二维力测量传感器及测量方法技术

本发明专利技术公开一种二维力测量传感器及测量方法，其中，二维力测量传感器包括测力底座、承力件以及至少两个分力测量结构，承力件用以承载在测力面内或平行于所述测力面的待测二维力，每一分力测量结构具有两个连接部，其中之一连接部设于承力件，另一连接部设于测力底座，其中之一分力测量结构的两个连接部之间形成第一测力方向，用以测量第一单向力数值，另一分力测量结构的两个连接部之间形成与第一测力方向成夹角设置的第二测力方向，用以测量第二单向力数值，其中，根据第一测力方向、第一单向力数值、第二测力方向、第二单向力数值合成待测二维力，降低维间串扰的影响，提高了测量精度，便于快速获得测力面内的二维力。

【技术实现步骤摘要】
二维力测量传感器及测量方法
本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种二维力测量传感器及测量方法。
技术介绍
二维力测量传感器广泛应用于机器人、制造业、生物力学、航空航天、冶金、运输等行业，二维力测量传感器指的是一种能够同时测量两个方向上力或力矩分量的力传感器，目前二维力测量传感器主流是根据力学特性在一个弹性体上不同的部位贴有应变片来完成不同方向的力或力矩的测量，由于传感器在受到二维力作用时，其内部的应力分布非常复杂，一个方向受力引起的变形必定会影响到弹性体其它方向的变形，导致维间耦合问题很严重并难于解决，不便于测量二维力。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种二维力测量传感器及测量方法，旨在便于测量二维力。为了实现上述目的，本专利技术提出的一种二维力测量传感器，包括：测力底座；承力件，间隔所述测力底座设置，所述承力件的一截面为测力面，所述承力件用以承载在所述测力面内或平行于所述测力面的待测二维力；以及，至少两个分力测量结构，每一所述分力测量结构具有在所述测力面内相对的两个连接部，其中之一所述连接部设于所述承力件，另一所述连接部设于所述测力底座，其中之一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成第一测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第一测力方向分布的第一单向力数值，另一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成与所述第一测力方向成夹角设置的第二测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第二测力方向分布的第二单向力数值；其中，根据所述第一测力方向、所述第一单向力数值、所述第二测力方向、所述第二单向力数值合成所述待测二维力。可选地，至少一所述分力测量结构包括拉压力测量传感器，所述拉压力测量传感器的两个安装端对应为两个所述连接部。可选地，至少一所述分力测量结构包括销轴式测力结构，所述销轴式测力结构包括：传力杆，所述传力杆的两端部对应为两个所述连接部；以及，第一销轴式测力安装结构，包括相互转动配合的第一销轴式测力传感器以及第一安装孔，所述第一销轴式测力传感器以及所述第一安装孔中，其中之一设于所述传力杆的一端，另一设于所述测力底座。可选地，两个所述分力测量结构均包括所述销轴式测力结构；两个所述销轴式测力结构的传力杆的连接部均连接为一体。可选地，其中之一所述分力测量结构包括所述销轴式测力结构，另一所述分力测量结构包括：连接杆，与所述传力杆连接为一体，所述连接杆的一端为一所述连接部；承载杆，所述承载杆的一端与所述连接杆的另一端以转动副连接，所述承载杆的另一端为另一所述连接部；以及，第二销轴式测力安装结构，包括相互转动配合的第二销轴式测力传感器以及第二安装孔，所述第二销轴式测力传感器以及所述第二安装孔中，其中之一设于所述连接杆的转动端和/或所述承载杆的另一端，另一对应设于所述承载杆的转动端和/或所述测力底座。可选地，所述第一销轴式测力传感器与所述第一安装孔之间设有第一滚动轴承；和/或，所述第二销轴式测力传感器与所述第二安装孔之间设有第二滚动轴承。可选地，至少一所述分力测量结构包括应变式测力结构，所述应变式测力结构包括：第一弹力杆，所述第一弹力杆的两端部对应为两个所述连接部；以及，第一应变测量元件，设于所述第一弹力杆，且所述第一应变测量元件的形变方向与两个所述连接部之间的形成的测力方向相同。可选地，两个所述分力测量结构均包括所述应变式测力结构；两个所述应变式测力结构的第一弹力杆的连接部均连接为一体。可选地，其中之一所述分力测量结构包括所述应变式测力结构，另一所述应变式测力结构包括：第二弹力杆，与所述第一弹力杆连接为一体，所述第一弹力杆的一端为一所述连接部；以及，第三弹力杆，所述第二弹力杆的一端转动安装于所述第二弹力杆的另一端，所述第三弹力杆的另一端为另一所述连接部；第二应变测量元件，设于所述第二弹力杆和/或设于所述第三弹力杆，所述第二应变测量元件的形变方向与两个所述连接部之间的形成的测力方向相同。本专利技术还提供一种二维力测量方法，待测的二维力所处的平面为测力面，所述二维力测量方法包括如下步骤：将待测的二维力分解为所述测力面内沿至少两个呈夹角设置的测力方向的待测分力；测量所述至少两个待测分力的分力数值；根据所述至少两个测力方向以及对应的所述至少两个待测分力的分力数值合成所述测力面内的二维力。可选地，所述“根据所述至少两个测力方向以及对应的所述至少两个待测分力的分力数值合成所述测力面内的二维力”的步骤之后还包括：将所述测力面内的二维力分解为指定方向的分力。本专利技术提供的技术方案中，通过将待测的二维力分解为沿所述第一测力方向分布的第一单向力以及沿所述第二测力方向分布的第二单向力，通过所述分力测量结构分别测量第一单向力数值以及第二单向力数值，根据所述第一测力方向、所述第一单向力数值、所述第二测力方向、所述第二单向力数值合成所述待测二维力，即可测得所述二维力，如此设置，降低维间串扰的影响，提高了测量精度，便于快速获得所述测力面内的二维力，具有较好的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术提供的二维力测量传感器的一实施例的结构示意图；图2为本专利技术提供的二维力测量传感器的又一实施例的结构示意图；图3为本专利技术提供的二维力测量方法的一实施例的流程示意图；图4为本专利技术提供的二维力测量方法的又一实施例的流程示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100二维力测量传感器33承载杆1测力底座34第二销轴式测力安装结构2承力件341第二销轴式测力传感器3分力测量结构342第二安装孔3a销轴式测力结构343第二滚动轴承30传力杆3b应变式测力结构31第一销轴式测力安装结构35第一弹力杆311第一销轴式测力传感器36第一应变测量元件312第一安装孔37第二弹力杆313第一滚动轴承38第三弹力杆32连接杆39第二应变测量元件本专利技术目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维力测量传感器，其特征在于，包括：/n测力底座；/n承力件，间隔所述测力底座设置，所述承力件的一截面为测力面，所述承力件用以承载在所述测力面内或平行于所述测力面的待测二维力；以及，/n至少两个分力测量结构，每一所述分力测量结构具有在所述测力面内相对的两个连接部，其中之一所述连接部设于所述承力件，另一所述连接部设于所述测力底座，其中之一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成第一测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第一测力方向分布的第一单向力数值，另一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成与所述第一测力方向成夹角设置的第二测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第二测力方向分布的第二单向力数值；/n其中，根据所述第一测力方向、所述第一单向力数值、所述第二测力方向、所述第二单向力数值合成所述待测二维力。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维力测量传感器，其特征在于，包括：
测力底座；
承力件，间隔所述测力底座设置，所述承力件的一截面为测力面，所述承力件用以承载在所述测力面内或平行于所述测力面的待测二维力；以及，
至少两个分力测量结构，每一所述分力测量结构具有在所述测力面内相对的两个连接部，其中之一所述连接部设于所述承力件，另一所述连接部设于所述测力底座，其中之一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成第一测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第一测力方向分布的第一单向力数值，另一所述分力测量结构的两个所述连接部之间形成与所述第一测力方向成夹角设置的第二测力方向，用以测量所述待测二维力沿所述第二测力方向分布的第二单向力数值；
其中，根据所述第一测力方向、所述第一单向力数值、所述第二测力方向、所述第二单向力数值合成所述待测二维力。


2.如权利要求1所述的二维力测量传感器，其特征在于，至少一所述分力测量结构包括拉压力测量传感器，所述拉压力测量传感器的两个安装端对应为两个所述连接部。


3.如权利要求1所述的二维力测量传感器，其特征在于，至少一所述分力测量结构包括销轴式测力结构，所述销轴式测力结构包括：
传力杆，所述传力杆的两端部对应为两个所述连接部；以及，
第一销轴式测力安装结构，包括相互转动配合的第一销轴式测力传感器以及第一安装孔，所述第一销轴式测力传感器以及所述第一安装孔中，其中之一设于所述传力杆的一端，另一设于所述测力底座。


4.如权利要求3所述的二维力测量传感器，其特征在于，两个所述分力测量结构均包括所述销轴式测力结构；
两个所述销轴式测力结构的传力杆的连接部均连接为一体。


5.如权利要求3所述的二维力测量传感器，其特征在于，其中之一所述分力测量结构包括所述销轴式测力结构，另一所述分力测量结构包括：
连接杆，与所述传力杆连接为一体，所述连接杆的一端为一所述连接部；
承载杆，所述承载杆的一端与所述连接杆的另一端以转动副连接，所述承载杆的另一端为另一所述连接部；以及，
第二销轴式测力安装结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜本熹，
申请(专利权)人：武汉摩林翰机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42