关节双向弯曲测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了涉及测量装置技术领域的关节双向弯曲测量装置，解决了无法测量关节双向弯曲程度的问题。其技术方案要点为：包括电流式双向弯曲传感器、弹性基座、驱动器和数据采集处理器，驱动器包括传感器接口、信息发布接口和原始数据处理模块，数据采集处理器包括信息采集交换接口、数据处理与可视化模块。电流式双向弯曲传感器固定安装于弹性基座，电流式双向弯曲传感器包括光发射组件、光接收组件和光导元件。光导元件的光通量与光导元件的双向弯曲程度一一对应，根据输出电流判断被测物的双向弯曲程度，实现能够对物体关节的双向弯曲进行大时段自动化实时在线监测的功能。

Joint Bidirectional Bending Measuring Device

【技术实现步骤摘要】
关节双向弯曲测量装置
本专利技术涉及测量装置
，特别涉及关节双向弯曲测量装置。
技术介绍
关节的弯曲通常归结为单一自由度测量问题，显然，许多关节在某一自由度上的弯曲是双向的，例如手腕可以抬起与下垂，甚至许多人的某些手指关节是可以向上弯曲的。随着运动生理学、动物学、康复医学等学科的发展，对关节双向弯曲测量提出了更高的要求。关节双向弯曲应用的场景非常广泛，如生物学、动物学、康复医学、机器人和飞行器等不同的学科领域，并且，关节双向弯曲的应用范围包括且不限于上述学科领域中。目前针对单向弯曲角度的测量方案有电阻传感式测量方案，但传统电阻传感式的测量方案无法测量关节双向弯曲程度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供关节双向弯曲测量装置，具有能够测量物体关节双向弯曲程度的优点。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：关节双向弯曲测量装置，包括电流式双向弯曲传感器、弹性基座、驱动器和数据采集处理器，所述驱动器与数据采集处理器通讯连接，所述驱动器与电流式双向弯曲传感器电性连接，电流式双向弯曲传感器固定安装于弹性基座上，所述电流式双向弯曲传感器包括光发射组件、光接收组件和具有柔性的光导元件，所述光导元件弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件和光接收组件分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件包括发光元件，所述光接收组件包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处，光导元件包括导光件本体，导光件本体为折射率大于1且具有柔性的材料，导光件本体包括至少1个单位长度段；在单位长度段内：导光件本体设有光线逸散槽和回音壁阻断槽，光线逸散槽和回音壁阻断槽均沿导光件本体的长度方向延伸，光线逸散槽深度小于导光件本体宽度的1/20，回音壁阻断槽的深度不超过光线逸散槽的深度，光线逸散槽内表面积不小于回音壁阻断槽内表面积的4倍，导光件本体的至少1处横截面中心位于光线逸散槽表面几何中心与回音壁阻断槽表面几何中心的连线上。进一步的：所述数据采集处理器包括信息采集交换接口、数据处理与可视化模块，所述信息采集交换接口与驱动器通讯连接。进一步的：所述驱动器包括传感器接口、信息发布接口和原始数据处理模块，所述传感器接口和信息发布接口均与原始数据处理模块电性连接，所述光发射组件和光接收组件均与传感器接口电性连接，所述信息发布接口与信息采集交换接口通讯连接，所述传感器接口用于完成驱动电流式双向弯曲传感器并采集电流式双向弯曲传感器输出的功能。进一步的：信息发布接口与信息采集交换接口之间通过有线数据连接或无线数据连接。进一步的：所述原始数据处理模块用于控制传感器接口、信息发布接口，并用于对电流式双向弯曲传感器进行初始化、对相关的数据流进行预处理、保存。进一步的：所述弹性基座为具有充分弹性的空心柱状物体，所述弹性基座用于佩戴至被测物体之上并充分包裹被测物体，被测物体带动弹性基座正向弯曲时电流式双向弯曲传感器与弹性基座同步正向弯曲，被测物体带动弹性基座反向弯曲时电流式双向弯曲传感器与弹性基座同步反向弯曲。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：光导元件在双向弯曲过程中光通量的变化具有单调性，因此可使得光导元件的光通量与光导元件的双向弯曲程度一一对应，从而使得光接收组件发出的传感器输出电流与光导元件的双向弯曲程度一一对应。根据不同的传感器输出电流，从而能判断光导元件和被测物的双向弯曲程度，实现能够对物体关节的双向弯曲进行大时段自动化实时在线监测的功能。还可以将数据保存下来，做进一步的诊断。采用了电流驱动、电流输出的电流式双向弯曲传感器与驱动方案，且输出电流与弯曲方向、弯曲程度一一对应，使得该装置具有良好的适配性，测量成本非常低，测量过程中产生的计算量也非常低，降低了整体制造成本。驱动器可以根据实际需求调节驱动电流，使得每一个电流式双向弯曲传感器在自然伸直状态时的输出值是一致的，对电流式双向弯曲传感器进行自动归零初始化，在驱动传感器时直接达到消弭传感器个体差异的目的。所述关节双向弯曲测量装置在开发完成后，在使用过程中无需再调整电路参数，就可以适配不同型号的电流式双向弯曲传感器。通过信息采集交换接口与驱动器通讯连接，从而可通过信息采集交换接口接收来自驱动器的测量数据，同时也能通过信息采集交换接口向驱动器发出控制指令。数据处理与可视化模块用于控制信息采集交换接口，并获取数据进行处理和/或显示。附图说明图1是本实施例中关节双向弯曲测量装置的系统框图；图2是本实施例中光线逸散槽和回音壁阻断槽的剖视图；图3是本实施例中光导元件自然伸直状态时的光路示意图；图4是本实施例中光导元件向靠近回音壁阻断槽一侧弯曲时的光路示意图；图5是本实施例中光导元件向靠近光线逸散槽一侧弯曲时的光路示意图；图6是本实施例中弹性基座自然伸直状态时的结构示意图；图7是本实施例中弹性基座正向弯曲时的结构示意图；图8是本实施例中弹性基座反向弯曲时的结构示意图；图9是本实施例中原始数据处理模块的电路连接示意图；图10是本实施例中传感器接口的电路连接示意图；图11是本实施例中信息发布接口的电路连接示意图。附图标记：11、导光件本体；12、光线逸散槽；13、回音壁阻断槽；14、包层；15、第一连接件；16、第二连接件；21、光发射组件；22、光接收组件；23、弹性基座。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。实施例：关节双向弯曲测量装置，如图1所示，包括电流式双向弯曲传感器、弹性基座23、驱动器、数据采集处理器。电流式双向弯曲传感器与驱动器电性连接，驱动器与数据采集处理器通讯连接。数据采集处理器包括信息采集交换接口、数据处理与可视化模块。数据处理与可视化模块用于控制信息采集交换接口，并获取数据进行处理或显示。在本实施例中，数据采集处理器为PC机，但是采用嵌入式系统、手机、平板电脑等方案来构成数据采集处理器同样在本专利保护范围内。驱动器包括传感器接口、信息发布接口、原始数据处理模块。原始数据处理模块用于控制传感器接口、信息发布接口的数据流，并用于对传感器进行自动归零初始化和对相关的数据流进行预处理、保存。传感器接口与电流式双向弯曲传感器的输入端和输出端电性连接，用于驱动电流式双向弯曲传感器并采集电流式双向弯曲传感器输出的功能。信息发布接口与信息采集交换接口之间可采用有线数据连接或无线数据连接，在本实施例中信息发布接口与信息采集交换接口之间通过有线数据连接。为数据采集处理器提供传感器数据，并与数据采集处理器交换控制信息、命令信息等其他数据信息。如图2至图5所示，电流式双向弯曲传感器包括光发射组件21、光接收组件22和具有柔性的光导元件，光导元件折射率大于1，在本实施例中光导元件为光纤。光发射组件21与驱动电流输出端电性连接，光接收组件22与传感器输出电流接收端电性连接。光导元件向单一方向弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，光发射组件21和光接收组件22分别固定的安装于光导元件的两端，光发射组件21包括发光元件，光接收组件22包括光接收元件，发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处。发光元件为发光量与驱动电流成正比关系的有源发光器件。发光元件为发光二极管。光接收元件为在电源电压不变的情况下传感器输出电流与光接收元件表面接收到的光通量成正比关系的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.关节双向弯曲测量装置，其特征在于：包括电流式双向弯曲传感器、弹性基座(23)、驱动器和数据采集处理器，所述驱动器与数据采集处理器通讯连接，所述驱动器与电流式双向弯曲传感器电性连接，电流式双向弯曲传感器固定安装于弹性基座(23)上，所述电流式双向弯曲传感器包括光发射组件(21)、光接收组件(22)和具有柔性的光导元件，所述光导元件弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件(21)和光接收组件(22)分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件(21)包括发光元件，所述光接收组件(22)包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处，光导元件包括导光件本体(11)，导光件本体(11)为折射率大于1且具有柔性的材料，导光件本体(11)包括至少1个单位长度段；在单位长度段内：导光件本体(11)设有光线逸散槽(12)和回音壁阻断槽(13)，光线逸散槽(12)和回音壁阻断槽(13)均沿导光件本体(11)的长度方向延伸，光线逸散槽(12)深度小于导光件本体(11)宽度的1/20，回音壁阻断槽(13)的深度不超过光线逸散槽(12)的深度，光线逸散槽(12)内表面积不小于回音壁阻断槽(13)内表面积的4倍，导光件本体(11)的至少1处横截面中心位于光线逸散槽(12)表面几何中心与回音壁阻断槽(13)表面几何中心的连线上。...

【技术特征摘要】
1.关节双向弯曲测量装置，其特征在于：包括电流式双向弯曲传感器、弹性基座(23)、驱动器和数据采集处理器，所述驱动器与数据采集处理器通讯连接，所述驱动器与电流式双向弯曲传感器电性连接，电流式双向弯曲传感器固定安装于弹性基座(23)上，所述电流式双向弯曲传感器包括光发射组件(21)、光接收组件(22)和具有柔性的光导元件，所述光导元件弯曲过程中光导元件的光通量的变化具有单调性，所述光发射组件(21)和光接收组件(22)分别固定的安装于光导元件的两端，所述光发射组件(21)包括发光元件，所述光接收组件(22)包括光接收元件，所述发光元件和光接收元件分别位于光导元件的两端处，光导元件包括导光件本体(11)，导光件本体(11)为折射率大于1且具有柔性的材料，导光件本体(11)包括至少1个单位长度段；在单位长度段内：导光件本体(11)设有光线逸散槽(12)和回音壁阻断槽(13)，光线逸散槽(12)和回音壁阻断槽(13)均沿导光件本体(11)的长度方向延伸，光线逸散槽(12)深度小于导光件本体(11)宽度的1/20，回音壁阻断槽(13)的深度不超过光线逸散槽(12)的深度，光线逸散槽(12)内表面积不小于回音壁阻断槽(13)内表面积的4倍，导光件本体(11)的至少1处横截面中心位于光线逸散槽(12)表面几何中心与回音壁阻断槽(13)表面几何中心的连线上。2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：于维佳，李思，潘羽，赵新凯，袁君丽，
申请(专利权)人：呜啦啦广州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44