一种光纤式力检测装置制造方法及图纸

本技术涉及力传感器技术领域，公开了一种光纤式力检测装置。包括上受力座、下受力座和3个测力分支；测力分支包括固定块、双边圆弧转动副、连接块、弹性体、弹性支架、光纤封装模块、光纤和下固定基座；连接块通过双边圆弧转动副分别与固定块和弹性体连接；弹性体为半弓形结构；弹性支架固定在弹性体之间；光纤封装模块上设有凹槽，通过柔性胶粘在弹性支架上；光纤固定在光纤封装模块的凹槽中；测力分支通过固定块和下固定基座分别与上受力座和下受力座连接；3个测力分支沿下受力座和上受力座周向均匀分布。本技术通过获取光纤弯曲时光强的变化信息，推算出施加在上受力座上力的大小，使其可以在强电磁干扰的环境下进行力的测量。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤式力检测装置，属于力传感器。

技术介绍

1、目前市场上已有的力检测装置多采用电磁技术，如应变式传感器，将电阻应变片粘贴在力感知结构弹性体表面，当弹性体在外力的作用下产生变形时，电阻应变片随之变形，从而改变电阻值，通过测量电阻值的变化情况推算出外力的大小。但是基于电磁技术进行力检测时，易受到外界强电磁环境的干扰，在某些场合中受到限制。光纤传感器具有抗电磁干扰能力强的优点，且光纤具有易弯曲性，对光纤进行特定的加工处理，可以使其在发生弯曲的同时改变光纤中传输光的光强，利用这一特性可以实现对力的检测。基于光纤技术进行力检测，可以克服电磁式力检测装置的不足。

技术实现思路

1、本技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种光纤式力检测装置，该光纤式力检测装置能在强电磁干扰的环境下进行六维力的检测。

2、为解决上述技术问题，本技术通过如下技术方案实现：

3、一种光纤式力检测装置，包括上受力座1、测力分支和下受力座24；所述测力分支的数量为3个；所述测力分支包括固定块2、连接块一3、连接块二4、双边圆弧转动副一5、双边圆弧转动副二6、双边圆弧转动副三7、双边圆弧转动副四8、弹性体一13、弹性体二14、弹性支架二9、弹性支架一10、光纤封装模块一11、光纤封装模块二12、柔性铰链一15、柔性铰链二16、光纤一19、光纤二18、驱动电路20、光源21、光电三极管22、信号处理系统23和下固定基座17；所述固定块2与上受力座1通过螺栓固定连接；所述连接块一3通过双边圆弧转动副三7与固定块2相连接；所述连接块一3通过双边圆弧转动副四8与弹性体一13相连接；所述弹性体一13为半弓形结构；所述弹性体一13的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体一13的b处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体一13上设有通孔；所述弹性支架一10通过粘合剂固定在弹性体一13半弓形结构之间；所述弹性支架一10的一侧为弧形结构；所述弹性支架一10为镂空结构；所述光纤封装模块一11通过柔性胶粘在弹性支架一10的弧形结构上；所述光纤封装模块一11中间设有凹槽；所述光纤一19上加工有光泄露区；所述光纤一19的光泄露区固定在光纤封装模块一11的凹槽中；所述柔性铰链一15的上下两端均加工有通孔；所述下固定基座17两端均设有通孔；所述柔性铰链一15上下两端通孔通过螺柱分别与弹性体一13的通孔和下固定基座17的通孔固定连接；所述连接块二4通过双边圆弧转动副一5与固定块2相连接；所述连接块二4通过双边圆弧转动副二6与弹性体二14连接；所述弹性体二14为半弓形结构；所述弹性体二14的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体二14的a处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体二14上设有通孔；所述弹性支架二9通过粘合剂固定在弹性体二14半弓形结构之间；所述弹性支架二9的一侧为弧形结构；所述弹性支架二9为镂空结构；所述光纤封装模块二12通过柔性胶粘在弹性支架二9弧形结构上；所述光纤封装模块二12中间设有凹槽；所述光纤二18上加工有光泄露区；所述光纤二18的光泄露区固定在光纤封装模块二12的凹槽中；所述柔性铰链二16的上下两端均加工通孔；所述柔性铰链二16上下两端的通孔通过螺柱分别与弹性体二14的通孔和下固定基座17的通孔固定连接；所述下固定基座17的两侧均设置有斜坡；所述下固定基座17两侧的斜坡上表面分别与弹性体一13的底边和弹性体二14的底边平行；所述下固定基座17通过螺栓固定在下受力座24上；所述光纤一19和光纤二18的两端分别连接光源21和光电三极管22；所述光源21与驱动电路20电性连接；所述光电三极管22与信号处理系统23电性连接。

4、所述连接块一3与连接块二4关于固定块2对称分布；所述双边圆弧转动副三7的方向与双边圆弧转动副一5的方向相同；所述双边圆弧转动副三7的方向与双边圆弧转动副四8的方向互相垂直；所述双边圆弧转动副一5的方向与双边圆弧转动副二6的方向互相垂直；所述弹性体一13与弹性体二14关于固定块2对称分布；所述柔性铰链一15与柔性铰链二16关于固定块2对称分布。

5、所述3个测力分支沿上受力座1和下受力座24周向均匀分布。

6、所述弹性体一13、弹性体二14、双边圆弧转动副一5、双边圆弧转动副二6、双边圆弧转动副三7、双边圆弧转动副四8、柔性铰链一15和柔性铰链二16均采用铝合金材料；所述弹性支架一10和弹性支架二9均采用橡胶材料；所述光纤封装模块一11和光纤封装模块二12均采用硅胶材料。

7、本技术的有益效果在于：本技术提供一种光纤式力检测装置，其受力单元采用3测力分支并联结构，将作用于上受力座的力分解到3个测力分支上，通过光纤传感器检测测力分支上力的大小，实现了基于光信号的力学检测，可在强电磁干扰及易燃易爆环境下实现力的测量。

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【技术保护点】

1.一种光纤式力检测装置，其特征在于，包括上受力座(1)、测力分支和下受力座(24)；所述测力分支的数量为3个；所述测力分支包括固定块(2)、连接块一(3)、连接块二(4)、双边圆弧转动副一(5)、双边圆弧转动副二(6)、双边圆弧转动副三(7)、双边圆弧转动副四(8)、弹性体一(13)、弹性体二(14)、弹性支架二(9)、弹性支架一(10)、光纤封装模块一(11)、光纤封装模块二(12)、柔性铰链一(15)、柔性铰链二(16)、光纤一(19)、光纤二(18)、驱动电路(20)、光源(21)、光电三极管(22)、信号处理系统(23)和下固定基座(17)；所述固定块(2)与上受力座(1)通过螺栓固定连接；所述连接块一(3)通过双边圆弧转动副三(7)与固定块(2)相连接；所述连接块一(3)通过双边圆弧转动副四(8)与弹性体一(13)相连接；所述弹性体一(13)为半弓形结构；所述弹性体一(13)的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体一(13)的B处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体一(13)上设有通孔；所述弹性支架一(10)通过粘合剂固定在弹性体一(13)半弓形结构之间；所述弹性支架一(10)的一侧为弧形结构；所述弹性支架一(10)为镂空结构；所述光纤封装模块一(11)通过柔性胶粘在弹性支架一(10)的弧形结构上；所述光纤封装模块一(11)中间设有凹槽；所述光纤一(19)上加工有光泄露区；所述光纤一(19)的光泄露区固定在光纤封装模块一(11)的凹槽中；所述柔性铰链一(15)的上下两端均加工有通孔；所述下固定基座(17)两端均设有通孔；所述柔性铰链一(15)上下两端通孔通过螺柱分别与弹性体一(13)的通孔和下固定基座(17)的通孔固定连接；所述连接块二(4)通过双边圆弧转动副一(5)与固定块(2)相连接；所述连接块二(4)通过双边圆弧转动副二(6)与弹性体二(14)连接；所述弹性体二(14)为半弓形结构；所述弹性体二(14)的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体二(14)的A处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体二(14)上设有通孔；所述弹性支架二(9)通过粘合剂固定在弹性体二(14)半弓形结构之间；所述弹性支架二(9)的一侧为弧形结构；所述弹性支架二(9)为镂空结构；所述光纤封装模块二(12)通过柔性胶粘在弹性支架二(9)弧形结构上；所述光纤封装模块二(12)中间设有凹槽；所述光纤二(18)上加工有光泄露区；所述光纤二(18)的光泄露区固定在光纤封装模块二(12)的凹槽中；所述柔性铰链二(16)的上下两端均加工通孔；所述柔性铰链二(16)上下两端的通孔通过螺柱分别与弹性体二(14)的通孔和下固定基座(17)的通孔固定连接；所述下固定基座(17)的两侧均设置有斜坡；所述下固定基座(17)两侧的斜坡上表面分别与弹性体一(13)的底边和弹性体二(14)的底边平行；所述下固定基座(17)通过螺栓固定在下受力座(24)上；所述光纤一(19)和光纤二(18)的两端分别连接光源(21)和光电三极管(22)；所述光源(21)与驱动电路(20)电性连接；所述光电三极管(22)与信号处理系统(23)电性连接。

2.根据权利要求1所述的光纤式力检测装置，其特征在于，所述连接块一(3)与连接块二(4)关于固定块(2)对称分布；所述双边圆弧转动副三(7)的方向与双边圆弧转动副一(5)的方向相同；所述双边圆弧转动副三(7)的方向与双边圆弧转动副四(8)的方向互相垂直；所述双边圆弧转动副一(5)的方向与双边圆弧转动副二(6)的方向互相垂直；所述弹性体一(13)与弹性体二(14)关于固定块(2)对称分布；所述柔性铰链一(15)与柔性铰链二(16)关于固定块(2)对称分布。

3.根据权利要求1所述的光纤式力检测装置，其特征在于，所述3个测力分支沿上受力座(1)和下受力座(24)周向均匀分布。

4.根据权利要求1所述的光纤式力检测装置，其特征在于，所述弹性体一(13)、弹性体二(14)、双边圆弧转动副一(5)、双边圆弧转动副二(6)、双边圆弧转动副三(7)、双边圆弧转动副四(8)、柔性铰链一(15)和柔性铰链二(16)均采用铝合金材料；所述弹性支架一(10)和弹性支架二(9)均采用橡胶材料；所述光纤封装模块一(11)和光纤封装模块二(12)均采用硅胶材料。

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【技术特征摘要】

1.一种光纤式力检测装置，其特征在于，包括上受力座(1)、测力分支和下受力座(24)；所述测力分支的数量为3个；所述测力分支包括固定块(2)、连接块一(3)、连接块二(4)、双边圆弧转动副一(5)、双边圆弧转动副二(6)、双边圆弧转动副三(7)、双边圆弧转动副四(8)、弹性体一(13)、弹性体二(14)、弹性支架二(9)、弹性支架一(10)、光纤封装模块一(11)、光纤封装模块二(12)、柔性铰链一(15)、柔性铰链二(16)、光纤一(19)、光纤二(18)、驱动电路(20)、光源(21)、光电三极管(22)、信号处理系统(23)和下固定基座(17)；所述固定块(2)与上受力座(1)通过螺栓固定连接；所述连接块一(3)通过双边圆弧转动副三(7)与固定块(2)相连接；所述连接块一(3)通过双边圆弧转动副四(8)与弹性体一(13)相连接；所述弹性体一(13)为半弓形结构；所述弹性体一(13)的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体一(13)的b处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体一(13)上设有通孔；所述弹性支架一(10)通过粘合剂固定在弹性体一(13)半弓形结构之间；所述弹性支架一(10)的一侧为弧形结构；所述弹性支架一(10)为镂空结构；所述光纤封装模块一(11)通过柔性胶粘在弹性支架一(10)的弧形结构上；所述光纤封装模块一(11)中间设有凹槽；所述光纤一(19)上加工有光泄露区；所述光纤一(19)的光泄露区固定在光纤封装模块一(11)的凹槽中；所述柔性铰链一(15)的上下两端均加工有通孔；所述下固定基座(17)两端均设有通孔；所述柔性铰链一(15)上下两端通孔通过螺柱分别与弹性体一(13)的通孔和下固定基座(17)的通孔固定连接；所述连接块二(4)通过双边圆弧转动副一(5)与固定块(2)相连接；所述连接块二(4)通过双边圆弧转动副二(6)与弹性体二(14)连接；所述弹性体二(14)为半弓形结构；所述弹性体二(14)的底边与水平面存在一定夹角；所述弹性体二(14)的a处设有单边圆弧柔性铰链；所述弹性体二(14)上设有通孔；所述弹性支架二(9)通过粘合剂固定在弹性体二(14)半弓...

【专利技术属性】
技术研发人员：狄海廷，刘轲，黎昌明，刘永旺，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：新型
国别省市：