[实用新型]可测两个法向力大小及分布的检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体是指力分布测量的传感器。

背景技术

现有技术中，力传感器的种类很多，主要有压阻式、电容式、压电式等。不同的力传感器具有不同的优缺点，具有代表性的是stewart六维力传感器，可以进行六维力的测量。而对于同一平面的多个不确定的力的测量，目前主要的方法是在这个平面上黏附多个微小的压力传感器来确定多个力的分布位置和大小。压力分布测量传感器的典型代表有采用电容传感技术的Xsensor压力测量系统、采用压阻传感技术的Tekscan压力分布测量系统和采用压电电阻压力传感技术的FSA(Force Sensing Array)压力测试系统，这些传感器都需要由成千个微小压力传感器组成，每个传感器单元只能测一个法向力的大小，位置精度由各个传感器单元的面积决定，而当位置精度要求越高，微小压力传感器单元的体积必须越小，成本更高，同时，这类传感器对于切向力无法进行测量。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可测两个法向力大小及分布的检测装置，以便能够通过测量获得作用在平板上两个法向力的大小和位置，并能更进一步地获得作用在平板上的切向力的大小和方向。

本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案：

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点是：在所述平板的底部设置结构相同的四个支撑梁，包括第一梁、第二梁、第三梁和第四梁；所述四个支撑梁关于平板中心呈十字对称，支撑梁的首端呈竖向与平板固定连接，支撑梁的末端为固定端；在所述支撑梁上设有应变片，根据应变片的检测信号计算获得平板上所受两个法向力的大小与分布。

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点也在于：在所述检测装置上建立三维坐标系，以平板的底面中心为坐标原点，第一梁和第二梁处在X轴向上，第三梁和第四梁处在Y轴向，沿平板的厚度方向为Z轴向；在所述第一梁和第二梁上沿Y轴向设置有双通孔，在所述第三梁和第四梁上沿X轴向设置有双通孔；所述双通孔是指相互平行的两只单通孔相连通，所述两只单通孔分别是近支撑梁首端的首端孔和近支撑梁末端的末端孔。

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点也在于：

设置在支撑梁上的应变片是分处在对应于首端孔和末端孔的中心线所在位置的支撑梁的下表面和上表面，包括：

第一梁上，对应于首端孔中心线位置在第一梁的下表面和上表面分别设置应变片R11和R12；第一梁上，对应于末端孔中心线位置在第一梁的下表面和上表面分别设置应变片R13和R14；

第二梁上，对应于首端孔中心线位置在第二梁的下表面和上表面分别设置应变片R21和R22；第二梁上，对应于末端孔中心线位置在第二梁的下表面和上表面分别设置应变片R23和R24；

第三梁上，对应于首端孔中心线位置在第三梁的下表面和上表面分别设置应变片R31和R32；第三梁上，对应于末端孔中心线位置在第三梁的下表面和上表面分别设置应变片R33和R34；

第四梁上，对应于首端孔中心线位置在第四梁的下表面和上表面分别设置应变片R41和R42；第四梁上，对应于末端孔中心线位置在第四梁的下表面和上表面分别设置应变片R43和R44；

所述应变片R11、R12、R13和R14，以及应变片R21、R22、R23和R24沿X轴向粘贴；

所述应变片R31、R32、R33和R34，以及应变片R41、R42、R43和R44沿Y轴向粘贴；

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点也在于：

所述支撑梁是由径向梁在首端与周向梁呈“T”连接组成，双通孔设置在径向梁上，周向梁的两端呈竖向与平板固定连接，在所述周向梁的两端对称设置一对首端Z向通孔(6)，所述一对首端Z向通孔(6)分别是处在周向梁左端的左端Z向通孔和处在周向梁右端的右端Z向通孔，所述周向梁分别是：

位于第一梁的首端的第一周向梁；

位于第二梁的首端的第二周向梁；

位于第三梁的首端的第三周向梁；

位于第四梁的首端的第四周向梁；

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点也在于：在各径向梁的末端设置一末端Z向通孔。

本实用新型可测两个法向力大小及分布的检测装置的结构特点也在于：在各径向梁的末端设置一段浮动梁，所述浮动梁与径向梁在同一直线上，并且浮动梁的宽度小于径向梁的宽度，形成径向梁的细颈部。