真压痕变形与实际实验测试获得的压痕变形定量比较结果表
[0133][0134]
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。