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三维力传感器对稳定性的要求

时间:2022-11-09 20:50:48 作者:徽力智 点击:

徽力智系列三维力传感器覆盖了机器人、汽车制造、自动化流水线装配、生物力学、航空航天、轻纺工业等领域。广泛应用于机器人手指、手爪研究;机器人外科手术研究;指力研究;牙齿研究;力反馈;刹车检测;精密装配、切削;复原研究;整形外科研究;产品测试;触觉反馈;示教学习等,影响三维力传感器稳定性的因素较多,归纳起来主要有:结构、金属材料、机械加工与热处理工艺、电阻应变计与应变粘结剂、防护与密封、制造工艺流程、机械加工与热处理工艺、稳定性处理 (人工老炼试验)等等。

三维力传感器

 

1、三维力传感器的结构

三维力传感器的弹性元件、外壳、膜片及上压头、下压垫的设计,都必须保证受载后在结构上不产生性能波动,或性能波动很小,为此在三维力传感器设计时,应尽量作到应变区受力单一,应力均匀一致;为了保证具有最佳技术性能和长期稳定性,尽可能将它设计成一个整体结构。

2、弹性元件的金属材料

弹性元件的金属材料对三维力传感器的综合性能和长期稳定性起关键作用。应选择强度极限和弹性极限高,弹性模量的时间、温度稳定性好,弹性滞后小,机械加工和热处理产生的残余应力小的材料。

3、机械加工与热处理工艺

弹性元件在机械加工过程中,由于表面变形的不均匀产生较大的残余应力,切削用量越大,残余应力就越大,磨削加工产生的残余应力最大。因此应制订合理的加工工艺和规定适当的切削用量。弹性元件在热处理过程中,由于冷却温度不均匀和金属材料相变等原因,在芯部和表层产生方向不同的残余应力,其芯部为拉应力,表层为压应力。必须通过回火处理工艺,在其内部产生方向相反的应力,与残余应力相互抵消,减少残余应力的影响。

4、电阻应变计与应变粘结剂

电阻应变计应具有最佳性能,要求灵敏系数稳定性好,热输出小,机械滞后和蠕变小,应变量为1000×10-6时疲劳寿命可达108,电阻值偏差小,批次质量均一性好等。应变粘结剂应具有粘结强度大,抗剪强度高;弹性模量较大且稳定;电绝缘性能好;具有与弹性元件相同或相近的热膨胀系数;蠕变和滞后小;固化时胶层体积收缩小等。粘贴电阻应变计时一定要严格控制胶层厚度,因为粘结强度随胶层厚度的增加而降低。

三维力传感器

 

5、制造工艺流程

应变式三维力传感器的工作原理和总体结构决定了,在生产工艺流程中有些工序必须手工操作,人为的因素对三维力传感器的质量影响较大。

6、电路补偿与调整

三维力传感器的某些性能指标达不到设计要求,因此必须进行各项电路补偿与调整,提高三维力传感器本身的稳定性和对外部环境条件的稳定性。完善而精细的电路补偿工艺,是提高三维力传感器稳定性的重要环节。

7、防护与密封

防护与密封是三维力传感器制造工艺流程中的要害工序,是三维力传感器耐受客观环境和感应环境影响而能稳定可靠工作的根本保障。如果防护密封不良,粘贴在弹性元件上的电阻应变计及应变粘结剂胶层,都会吸收空气中的水分而产生增塑,造成粘结强度和刚度下降,引起零点漂移和输出无规律变化,直至三维力传感器失效。

8、稳定性处理 (人工老炼试验)

提高三维力传感器的稳定性除处理好上述各种因素的影响外,最重要的途径就是采取各种技术措施和工艺手段,模拟使用条件进行有效的人工老练试验,尽量多的释放残余应力使其性能波动减至最小。

三维力传感器