触碰传感装置
阅读说明：本技术 触碰传感装置 (Touch sensing device ) 是由 陈信德 庄金福 黄佳裕 于 2021-01-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种触碰传感装置,包括：感应盘、探针和应变片；探针垂直设置于感应盘上；应变片包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片；第一应变片、第二应变片和第三应变片均设置于感应盘的同一面上；第一应变片和第二应变片以所在面上与探针中轴线相交的直线为对称轴对称设置；第三应变片设置在直线上；第四应变片设置于和第三应变片位置相对应的感应盘的另一面上；第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片,用于采集探头接触到目标物体时在X、Y、Z三轴的反差电压以形成所述目标物体的三维坐标。本发明的有益效果是：使触碰探测不受被测物体材质,表面材质以及探针材质的影响,使用起来更加的便利。(The invention relates to a touch sensing device, comprising: the induction disc, the probe and the strain gauge; the probe is vertically arranged on the induction disc; the strain gauge comprises a first strain gauge, a second strain gauge, a third strain gauge and a fourth strain gauge; the first strain gauge, the second strain gauge and the third strain gauge are all arranged on the same surface of the induction disc; the first strain gauge and the second strain gauge are symmetrically arranged by taking a straight line which is intersected with the central axis of the probe on the plane as a symmetry axis; the third strain gauge is arranged on a straight line; the fourth strain gauge is arranged on the other surface of the induction disc corresponding to the third strain gauge; the three-dimensional probe comprises a first strain gauge, a second strain gauge, a third strain gauge and a fourth strain gauge, and is used for acquiring contrast voltages of three axes X, Y, Z when the probe contacts a target object so as to form three-dimensional coordinates of the target object. The invention has the beneficial effects that: the touch detection is not affected by the material of the object to be detected, the material of the surface and the material of the probe, and the touch detection is more convenient to use.)
技术领域
本发明属于触碰传感技术领域，具体涉及一种触碰传感装置。
背景技术
现有的触碰传感方式都是通过给探针通电，在探针和被测物接触后产生相应的电流，对电流进行相应的处理进而得到被测物的数据，尤其在机械加工行业通常采用的都是以上所述的方式进行表面数据的探测。
而在金属加工件表面发生生锈、氧化等现象时会导致金属表面的通电不良，从而引起误判或探针损坏情况的发生。再有当金属加工件表面如果有绝缘层或非导体材料覆盖时，触碰传感的探针将无法直接工作，须通过繁琐的其他导电方式来辅助完成。
发明内容
为了解决现有技术存在的传感受物体材料影响、适用范围受限制的问题，本发明提供了一种触碰传感装置，其具有使触碰探测不受被测物体材质，表面材质以及探针材质的影响，应用范围更广等特点。
本发明所采用的技术方案为：
一种触碰传感装置，包括：感应盘、探针和应变片；
所述探针垂直设置于所述感应盘上；
所述应变片包括第一应变片、第二应变片、第三应变片和第四应变片；
所述第一应变片、所述第二应变片和所述第三应变片均设置于所述感应盘的同一面上；
所述第一应变片和所述第二应变片以所在面上与所述探针中轴线相交的直线为对称轴对称设置；
所述第三应变片设置在所述直线上；
所述第四应变片设置于和所述第三应变片位置相对应的所述感应盘的另一面上；
所述第一应变片、所述第二应变片、所述第三应变片和所述第四应变片，用于采集所述探头接触到目标物体时在X、Y、Z三轴的反差电压以形成所述目标物体的三维坐标。
进一步地，所述触碰传感装置还包括固定件，所述探针通过所述固定件垂直设置于所述感应盘上。
进一步地，所述固定件为筒形结构，所述筒形结构贯穿固定在所述感应盘上，所述筒形结构的侧面设有贯穿孔，所述贯穿孔和紧固螺丝配合对所述探针进行固定。
进一步地，所述触碰传感转置还包括和所述感应盘形状相适配的固定盘，所述固定盘和所述感应盘之间限定出所述应变片的容纳空间。
进一步地，所述固定盘和所述感应盘由固定螺丝相固定连接。
进一步地，所述固定盘和所述筒形结构相对应的位置设有保护罩，用于保护所述探针贯穿所述筒形结构的部分。
进一步地，所述触碰传感装置还包括设置于所述感应盘和所述固定盘上的集线板，用于所述应变片线缆的固定。
进一步地，所述感应盘由不锈钢材料制成。
进一步地，所述感应盘的厚度为0.5mm。
进一步地，所述感应盘为半圆形结构，所述第三应变片到所述探针中轴线的连线与所述第一应变片到所述探针中轴线连线的夹角为90°；所述第三应变片到所述探针中轴线的连线与所述第二应变片到所述探针中轴线连线的夹角为90°。
本发明的有益效果为：通过采用感应盘作为基架，在感应盘上分别对称设计应变片，在探针受力使感应盘产生形变，进而采集感应盘在XYZ三轴方向的反差电压，进而形成形成目标物体的三维坐标，使触碰探测不受被测物体材质，表面材质以及探针材质的影响，使用起来更加的便利从而保障触碰传感装置在不同环境下都能稳定工作。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是根据一示例性实施例提供的触碰传感装置的结构整体视图；
图2是根据一示例性实施例提供的触碰传感装置的底部视图；
图3是根据一示例性实施例提供的触碰传感装置的另一结构图；
图4是根据一示例性实施例提供的触碰传感装置的底部视图；
图5是根据一示例性实施例提供的触碰传感装置的侧视图。
图中1-感应盘；2-第一应变片；3-第三应变片；4-第二应变片；5-探针；6-第四应变片；7-固定盘；8-保护罩；9-集线板；10-固定件；11-贯穿孔；12-固定螺丝。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参照图1和图2所示，本发明的实施例提供了一种触碰传感转置，包括：感应盘1、探针5和应变片；探针5垂直设置于感应盘1上；应变片包括第一应变片2、第二应变片4、第三应变片3和第四应变片6；第一应变片2、第二应变片4和第三应变片3均设置于感应盘1的同一面上；第一应变片2和第二应变片4以所在面上与探针5中轴线相交的直线为对称轴对称设置；第三应变片3设置在直线上；第四应变片6设置于和第三应变片3位置相对应的感应盘1的另一面上；
第一应变片2、第二应变片4、第三应变片3和第四应变片6，用于采集探头接触到目标物体时在X、Y、Z三轴的反差电压以形成目标物体的三维坐标。
具体的，两个应变片以探针的固定轴为中心对称设置于感应盘1的上表面上，同时另一个应变片设置在两个应变片相对称的对称轴线上，最后一个应变片对应设置于感应盘1的下表面上，这样通过采用四组应变片能够组成一套电桥，经由感应盘结构受力变量来取得XYZ轴(三维)的应变量，可取代或辅助导电式的传感方式。
例如可通过左右设置的两个高阻抗应变片在感应盘1发生形变时，产生相应的形变对左右方向即沿XY轴的受力产生较大的反差进而取得明确的信息，同理上下表面对称设置的高阻抗应变片可对Z轴方向的受力形变，产生相应的较大的反差信息，所产生的电压信号可经过模拟放大后，进行实时的采集应变片所形成的电桥的信号的变化，进而能够判定是否触碰到了被测量的物体。从而解决了感应传感器受被测量物体材料和表面导电情况影响测量不便的问题，使得测量更加的便利，能够在不同环境下都能稳定工作。
在具体实现时可通过测量四个高阻抗应变片所构成的电桥的，各个电压的方式通过判断输出电压的大小进而判定是否触碰到了物体。可以理解的是本领域技术人员还可采用其他的电路或测量结构进行感应盘形变的测量，进而判定是否有触碰到了物体，本发明在此不做限制。
作为上述实施例可行的实现方式，感应盘1为半圆形结构，第三应变片3到探针中轴线的连线与第一应变片2到探针中轴线连线的夹角为90°；第三应变片3到探针5中轴线的连线与第二应变片4到探针5中轴线连线的夹角为90°。之所以选择90°夹角可以更容易的形成XYZ三个轴方向的信息的测量，使得测量更加的准确可靠避免采用其他角度测量存在的测量误差。
同时为了保证测量的准确度和灵敏度，感应盘1由不锈钢材料制成，并且感应盘的厚度为0.5mm。这样既能够在准确测量的同时，还能够保证灵敏度。
为进一步优化该技术方案，参照图3至图4所示，在本发明的一些具体实施例中，还包括和感应盘1形状相适配的固定盘7，固定盘7和感应盘1边缘上的凸起相互配合限定出应变片和连接线缆的容纳空间。固定盘7和感应盘1由固定螺丝12相固定连接。
因为通过固定盘7可对感应盘1起到加固的作用，这样能够避免感应盘1在触碰到物体受到较大应力，产生不可恢复原来形状的情况发生，避免感应盘1的损坏。同时为保证感应盘1正常的工作和材料的一致性，固定盘7可采用和感应盘1相同的不锈钢材料制成，在具备加固作用的同时，能够起到良好的保护作用。
在本发明的另一些具体实施例中为方便探针5的固定和更换还包括固定件10，探针5通过固定件10垂直设置于感应盘1上。
固定件10可为筒形结构，筒形结构贯穿固定在感应盘1上，筒形结构的侧面设有贯穿孔11，贯穿孔11和紧固螺丝配合对探针5进行固定。这样通过固定件10上的贯穿孔11和紧固螺丝相互配合可起到更换探针5的作用，方便对探针5的更换和维护。
在固定盘7和固定件10位置相对应的位置设有保护罩8，可起到保护探针5贯穿筒形结构的部分。
同时在固定盘7和感应盘1通过固定螺丝12装配完成后，可在固定盘7和感应盘1相接触处设置集线板9，集线板9可用作外部电路和内部四个高阻抗应变片的线缆连接的中介，以便于和外部设备或电路的连接。
本发明上述实施例所提供的触碰传感装置，解决了非导体材料无法直接定位和采集、导电式触碰因导电不良而导致碰针损坏的问题，省去了繁琐的辅助工序，节省工作时间，提高工作效率，同时避免累计公差，大大提高精度，并且可在恶劣的温差环境下正常使用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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