專利名稱：一種多維力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多維力傳感器。
背景技術(shù)：
多維力傳感器在航空航天、汽車、機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備、醫(yī)療器械、體育器材等領(lǐng)域都有良好的應(yīng)用?，F(xiàn)有多維力傳感器大多較為厚重，在某些對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)厚度要求苛刻的領(lǐng)域無法使用。如仿生行走機(jī)器人，需在機(jī)器人足底安裝一個(gè)多維力傳感器測(cè)量機(jī)器人在各個(gè)姿態(tài)下的重心位置，但目前卻很難找到厚度尺寸足夠薄的多維力傳感器，直接影響了該類機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種多維力傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便。本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題一種多維力傳感器，包括彈性體、上蓋和下蓋；所述彈性體上貼有應(yīng)變計(jì)；所述彈性體、上蓋和下蓋三者之間通過螺釘連接；所述彈性體位于上蓋和下蓋之間，上蓋和彈性體接觸的地方有上凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸的地方有下凸臺(tái)。所述上蓋設(shè)有上凸臺(tái)，上蓋和彈性體接觸于該上凸臺(tái)。所述彈性體也可以設(shè)有上凸臺(tái)，上蓋和彈性體接觸于該上凸臺(tái)。所述上蓋和彈性體接觸之處的上凸臺(tái)，也可以是一個(gè)獨(dú)立的零件。所述下蓋設(shè)有下凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸于該下凸臺(tái)。所述彈性體也可以設(shè)有下凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸于該下凸臺(tái)。所述下蓋和彈性體接觸之處的下凸臺(tái)，也可以是一個(gè)獨(dú)立的零件。所述彈性體由左部、中部和右部構(gòu)成，左部和中部通過兩條薄壁梁連接，右部和中部通過兩條薄壁梁連接，應(yīng)變計(jì)貼于薄壁梁的表面上，每條薄壁梁至少貼有一個(gè)應(yīng)變計(jì)。所述下蓋設(shè)有一個(gè)大凹槽，大凹槽的形狀、大小與彈性體相匹配，彈性體安裝于大凹槽內(nèi)。所述上蓋設(shè)有電纜走線孔，傳感器電纜穿過置于電纜走線孔上的電纜保護(hù)套與外部實(shí)現(xiàn)連接。本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配方便。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明提供的一種多維力傳感器的總體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明提供的一種多維力傳感器的彈性體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明提供的一種多維力傳感器的應(yīng)變計(jì)貼裝示意圖；圖4是本發(fā)明提供的一種多維力傳感器的應(yīng)變計(jì)組橋連線具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器，包括彈性體、上蓋和下蓋；所述彈性體、上蓋和下蓋三者之間通過螺釘連接；所述彈性體位于上蓋和下蓋之間，上蓋和彈性體接觸的地方有上凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸的地方有下凸臺(tái)。所述彈性體由左部、中部和右部構(gòu)成，左部和中部通過兩條薄壁梁連接，右部和中部通過兩條薄壁梁連接，應(yīng)變計(jì)貼于薄壁梁的表面上，每條薄壁梁至少貼一個(gè)應(yīng)變計(jì)。本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配方便。當(dāng)多維力傳感器受力時(shí)，上蓋通過上凸臺(tái)將力傳遞到彈性體的中部，下蓋通過下凸臺(tái)將力傳遞到彈性體的左部和右部，使得彈性體的薄壁梁產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變計(jì)將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。需要說明的是，所述上蓋和彈性體之間的上凸臺(tái)，設(shè)于上蓋或設(shè)于彈性體或上蓋和彈性體上都有凸臺(tái)或上凸臺(tái)為獨(dú)立零件。所述下蓋和彈性體之間的下凸臺(tái)，設(shè)于下蓋或設(shè)于彈性體或下蓋和彈性體上都有凸臺(tái)或下凸臺(tái)為獨(dú)立零件。還需要說明的是，應(yīng)變計(jì)的組橋方式可采用全橋(即每條薄壁梁的上、下兩個(gè)面各貼兩個(gè)應(yīng)變計(jì))、半橋(即薄壁梁上面或下面貼兩個(gè)應(yīng)變計(jì))或1/4橋(即每條薄壁梁上貼一個(gè)應(yīng)變計(jì))的組橋方式。下面結(jié)合圖I至圖4，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖I所示，多維力傳感器包括彈性體I、上蓋3和下蓋2 ;彈性體I、上蓋3和下蓋2三者通過螺釘4連接，彈性體I位于上蓋3和下蓋2之間；彈性體I與上蓋3接觸的地方有上凸臺(tái)8，彈性體I與下蓋2接觸的地方有下凸臺(tái)11。優(yōu)選的，如圖I所示，上蓋3設(shè)有上凸臺(tái)8、螺釘孔9及電纜走線孔10，傳感器電纜6穿過置于電纜走線孔10上的電纜保護(hù)套5與外部實(shí)現(xiàn)連接。下蓋2設(shè)有大凹槽7，大凹槽7的形狀、大小與彈性體I相匹配，大凹槽7的兩端設(shè)有與彈性體接觸的下凸臺(tái)11，下蓋2還設(shè)有螺釘孔12。彈性體I通過螺釘安裝于大凹槽7內(nèi)，彈性體I的中部與上蓋的上凸臺(tái)8接觸，彈性體的左部和右部分別與大凹槽兩端的下凸臺(tái)11接觸。如圖2所示，彈性體I由左部21、中部22和右部23構(gòu)成，左部21和中部22通過兩條薄壁梁24連接，右部23和中部22通過兩條薄壁梁24連接。應(yīng)變計(jì)25貼于彈性體I的四個(gè)薄壁梁24上，當(dāng)彈性體I受力時(shí)，應(yīng)變主要集中在這四個(gè)薄壁梁24上。彈性體I兩側(cè)邊沿位置有數(shù)個(gè)上接螺釘孔27，兩端設(shè)置有與下蓋2固連的下接螺釘孔28，兩端預(yù)留有裝配孔29。螺釘4穿過螺釘孔9及螺釘孔27實(shí)現(xiàn)上蓋3與彈性體I的連接，螺釘4穿過螺釘孔12及螺釘孔28實(shí)現(xiàn)下蓋2與彈性體I的連接。同時(shí)，彈性體I還設(shè)有走線槽26，用于擺放電線，走線槽26 也可根據(jù)需要設(shè)在上蓋3上。如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例采用半橋形式進(jìn)行應(yīng)變計(jì)組橋，共由八個(gè)應(yīng)變計(jì)組成。電阻R9和RlO (可用應(yīng)變計(jì)代替)貼于圖3所示的位置或其它剛度大、不變形的位置。應(yīng)變計(jì)25 (即Rl R8)分成四組分別粘貼在四個(gè)薄壁梁24上，如圖3所示。四組應(yīng)變計(jì)Rl R8分別與橋路補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)R9、RlO組成圖4所示的橋路。如圖4所示，當(dāng)彈性體I受力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，橋路補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)R9和RlO阻值不變化，Rl、R2阻值變化Λ R1、Λ R2，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)CHl ;R3、R4阻值變化AR3、AR4，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)CH2 ;R5、R6阻值變化AR5、AR6，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)CH3;R7、R8阻值變化AR7、Λ R8，轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)CH4。根據(jù)四個(gè)電壓輸出信號(hào)CH1、CH2、CH3、CH4，若采用如圖4所示的坐標(biāo)系，則通過如下公式即可計(jì)算出Z方向的受力FZ及力的作用點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)。坐標(biāo)系變換后，則以下公式相應(yīng)變化。FZ = C I*(CH 1+CH2+CH3+CH4)X = C2*(CH1+CH2-CH3-CH4)/(FZ/C1)Y = C3*(CH2+CH4-CH1-CH3)/(FZ/C1)其中，Cl、C2、C3是傳感器的標(biāo)定系數(shù)，由傳感器標(biāo)定獲得。需要說明的是，對(duì)上述公式的計(jì)算，可以通過微處理器實(shí)現(xiàn)，或者在傳感器內(nèi)部添加特定的電路來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明一種多維力傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配方便，很好地滿足了力及其作用點(diǎn)的測(cè)量。本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器，具體如下有益效果(I)、本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配方便、厚度薄，最小厚度可達(dá)5毫米。(2)、本發(fā)明實(shí)施例提供的多維力傳感器，能夠同時(shí)測(cè)量力及力的作用點(diǎn)的坐標(biāo)。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多維力傳感器，其特征在于，包括彈性體、上蓋和下蓋； 所述彈性體上貼有應(yīng)變計(jì)； 所述彈性體、上蓋和下蓋三者之間通過螺釘連接； 所述彈性體位于上蓋和下蓋之間，上蓋和彈性體接觸的地方有上凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸的地方有下凸臺(tái)。
2.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述上蓋設(shè)有上凸臺(tái)，上蓋和彈性體接觸于該上凸臺(tái)。
3.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述彈性體設(shè)有上凸臺(tái)，上蓋和彈性體接觸于該上凸臺(tái)。
4.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述上蓋和彈性體接觸之處的上凸臺(tái)，是一個(gè)獨(dú)立的零件。
5.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述下蓋設(shè)有下凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸于該下凸臺(tái)。
6.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述彈性體設(shè)有下凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸于該下凸臺(tái)。
7.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述下蓋和彈性體接觸之處的下凸臺(tái)，是一個(gè)獨(dú)立的零件。
8.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述彈性體由左部、中部和右部構(gòu)成，左部和中部通過兩條薄壁梁連接，右部和中部通過兩條薄壁梁連接，應(yīng)變計(jì)貼于薄壁梁的表面上，每條薄壁梁至少貼有一個(gè)應(yīng)變計(jì)。
9.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述下蓋設(shè)有一個(gè)大凹槽，大凹槽的形狀、大小與彈性體相匹配，彈性體安裝于大凹槽內(nèi)。
10.如權(quán)利要求I所述的多維力傳感器，其特征在于，所述上蓋設(shè)有電纜走線孔，傳感器電纜穿過置于電纜走線孔上的電纜保護(hù)套與外部實(shí)現(xiàn)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多維力傳感器，它主要由彈性體、上蓋及下蓋構(gòu)成。彈性體上貼有應(yīng)變計(jì)，彈性體位于上蓋和下蓋之間，上蓋和彈性體接觸的地方有上凸臺(tái)，下蓋和彈性體接觸的地方有下凸臺(tái)。彈性體、上蓋、下蓋三者通過螺釘連接。本發(fā)明一種多維力傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、裝配方便，很好地滿足了力及其作用點(diǎn)的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01L1/22GK102636300SQ20121011820
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者黃約 申請(qǐng)人:南寧宇立汽車安全技術(shù)研發(fā)有限公司