[发明专利]基于3D打印和Flex传感技术的位移传感系统和方法

权利要求书

1.一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，包括薄板、第一杆件、第二杆件、盒子和封装杆，其特征在于，所述第一杆件的一端与薄板的中心位置相连，另一端设置有铰，所述第一杆件设置有铰的一端位于所述盒子内，所述第二杆件穿过所述铰，两端之间安装在盒子上与所述铰在同一平面内的槽内；所述铰还与封装杆的一端相连，所述封装杆的另一端通过铰链固定在盒子的内壁上，所述封装杆内封装有Flex弯曲传感器；所述封装杆采用两种材料打印而成，其中，位于上层的材料在中间设置缝且预留有用于安装所述Flex弯曲传感器的槽，位于下层的材料通长布置；所述位于上层的材料硬度高于位于下层的材料。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，其特征在于，所述Flex弯曲传感器通过3D打印技术直接打印到预留的槽内。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，其特征在于，所述薄板和第一杆件通过3D打印的方式打印成一体。

4.根据权利要求1所述的基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感系统，其特征在于，所述盒子内还设置有蓝牙发射器，所述蓝牙发射器与所述Flex弯曲传感器无线连接。

5.一种基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感方法，其特征在于，采用如权利要求1-4任一所述的位移传感系统，包括以下步骤：

(1)根据检测的对象对Flex弯曲传感器的尺寸设计，并按照设计进行3D打印，打印完成后进行组装，最后进行封装保护，并带到检测点；

(2)通过无线模块建立数据采集器与数据接收终端的无线连接；

(3)通过标定实验得出转角和Flex弯曲传感器数据之间的关系：根据Flex弯曲传感器示数随时间变化图，利用标定实验得出的Flex弯曲传感器示数与角度关系，通过几何推导找出位移与角度的关系，从而得到Flex弯曲传感器与位移的直接关系，从而完成测量。

6.根据权利要求5所述的基于3D打印和Flex弯曲传感技术的位移传感方法，其特征在于，所述步骤(3)具体为：

(31)令初始状态下封装杆的长度为2l₁，最高点离最低点的竖向距离为l₂，两翼初始夹角为θ₂；Flex弯曲传感器安装完成后，施加一个位移s，由于位移s相对于缝的竖向位移大很多，因此假设竖向位移不变，仍然为l₂，夹角则变为θ₁，那么则

(32)标定实验，由于Flex弯曲传感器只有一处发生弯曲，故其示数和角度满足函数关系式Δθ＝f(x)，f(x)为通过标定实验得出转角和Flex弯曲传感器数据之间的关系；

(33)得出采集的数据与位移之间的关系：