阅读说明：本技术 一种无源二维码载荷传感器及其制备方法 (A kind of passive two-dimensional code load transducer and preparation method thereof ) 是由 郭和平 谷荣祥 于 2019-08-08 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器,所述传感器包括：固定部,所述固定部与一工作面固定连接；测量部,所述测量部为具有弹力的弹性体,与所述固定部固定连接,且所述测量部伸出所述工作面之外,所述测量部包括：载荷盘,所述载荷盘位于所述测量部受载荷变形量最大部位的外表面；二维码,所述二维码位于所述测量部变形量最大的部位；其中,所述载荷盘通过受到外力,使所述弹性体产生形变,从而使所述二维码产生形变。解决了现有技术中的传感器需要外接电源,需要通电预热,导致测量效率低下的技术问题,达到了载荷传感器无电源工作,提高载荷传感器的稳定性,同时降低成本的技术效果。(The embodiment of the invention provides a kind of passive two-dimensional code load transducer, the sensor includes: fixed part, and the fixed part is fixedly connected with a working face；Measurement portion, the measurement portion is springy elastomer, is fixedly connected with the fixed part, and the measurement portion is stretched out except the working face, the measurement portion includes: load disk, and the load disk is located at the outer surface at measurement portion deflection maximum loaded position；Two dimensional code, the two dimensional code are located at the maximum position of measurement portion deflection；Wherein, the load disk is by making the elastomer generate deformation by external force, so that the two dimensional code be made to generate deformation.It solves sensor in the prior art and needs external power supply, need to be powered preheating, leads to the technical problem that measurement efficiency is low, has reached the work of load transducer non-transformer, has improved the stability of load transducer, while reducing the technical effect of cost.)

一种无源二维码载荷传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种无源二维码载荷传感器及其制备方法。

背景技术

传统载荷传感器一般由弹性体、绝缘体、应变计、电源等四部分给组成。工作时，重量(或力)F首先作用在弹性体上，使弹性体发生形变，这个形变通绝缘体传递给应变计，应变计发生形变，引起应变计惠斯通电桥阻值的变化，给应变计加上合适的电压，进而在输出端产生一个电压差(压力输出电信号)，这个电压差和作用在弹性体上的重量(或力)F成正比关系。

但本发明申请人在实现本发明实施例中技术方案的过程中，发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

现有技术中的传感器需要外接电源，需要通电预热，通过绝缘体传递压力，导致测量效率低下的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，用以解决现有技术中的传感器需要外接电源，需要通电预热，通过绝缘体传递压力，导致测量效率低下的技术问题。

一方面，为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，所述传感器包括：固定部，所述固定部与一工作面固定连接；测量部，所述测量部为具有弹力的弹性体，与所述固定部固定连接，且所述测量部伸出所述工作面之外，所述测量部包括：载荷盘，所述载荷盘位于所述测量部受载荷变形量最大部位的外表面；二维码，所述测量部受载荷后形变量最大的部位；其中，所述载荷盘通过受到外力，使所述弹性体产生形变，从而使所述二维码产生形变。

优选的，所述弹性体的材质为弹性材料。

优选的，所述弹性材料的型号包括17-4ph不锈钢、15-15ph不锈钢、2Cr13

不锈钢、40CrNiMu弹性合金。

优选的，所述二维码位于所述测量部受载荷后形变量最大部位的顶面和/或底面和/或侧面。

优选的，所述固定部通过螺栓与所述工作面固定连接。

第二方面，本申请实施例还提供了一种无源二维码载荷传感器的制备方法，所述方法包括：按照传感器量程加工弹性体部分；对所述弹性体进行热处理，消除所述弹性体的残余应力和残余奥氏体；在所述弹性体上刻蚀二维码；根据所述二维码受载荷后的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值；通过二维码扫描仪扫描所述二维码，读取载荷值。

优选的，所述根据所述二维码受载荷后的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值，包括：在所述弹性体的载荷盘上加载不同标定载荷，记录所述弹性体受到所述不同标定载荷时，所述二维码的形变量；将所述不同标定载荷与所述不同标定载荷对应的二维码形变量带入线性方程中，建立所述传感器的测量模型；根据所述测量模型和所述二维码的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，所述传感器包括：固定部，所述固定部与一工作面固定连接；测量部，所述测量部为具有弹力的弹性体，与所述固定部固定连接，且所述测量部伸出所述工作面之外，所述测量部包括：载荷盘，所述载荷盘位于所述测量部受载荷变形量最大部位的外表面；二维码，所述测量部受载荷后形变量最大的部位；其中，所述载荷盘通过受到外力，使所述弹性体产生形变，从而使所述二维码产生形变。解决了现有技术中的传感器需要外接电源，需要通电预热，导致测量效率低下的技术问题，达到了载荷传感器无电源工作，提高载荷传感器的稳定性，同时降低成本的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种无源二维码载荷传感器的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种无源二维码载荷传感器的制备方法的流程图。

附图标记：固定部1，测量部2，载荷盘3，二维码4。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，解决了现有技术中的传感器需要外接电源，需要通电预热，导致测量效率低下的技术问题。

本发明实施例中的技术方案，总体结构如下：固定部，所述固定部与一工作面固定连接；测量部，所述测量部为具有弹力的弹性体，与所述固定部固定连接，且所述测量部伸出所述工作面之外，所述测量部包括：载荷盘，所述载荷盘位于所述测量部受载荷变形量最大部位的外表面；二维码，所述测量部受载荷后形变量最大的部位；其中，所述载荷盘通过受到外载荷，使所述弹性体产生形变，从而使所述二维码产生形变。达到了载荷传感器无电源工作，提高载荷传感器的稳定性，同时降低成本的技术效果。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，请参考图1，所述传感器包括：

固定部1，所述固定部1与一工作面固定连接；测量部2，所述测量部2为具有弹力的弹性体，与所述固定部1固定连接，且所述测量部2伸出所述工作面之外，所述测量部2包括：载荷盘3，所述载荷盘3位于所述测量部2远离所述固定部1一端的上表面；二维码4，所述二维码4位于所述测量部2受载荷后变形量最大部位的外表面；其中，所述载荷盘3通过受到外载荷，使所述弹性体产生形变，从而使所述二维码4产生形变。

具体而言，固定部1可以通过多种方式固定在一工作面上，使固定部1能够保持固定不动的状态，工作面可以是桌面、试验台等，所述固定部1的一端连接测量部2，测量部2用于测力或称重，所述测量部2的一端与固定部1连接，另一端伸出在工作面外部，即所述测量部2是悬空的，为了称重或测力时保证形变不受外界影响，能够自由产生形变，所述测量部2的材质为一种具有一定弹性的弹性体材质，保证受载荷后会产生形变并在不受载荷时恢复形变，测量部2远离固定部1的一端用于称重或测力，在测量部2远离固定部1的一端上方设置有载荷盘3，当传感器水平放置时，待测量的载荷从竖直方向向载荷盘3施力，使得测量部2产生形变，在测量部2靠近固定部1的一端刻蚀有二维码4，由于测量部2受到外力作用产生形变，使得刻蚀在测量部2上的二维码4同时产生形变，优选的，由于测量部2靠近固定部1的位置，也就是距离受载荷点最远的位置，这个位置的形变量在整个测量部2的形变量是最大的，将二维码4刻蚀在这一区域，能够产生最为明显的形变量，这样受载荷情况与二维码形变量之间的关系更加准确，能够更好地通过二维码4的形变情况得到测力结果。

进一步的，所述弹性体的材质为弹性材料。所述弹性材料的型号包括17-4ph不锈钢、15-15ph不锈钢、2Cr13不锈钢、40CrNiMu弹性合金。

具体而言，测量部2的弹性体的材料可以为弹性材料，常用的型号包括17-4ph不锈钢、15-15ph不锈钢、2Cr13不锈钢、40CrNiMu弹性合金等，弹性体的材质也可以是其他能够达到相同或相近效果的其他材质，同样包括现有的或者未来将会发现的其他具有相同或相近属性的新材料。该弹性体的弹性形变的范围是，例如取1米长的弹性体，在受到一定外力的作用后形变不大于1000微米，并且在外力解除之后恢复原形。

进一步的，所述二维码4位于所述测量部2靠近所述固定部1一端的顶面和/或底面和/或侧面。

具体而言，为了在读取测量数值的时候便于查看，二维码4可以刻蚀在测量部2靠近固定部1一端的任意一面或者多面，使得工作人员能够方便的看到二维码的形变情况。

进一步的，所述固定部1通过螺栓5与所述工作面固定连接。

具体而言，为了使固定部1能够与工作面稳定固定，可以通过螺栓5将固定部1和工作面连接，从而达到固定效果。

本申请实施例通过的载荷传感器可以实现无源载荷测量；消除了载荷测量需要通电预热的问题，实现即时测量载荷；提高的载荷测量的响应速度；消了载荷传递所带的迟滞、蠕变等误差；省去了电缆和电气连接器以及密封等问题。实现载荷传感器无电源工作；因为无供电电源所以就没有了通电对载荷传感器带来的热漂移，提高了压力传感器的稳定性；成本比传统压力传感器降低很多，因为该类载荷传感器不需要电源和传输电缆以及电连接器；生产工艺简单成本低；非常适用于长期工作而且供电不方便的环境中。

实施例二

本申请实施例还提供了一种无源二维码载荷传感器的制备方法如图2所示，应用于实施例一中所述的传感器，包括：

步骤110：按照传感器量程加工弹性体部分；

步骤120：对所述弹性体进行热处理，消除所述弹性体的残余应力和残余奥氏体；

步骤130：在所述弹性体上刻蚀二维码；

步骤140：根据所述二维码受载荷后的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值；

步骤150：通过二维码扫描仪扫描所述二维码，读取载荷值。

具体而言，首先按照不同量程的需要加工出符合量程需要的弹性体，根据量程的需要，确定弹性体的尺寸大小和厚度情况；然后对确定好尺寸的弹性体进行热处理，以消除机械加工的残余应力和材料组织中的残余奥氏体，最终达到要求的材料稳定性；并在处理后的弹性体上靠近固定部的位置刻蚀初始二维码；随后制定载荷传感器的衡量标准，加载标准载荷并记录不同标准载荷值时二维码的对应图案——标定，最后选择匹配的二维码扫描仪，对二维码进行扫描，读取载荷值。

进一步的，所述根据所述二维码受载荷后的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值，包括：在所述弹性体的载荷盘上加载不同标定载荷，记录所述弹性体受到所述不同标定载荷时，所述二维码的形变量；将所述不同标定载荷与所述不同标定载荷对应的二维码形变量带入线性方程中，建立所述传感器的测量模型；根据所述测量模型和所述二维码的形变量，确定所述弹性体与所述二维码形变量对应的载荷值。

举例来讲，在所述弹性体的载荷盘上分别加载1kg、2kg、5kg和10kg……100000kg的砝码，记录所述弹性体在受到1kg、2kg、5kg和10kg……100000kg的砝码的载荷时，二维码相对于没有受到外力作用时产生的形变量，例如，二维码在没有受到载荷作用时，为初始二维码图形，这时形变量为0，当受到1kg外力作用时，二维码图形由于弹性体发生性变，从而产生图形变化，将此时的二维码图形和初始二维码图形进行对比，获得受到1kg外力作用相对应的二维码形变量。如上所述，分别记录下多次受载荷情况，将所述不同标定载荷与所述不同标定载荷对应的二维码形变量带入线性方程y＝kx+b中，其中，x和y分别代表受到的力和二维码形变量。确定出传感器的测量模型，当需要使用所述载荷传感器进行测力或称重时，向载荷盘施加待测载荷，用加载传感器测量模型的二维码扫描器对所述传感器二维码进行扫描，即可读出待测载荷的大小。

本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明实施例提供了一种无源二维码载荷传感器，所述传感器包括：固定部，所述固定部与一工作面固定连接；测量部，所述测量部为具有弹力的弹性体，与所述固定部固定连接，且所述测量部伸出所述工作面之外，所述测量部包括：载荷盘，所述载荷盘位于所述测量部受载荷变形量最大部位的外表面；二维码，所述测量部受载荷后形变量最大的部位；其中，所述载荷盘通过受到外载荷，使所述弹性体产生形变，从而使所述二维码产生形变。解决了现有技术中的传感器需要外接电源，需要通电预热，导致测量效率低下的技术问题，达到了载荷传感器无电源工作，提高载荷传感器的稳定性，同时降低成本的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。