[实用新型]一种小量程三维传感器

说明书

本实用新型公开了一种小量程三维传感器，包括弹性体、上盖板、下盖板和电路板，电路板设置在弹性体里面，上盖板和下盖板分别固定在弹性体的上下两侧；弹性体包括受力台、轮箍和四组对称设置的应变梁组，轮箍套设在受力台的外部，四组应变梁组均布设置在受力台和轮箍之间，每组应变梁组的一端与受力台的外表面连接，另一端与轮箍的内表面连接上。本小量程三维传感器弹性体结构简单，易于加工，测量精度高等等的优点。

技术领域

本实用新型属于传感器测量领域，涉及一种小量程三维传感器及其测试方法，基于电阻应变式原理，主要用于仿壁虎机器人运动力学测试系统。

背景技术

随着科学技术快速发展，传感器已经深入到了工业生产的各个领域，面前典型的有机器人行业、打磨行业、各种各样的摩擦磨损试验机、等等，就传感器原理而言，常见的有电阻应变式原理、光电式原理、电容式原理、电磁式原理、等等，有一维传感器、二维传感器、三维传感器、六维传感器、等等。就三维传感器而言，存在测量精度低，具体表现在维间耦合大，一般达到10%，甚至有点达到30%，尤其在小量程的三维传感器中，这么大的耦合会造成测量误差很大，难以用于工业生产。就仿壁虎运动力学测试系统而言，本身需要的量程较小，再加上测试过程中需要偏心加载，因此耦合大的三维传感器不能使用。

实用新型内容

基于上述分析，本实用新型提出了一种新型的小量程三维传感器及测量方法，该三维传感器具有弹性体结构简单、易于加工、特别是理论上维间耦合小，接近于零，测量精度高。如果由于如机加工误差、贴片误差、装配误差等等的误差造成的维间耦合较大，能够通过修四角的工艺来降低维间耦合，使得维间耦合接近于零。

具体的技术方案，一种小量程三维传感器，包括弹性体、上盖板、下盖板和电路板，电路板设置在弹性体里面，上盖板和下盖板分别固定在弹性体的上下两侧；弹性体包括受力台、轮箍和四组对称设置的应变梁组，轮箍套设在受力台的外部，四组应变梁组均布设置在受力台和轮箍之间，每组应变梁组的一端与受力台的外表面连接，另一端与轮箍的内表面连接上，每组应变梁组包括三个应变梁，每组应变梁组整体上呈“T”型；在应变梁上贴应变片；四个应变梁组内的应变片之间连接组成六组惠斯通电桥，六组惠斯通电桥并联，小量程三维传感器的一组电源线和六组信号线焊接到电路板，在电路板上焊接16芯线，16芯线从出线口引出弹性体，引出弹性体的16芯线焊接航空插头，航空插头接插到数据采集盒。

本实用新型的一种新型小量程的三维传感器，基于电阻应变式原理，其中弹性体为核心部件，其性能指标直接影响着传感器的各项性能指标，尤其应变梁的设计和材料的选择。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

在轮箍的内表面上均布设置有四个用于固定电路板的耳座。

每组应变梁组呈“T”字型，每组应变梁组有三个应变梁组成，则共设有十二个应变梁，分别定义为一号应变梁、二号应变梁、三号应变梁、四号应变梁、五号应变梁、六号应变梁、七号应变梁、八号应变梁、九号应变梁、十号应变梁、十一号应变梁和十二号应变梁，一号应变梁、四号应变梁和九号应变梁构成一个应变梁组，五号应变梁、八号应变梁和十二号应变梁构成第二个应变梁组，二号应变梁、三号应变梁和十号应变梁构成第三个应变梁组，六号应变梁、七号应变梁和十一号应变梁构成第四个应变梁组；

九号应变梁、十号应变梁、十一号应变梁和十二号应变梁一端都与受力台的内表面连接，九号应变梁的另一端与一号应变梁和四号应变梁的汇合点固定，十号应变梁的另一端与二号应变梁和三号应变梁的汇合点固定，十一号应变梁的另一端与六号应变梁和七号应变梁的汇合点固定，十二号应变梁的另一端与五号应变梁和八号应变梁的汇合点固定；

在一号应变梁、四号应变梁、五号应变梁、八号应变梁、三号应变梁、二号应变梁、六号应变梁和七号应变梁上分别单面粘贴R1应变片、R4应变片、R5应变片、R8应变片、R3应变片、R2应变片、R6应变片和R7应变片；