专利名称：气膜承载压差传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用气膜承载并气膜压差放大检测原理工作的传感器，特别是涉及具有一定柔性的气膜承载同时通过反馈气膜压差放大作用原理来检测力及作用部位的气动传感器。
背景技术：
机械手所抓取的工件，相对于机械手而言有硬性和软性工件之分。对于硬性工件采用比较柔性的机械手爪，例如广为使用的气缸驱动的机械爪来抓取金属工件，其设计上常采用位置开关控制方式，使得用硬性工件限位机械爪抓取方式来抓取工件就不会损坏所抓取的硬性物品，这是解决工件揉性抓取的方式之一。但对于软性工件(如鸡蛋，水果等)的不损坏抓取，如采用平开或鹰嘴式气爪，其使用的一种方案是采用较大揉性的气动爪抓取并在抓取的同时检测工件所受的力，同时按照力控的要求来控制抓取工件。然而，目前还没有满足上述功能的气动传感器产品提供给市场。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气膜承载压差传感器，该发明与传统的喷射式、背压式、反射式及超声波式等气动传感器不同，前者一般仅仅用来检测位移量或者工件的有无，而本发明采用气膜承载，并同时利用气膜压差放大原理来检测气膜工作平面压差接触信号，进而通过分析压差信号的分布规律，得出检测物体作用于传感器外板部位及其作用力的大小。该发明可用于小强度或软性接触工件不破坏抓取及接触力的检测。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在上、下外板6之间设置内板7，上、下外板6由调整螺栓12刚性相连；内板7的一个侧面密封端盖10上安装气源进气接头11，内板7的上、下两个面上排布有对称的喷嘴组8和气压检测喷嘴组9，气压检测喷嘴组9通过连接管1与压力检测管接头3连接，压力检测管接头3安装在压管接头端盖2上，由压管接头端盖2、密封端盖10、内板7及密封圈5构成密封腔室，使内板7和相对应的上、下外板6之间形成两个对应的气膜间隙；内板7的上下外表面形状与上、下外板6的内表面形状相同；上、下外板6的外表面为平面，也可以是曲面。
气源系统15为气膜承载压差传感器部件13提供压缩空气，压缩空气的压力一般为0.2-0.7Mpa，压力检测管接头3与信号采集转换及计算机信号处理系统14的接口相连接。
图1气膜承载压差传感器结构示意图；图2气膜承载压差传感器A-A剖视图；图3气膜承载压差传感器C向结构示意图；图4气膜承载压差传感器测试系统示意图。
在图1、图2中，1.连接管，2.压管接头端盖，3.压力检测管接头，4.螺钉，5.密封圈，6.上、下外板，7.内板，8.喷嘴组，9.气压检测喷嘴组，10.密封端盖，11.气源进气接头，12.调整螺栓。在图4中，13.气膜承载压差传感器部件，14.信号采集转换及计算机信号处理系统，15.气源系统。
具体实施例方式
气膜承载压差传感器，包括气源进气接头11、内板7、上、下外板6、气源系统15和信号采集转换及计算机信号处理系统14组成，内板7上装有通入压缩空气的气源进气接头11，它由密封端盖10安装在内板7的一个侧面上，由气源进气接头11导入的压缩空气由孔道导入到内板7的空腔内，并经由喷嘴组8导入到上、下两块外板6和内板7的上下两个接触面形成的气膜间隙之中，并由四边的间隙排放到大气中；内板7上下两个面上还排布有对称的气压检测喷嘴组9，气压检测喷嘴9通过连接管1连接到压力检测管3上，压力检测管3排布在压管接头端盖2上该端盖安装在内板7的另外一个侧面；每两个上下对应的气压检测喷嘴组9，通过压力检测管3在内板7的外部连接到信号采集转换及计算机信号处理系统的接口上，形成压差检测信号组。
工作时，待测工件作用于外板6的某个部位，使该处的间隙减小，压力增加。由于上、下外板6相连的调整螺栓12的刚性连接作用，会使得另一块外板6和内板7形成的气膜间隙增大，压力减小，由此形成压差信号，并且该差压信号会起到放大检测压力信号一倍的作用。实验已经证明该压差信号在一定的载荷范围内于载荷成正比例，因此，标定好压差和载荷以后，通过检测作用于某个气压检测喷嘴组9上的压差即可感应出作用于外板6上某个部位的载荷大小。由于气压检测喷嘴组9在内板上布置的是多组，构成了平面压差检测场。因此通过分析平面压差检测场所形成的压差信号的分布规律，即可分析出所检测物体作用于外板的哪个部位及其作用力的大小。本发明检测所接触物体的施加力，由于其采用了气膜承载及提出的兼有放大作用的气膜压差测微原理，其气膜的刚度和气膜间隙可以通过调整气源压力及连接两块外板6的调整螺栓12来调整，因此，该发明可应用于小强度或软性工件不破坏接触力的检测及软性工件的抓取机械手。
权利要求
1.一种气膜承载压差传感器，包括气源进气接头(11)、内板(7)、上、下外板(6)、气源系统(15)和信号采集转换及计算机信号处理系统(14)组成，其特征是内板(7)置于上、下外板(6)之间，上、下外板(6)由调整螺栓(12)刚性相连；内板(7)的一个侧面密封端盖(10)上安装气源进气接头(11)，内板(7)的上下两个面上排布有对称的喷嘴组(8)和气压检测喷嘴组(9)，气压检测喷嘴组(9)通过连接管(1)与压力检测管接头(3)连接，压力检测管接头(3)安装在压管接头端盖(2)上，由压管接头端盖(2)、密封端盖(10)、内板(7)及密封圈(5)构成密封腔室，内板(7)和相对应的上、下外板(6)之间形成两个对应的气膜间隙；压力检测管接头(3)与信号采集转换及计算机信号处理系统(14)相连。
2.根据权利要求1所述的气膜承载压差传感器，其特征是内板(7)的上下外表面形状与上、下外板(6)的内表面形状相同。
3.根据权利要求1或2所述的气膜承载压差传感器，其特征是上、下外板(6)的外表面为平面，也可以是曲面。
全文摘要
本发明涉及一种采用气膜承载并采用气膜压差放大检测原理工作的传感器。在上、下外板(6)之间设置内板(7)，内板(7)的一个侧面密封端盖(10)上安装气源进气接头(11)，内板(7)的上、下两个面上排布有对称的喷嘴组(8)和气压检测喷嘴组(9)，气压检测喷嘴组(9)通过连接管(1)与压力检测管接头(3)连接，由压管接头端盖(2)、密封端盖(10)、内板(7)及密封圈(5)构成密封腔室，使内板(7)和相对应的上、下外板(6)之间形成两个对应的气膜间隙，压力检测管接头(3)与信号采集转换及计算机信号处理系统(14)相连。该传感器可应用于小强度或软性工件不破坏接触力的检测及软性工件的抓取机械手。
文档编号G01L1/02GK1648624SQ20051005404
公开日2005年8月3日 申请日期2005年3月5日 优先权日2005年3月5日
发明者孙旭光 申请人:燕山大学