專利名稱：一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，可以廣泛應(yīng)用于碰撞位置檢測(cè)，尤其適用于煙霧、粉塵或污水等惡劣環(huán)境、要求檢測(cè)速度快的場(chǎng)合，是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠的碰撞位置檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
在使用機(jī)械手自動(dòng)捕獲煙霧、粉塵或污水等惡劣環(huán)境中目標(biāo)物體時(shí)，需要知道目標(biāo)物體的位置。為了檢出目標(biāo)物體的位置，目前主要使用探桿伸向目標(biāo)物體，在探桿上安裝接近開(kāi)關(guān)陣列、霍爾開(kāi)關(guān)陣列或光電開(kāi)關(guān)陣列，或沿探桿軸線方向安裝磁致伸縮傳感器等方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。前三者存在的共同問(wèn)題是元件多、連線多，可靠性差、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。除此之外，若使用電磁式接近開(kāi)關(guān)陣列，則需要在目標(biāo)物體上安裝金屬片；若使用霍爾開(kāi)關(guān)陣列， 則需要在目標(biāo)物體上安裝磁性材料；若使用光電開(kāi)關(guān)陣列，則需要環(huán)境的透光性較好。若沿探桿安裝磁致伸縮傳感器，則目標(biāo)物體上需要安裝一個(gè)專用的磁環(huán)，并且只有物體的磁環(huán)部分碰觸到探桿時(shí)才能檢測(cè)出目標(biāo)物體的橫向位置。總之，前述的各種碰觸位置檢測(cè)方法， 因受到各種各樣的限制，使用起來(lái)非常不便，適用范圍極其有限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提出了一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，以滿足煙霧、粉塵或污水等惡劣的工作環(huán)境、檢測(cè)速度要求高的場(chǎng)合進(jìn)行碰撞位置檢測(cè)。是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠的碰撞位置檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)結(jié)合附圖1、2進(jìn)行說(shuō)明如下如圖1所示，在探桿1的兩端通過(guò)兩個(gè)鉸3、4連接兩個(gè)拉壓力傳感器5、6，左側(cè)的拉壓力傳感器5直接與基礎(chǔ)2連接，右側(cè)的拉壓力傳感器6通過(guò)一個(gè)鉸7與基礎(chǔ)2連接。傳感器5、6傳出的力信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線8，傳向測(cè)量裝置9，以測(cè)出剛性物體10的碰撞位置。如圖2所示，設(shè)剛性物體10碰觸探桿的位置距離3、4鉸中心的距離分別為13、14， 剛性物體10碰觸探桿的力為P，3、4鉸上承受的反向支撐力分別為F3、F4，則根據(jù)杠桿原理
L F4
有關(guān)系式71 = f。在探桿3、4鉸中心距離L 一定的情況下，根據(jù)上面公式可以計(jì)算出探桿 h F3
受到碰觸的位置。本實(shí)用新型所涉及的基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，可適用于煙霧、粉塵或污水等惡劣環(huán)境下碰撞位置的檢測(cè)，其檢測(cè)速度快、簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠、應(yīng)用范圍廣、維修方便。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本實(shí)用新型的受力分析圖；圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖；[0011]圖4是實(shí)施例中用于測(cè)力的應(yīng)變片的貼片方法；圖5是實(shí)施例電器原理圖。圖中1-探桿 1'-方板的上邊緣 2-基礎(chǔ) 2'-方板 3-左上支撐鉸 3'-左上薄壁柔性鉸 4-右上支撐鉸 4'-右上薄壁柔性支撐鉸 5-左側(cè)力傳感器 6-右側(cè)力傳感器 7-右下支撐鉸 7'-右下薄壁柔性支撐鉸 8-導(dǎo)線 9-測(cè)量裝置 10-剛性碰撞物 11-第一應(yīng)變片 12-第二應(yīng)變片 13-第三應(yīng)變片 14-第四應(yīng)變片 15-第五應(yīng)變片16-第六應(yīng)變片17-第七應(yīng)變片18-第八應(yīng)變片19、20_第一、二、三、 四應(yīng)變片構(gòu)成的惠斯頓電橋的差動(dòng)輸出線21、22_第五、六、七、八應(yīng)變片構(gòu)成的惠斯頓電橋的差動(dòng)輸出線23、24_差動(dòng)放大電路25-A/D轉(zhuǎn)換器26-中央處理器(CPU) 27-顯不電路
具體實(shí)施方式
一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置實(shí)施例。參見(jiàn)附圖3，目標(biāo)物體10觸碰由方板2'做成的檢測(cè)裝置的前邊緣1'。方板2'上開(kāi)有A、B、C孔，三個(gè)孔通過(guò)一個(gè)τ形的縫隙連起來(lái)。其中Α、Β孔靠近方板2'的上邊緣，使得方板2'上邊緣的薄壁處成為左右上薄壁柔性鉸3'、4'，起到柔性鉸的作用，相當(dāng)于圖1中的左右上支撐鉸3、4，而方板2'的前邊緣相當(dāng)于探桿1 ；孔C靠近方板2'的下邊緣，此孔與邊緣的薄壁處成為右下薄壁柔性鉸7'，起到柔性鉸的作用，相當(dāng)于圖1中的右下支撐鉸7。參見(jiàn)圖4，在A孔的上極點(diǎn)與下極點(diǎn)處各貼二個(gè)應(yīng)變片，即第一應(yīng)變片11、第二應(yīng)變片12與第三應(yīng)變片13、第四應(yīng)變片14， 貼法參閱圖4，以構(gòu)成圖5中左側(cè)的惠斯頓電橋，左側(cè)的惠斯頓電橋相當(dāng)于圖1中的左側(cè)力傳感器5 ；在B孔的上極點(diǎn)與下極點(diǎn)處各貼二個(gè)應(yīng)變片，即第五應(yīng)變片15、第六應(yīng)變片16與第七應(yīng)變片17、第八應(yīng)變片18，貼法與A孔同，以構(gòu)成圖5中右側(cè)的惠斯頓電橋，右側(cè)的惠斯頓電橋相當(dāng)于圖1中的右側(cè)力傳感器6。兩個(gè)電橋的輸出接測(cè)量電路9。其中左側(cè)的惠斯頓電橋的差動(dòng)輸出通過(guò)導(dǎo)線19、20接測(cè)量裝置9中的差動(dòng)放大器23 ；右側(cè)的惠斯頓電橋的差動(dòng)輸出通過(guò)導(dǎo)線19、20接測(cè)量裝置9中差動(dòng)放大器M ；兩個(gè)差動(dòng)放大器的輸出接A/D 轉(zhuǎn)換器25，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳入中央處理器(CPU06進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果輸出到顯示裝置27顯不。下面介紹一下中央處理器(CPU06中的計(jì)算方法。參閱圖2，設(shè)剛性物體10碰觸探桿的位置距離左右上支撐鉸3、4中心的距離分別為13、14，左右上支撐鉸3、4上承受的反
L F4
向支撐力分別*F3、F4，則根據(jù)杠桿原理有關(guān)系式f = ^成立。在探桿1的左右上支撐鉸3、
4中心距離L 一定的情況下，根據(jù)上面公式可以計(jì)算出探桿碰觸剛性目標(biāo)物體的位置。以上所述的實(shí)施例，只是本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本申請(qǐng)技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，其特征在于，包括探桿(1)、其兩端通過(guò)左右上支撐鉸(3、4)連接的左右側(cè)力傳感器(5、6)和測(cè)量裝置(9)，左側(cè)力傳感器( 直接與基礎(chǔ)⑵連接，右側(cè)力傳感器(6)通過(guò)右下支撐鉸(7)與基礎(chǔ)⑵連接，左右力傳感器(5、6) 傳出的力信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(8)傳向測(cè)量裝置(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述基礎(chǔ)(2)采用一塊方板議)，其上開(kāi)有通過(guò)一個(gè)τ形的縫隙連起來(lái)A、B、C孔，其中A、B孔靠近方板議)的上邊緣，C孔靠近方板議)的下邊緣，使得方板議)的上邊緣的薄壁處成為左右上薄壁柔性鉸(3‘、4')，方板O')的下邊緣的薄壁處成為右下薄壁柔性鉸(7')，而方板O')的上邊緣(I')相當(dāng)于探桿(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，其特征在于，所述左右側(cè)力傳感器(5、6)分別由惠斯頓電橋構(gòu)成，惠斯頓電橋由在A、B孔的上極點(diǎn)與下極點(diǎn)處各貼二個(gè)應(yīng)變片構(gòu)成，兩個(gè)惠斯頓電橋的輸出端接測(cè)量裝置(9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)剛性物體碰向一探桿時(shí)的碰撞位置。檢測(cè)裝置由探桿和鉸支在其兩端的2個(gè)力傳感器及測(cè)量電路構(gòu)成。當(dāng)剛性碰撞物體(圓柱或刃形物等)撞向橫梁時(shí)，其撞擊力傳向簡(jiǎn)支的2個(gè)力傳感器，通過(guò)檢測(cè)傳感器的撞擊力，根據(jù)杠桿原理，即兩個(gè)力傳感器受到的撞擊力和碰撞位置距兩支點(diǎn)之間的距離成反比，即可計(jì)算出碰撞位置。本實(shí)用新型所涉及的基于力傳感的碰撞位置檢測(cè)裝置，可適用于煙霧、粉塵或污水等惡劣環(huán)境下碰撞位置的檢測(cè)，其檢測(cè)速度快、簡(jiǎn)單、實(shí)用、可靠、應(yīng)用范圍廣、維修方便。
文檔編號(hào)G01B7/00GK202153128SQ20112027867
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者趙丁選 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)