專利名稱：鈕扣型五維力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種鈕扣型五維力/力矩傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的五維力/力矩傳感器大多數(shù)是為工程測量、精密控制、精密制造等領(lǐng)域設(shè)計制造的，沒有專門為足底或者是手部等微小區(qū)域測量而設(shè)計的產(chǎn)品；這些五維力/力矩傳感器不能直接應(yīng)用于微觀測量分析。主要原因如下
1.多數(shù)傳感器直徑過大，高度過高無法安裝于鞋底內(nèi)部；
2.現(xiàn)有的傳感器采集模塊多數(shù)無法滿足多個(大于等于4)傳感器實時同步采集并保持每維的采樣頻率。3. 一般傳感器無法做到電路板與鞋底有接觸，使電路板既可以作為檢板也可以作為支撐面。4.傳統(tǒng)的足底接觸基本都是點接觸，而不是面接觸，無法有效測量空間三個方向的力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種鈕扣型五維力/力矩傳感器。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種鈕扣型五維力傳感器，包括有一個筒形基座，筒形基座中設(shè)有一個基板，筒形基座的上端設(shè)有一個圓形蓋板，筒形基座的下端設(shè)有一個接線電路板，接線電路板的一側(cè)設(shè)有一個把柄，筒形基座的一側(cè)設(shè)有出線包膠頭，出線包膠頭的一側(cè)緊貼在筒形基座的側(cè)壁上，出線包膠頭的底部固定在接線電路板的把柄上，所述的基板的上、下端面上分別貼有六個應(yīng)變片，應(yīng)變片I、應(yīng)變片2呈一字形貼在基板的上端面的中部，應(yīng)變片5、應(yīng)變片6、應(yīng)變片
7、應(yīng)變片8呈環(huán)形排列在應(yīng)變片I、應(yīng)變片2的周圍，應(yīng)變片9、應(yīng)變片10、應(yīng)變片11、應(yīng)變片12呈十字形排列在基板的下端面的中部，應(yīng)變片3、應(yīng)變片4對稱貼在應(yīng)變片9、應(yīng)變片
10、應(yīng)變片11、應(yīng)變片12的十字交叉的對角位置上，所述的應(yīng)變片I與應(yīng)變片3串聯(lián)、應(yīng)變片2與應(yīng)變片4串聯(lián)、應(yīng)變片5與應(yīng)變片6串聯(lián)、應(yīng)變片7與應(yīng)變片8串聯(lián)、應(yīng)變片11與應(yīng)變片12串聯(lián)、應(yīng)變片9與應(yīng)變片10串聯(lián)，串聯(lián)的六個應(yīng)變片組在相互并聯(lián)，串聯(lián)的應(yīng)變片I與應(yīng)變片3、串聯(lián)的應(yīng)變片2與應(yīng)變片4的中點共同引出FZ接線端子，應(yīng)變片5與應(yīng)變片6的中點引出FX接線端子，應(yīng)變片7與應(yīng)變片8的中點引出FY接線端子，應(yīng)變片11與應(yīng)變片12的中點引出MX接線端子，應(yīng)變片9與應(yīng)變片10的中點引出MY節(jié)點端子，接線端子FZ、FX、FY、MX、MY均焊接在接線電路板上后再共同引至出線包膠頭中。所述的筒形基座內(nèi)設(shè)有一個凸臺，圓形蓋板固定在凸臺上。所述的筒形基座的側(cè)壁、基板、接線電路板上設(shè)有固定孔，筒形基座、基板、接線電路板通過穿過各固定孔的螺釘固定。
本發(fā)明的原理是
實際設(shè)計制造時，由于應(yīng)用要求，很少允許使用六個獨立的單維力/力矩傳感器去測量六維力/力矩，而是，在結(jié)構(gòu)上將六個單維力/力矩傳感器合成一個整體，然后，通過結(jié)構(gòu)的、算法的處理方式分別算出六個方向的分力/力矩，并且可以再進行矢量運算，計算合力及其方向。本發(fā)明的優(yōu)點是
1.采用雙端圓膜片結(jié)構(gòu)能大大降低傳感器的設(shè)計高度的同時并采用新加工工藝進一步降低傳感器的高度；
2.選材方面采用超小的應(yīng)變片設(shè)計組橋大大縮小了直徑；
3.使用線路板引出線的方式在不增加高度的同時實現(xiàn)了可靠引出信號線。 4.電路板與鞋底有接觸，電路板既可以作為檢板也可以作為支撐面。5.實現(xiàn)足底空間三維力的面接觸，使得空間三個方向的力得到有效測量。


圖I為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的基板的上端面的各應(yīng)變片的貼片圖。圖3為本發(fā)明的基板的下端面的各應(yīng)變片的貼片圖。圖4為本發(fā)明的各應(yīng)變片的接線圖。
具體實施例方式如圖1-4所示，一種鈕扣型五維力傳感器，包括有一個筒形基座13，筒形基座13中設(shè)有一個基板14,筒形基座13的上端設(shè)有一個圓形蓋板15,筒形基座13的下端設(shè)有一個接線電路板16，接線電路板16的一側(cè)設(shè)有一個把柄17，筒形基座13的一側(cè)設(shè)有出線包膠頭18，出線包膠頭18的一側(cè)緊貼在筒形基座13的側(cè)壁上，出線包膠頭18的底部固定在接線電路板16的把柄上，所述的基板14的上、下端面上分別貼有六個應(yīng)變片，應(yīng)變片I、應(yīng)變片2呈一字形貼在基板14的上端面的中部，應(yīng)變片5、應(yīng)變片6、應(yīng)變片7、應(yīng)變片8呈環(huán)形排列在應(yīng)變片I、應(yīng)變片2的周圍，應(yīng)變片9、應(yīng)變片10、應(yīng)變片11、應(yīng)變片12呈十字形排列在基板14的下端面的中部，應(yīng)變片3、應(yīng)變片4對稱貼在應(yīng)變片9、應(yīng)變片10、應(yīng)變片11、應(yīng)變片12的十字交叉的對角位置上，所述的應(yīng)變片I與應(yīng)變片3串聯(lián)、應(yīng)變片2與應(yīng)變片4串聯(lián)、應(yīng)變片5與應(yīng)變片6串聯(lián)、應(yīng)變片7與應(yīng)變片8串聯(lián)、應(yīng)變片11與應(yīng)變片12串聯(lián)、應(yīng)變片9與應(yīng)變片10串聯(lián)，串聯(lián)的六個應(yīng)變片組在相互并聯(lián)，串聯(lián)的應(yīng)變片I與應(yīng)變片3、串聯(lián)的應(yīng)變片2與應(yīng)變片4的中點共同引出FZ接線端子，應(yīng)變片5與應(yīng)變片6的中點引出FX接線端子，應(yīng)變片7與應(yīng)變片8的中點引出FY接線端子，應(yīng)變片11與應(yīng)變片12的中點引出MX接線端子，應(yīng)變片9與應(yīng)變片10的中點引出MY節(jié)點端子，接線端子FZ、FX、FY、MX、MY均焊接在接線電路板16上后再共同引至出線包膠頭18中。所述的筒形基座13內(nèi)設(shè)有一個凸臺19,圓形蓋板15固定在凸臺19上。所述的筒形基座13的側(cè)壁、基板14、接線電路板16上設(shè)有固定孔20，筒形基座13、基板14、接線電路板16通過穿過各固定孔20的螺釘固定。本發(fā)明的所達到的效果為1、直徑小于等于25mm,高度小于等于7mm；
2、在滿足高度小于等于7_的同時保證側(cè)面的引出線方式可靠；
3、滿足最少4只實時同步采集數(shù)據(jù)且每維的采樣頻率不小于1KHZ。4.電路板與鞋底有接觸，使得電路板既可以作為檢板也可以作為支撐面。 5.實現(xiàn)足底空間三維力的面接觸，使得空間三個方向的力得到有效測量。
權(quán)利要求
1.一種鈕扣型五維力傳感器，其特征在于包括有一個筒形基座(13)，筒形基座(13)中設(shè)有一個基板(14)，筒形基座(13)的上端設(shè)有一個圓形蓋板(15)，筒形基座(13)的下端設(shè)有一個接線電路板(16)，接線電路板(16)的一側(cè)設(shè)有一個把柄(17)，筒形基座(13)的一側(cè)設(shè)有出線包膠頭(18)，出線包膠頭(18)的一側(cè)緊貼在筒形基座(13)的側(cè)壁上，出線包膠頭(18)的底部固定在接線電路板(16)的把柄上，所述的基板(14)的上、下端面上分別貼有六個應(yīng)變片，應(yīng)變片(I )、應(yīng)變片(2)呈一字形貼在基板(14)的上端面的中部，應(yīng)變片(5)、應(yīng)變片(6)、應(yīng)變片(7)、應(yīng)變片(8)呈環(huán)形排列在應(yīng)變片(I)、應(yīng)變片(2)的周圍，應(yīng)變片(9)、應(yīng)變片(10)、應(yīng)變片(11)、應(yīng)變片(12)呈十字形排列在基板(14)的下端面的中部，應(yīng)變片(3)、應(yīng)變片(4)對稱貼在應(yīng)變片(9)、應(yīng)變片(10)、應(yīng)變片(11)、應(yīng)變片(12)的十字交叉的對角位置上，所述的應(yīng)變片(I)與應(yīng)變片(3)串聯(lián)、應(yīng)變片(2)與應(yīng)變片(4)串聯(lián)、應(yīng)變片(5)與應(yīng)變片(6)串聯(lián)、應(yīng)變片(7)與應(yīng)變片(8)串聯(lián)、應(yīng)變片(11)與應(yīng)變片(12)串聯(lián)、應(yīng)變片(9)與應(yīng)變片(10)串聯(lián)，串聯(lián)的六個應(yīng)變片組在相互并聯(lián)，串聯(lián)的應(yīng)變片(I)與應(yīng)變片(3)、串聯(lián)的應(yīng)變片(2)與應(yīng)變片(4)的中點共同引出FZ接線端子，應(yīng)變片(5)與應(yīng)變片(6)的中點引出FX接線端子，應(yīng)變片(7)與應(yīng)變片(8)的中點引出FY接線端子，應(yīng)變片(11)與應(yīng)變片(12)的中點引出MX接線端子，應(yīng)變片(9)與應(yīng)變片(10)的中點引出MY節(jié)點端子，接線端子FZ、FX、FY、MX、MY均焊接在接線電路板(16)上后再共同引至出線包膠頭(18)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈕扣型五維力傳感器，其特征在于所述的筒形基座(13)內(nèi)設(shè)有一個凸臺(19)，圓形蓋板(15)固定在凸臺(19)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鈕扣型五維力傳感器，其特征在于所述的筒形基座(13)的側(cè)壁、基板(14)、接線電路板(16)上設(shè)有固定孔(20)，筒形基座(13)、基板(14)、接線電路板(16 )通過穿過各固定孔(20 )的螺釘固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈕扣型五維力傳感器，包括有一個筒形基座，筒形基座中設(shè)有一個基板，筒形基座的上端設(shè)有圓形蓋板，筒形基座的下端設(shè)有一個接線電路板，接線電路板的一側(cè)設(shè)有把柄，筒形基座的一側(cè)設(shè)有出線包膠頭，出線包膠頭的一側(cè)緊貼在筒形基座的側(cè)壁上，出線包膠頭的底部固定在接線電路板的把柄上，基板的上、下端面上分別貼有六個應(yīng)變片，各應(yīng)變片的接線端子均焊接在接線電路板上后再共同引至出線包膠頭中。本發(fā)明采用雙端圓膜片結(jié)構(gòu)能大大降低傳感器的設(shè)計高度的同時并采用新加工工藝進一步降低傳感器的高度；選材方面采用超小的應(yīng)變片設(shè)計組橋大大縮小了直徑；使用線路板引出線的方式在不增加高度的同時實現(xiàn)了可靠引出信號線。
文檔編號G01L5/16GK102840940SQ20121031560
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者宋箭, 黃澎, 宋月, 劉元標, 龍希文, 魏良城, 朱宗國 申請人:安徽埃力智能科技有限公司