CN110440682A - 带压力传感器的自动精密测量装置 - Google Patents

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许进
张夫林
汪杰
姜海林
刘俊良
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Abstract

本发明公开了一种带压力传感器的自动精密测量装置，包括底座，所述底座上设置有载物平台、导轨、移动量爪和单片机，所述移动量爪安装在导轨上并沿导轨滑动，所述载物平台内一侧设置有压力传感器，所述压力传感器上覆盖有接触板，所述移动量爪由步进电机控制，所述压力传感器和步进电机均与单片机信号连接，所述移动量爪挤压待测物接触载物平台接触板，压力传感器测得接触板上所受压力并把信号通过压力传感器驱动模块传给单片机，单片机通过根据压力信号控制步进电机，进而控制移动量爪的移动。本发明可以精准地控制测量时移动量爪与被测物体接触面之间的压力，操作简单，自动测量，测得的数据精确。

Description

带压力传感器的自动精密测量装置
技术领域
本发明涉及测量仪器，具体涉及一种带压力传感器的自动精密测量装置。
背景技术
目前，测量长度的工具主要为游标卡尺。游标卡尺是由主尺和游标上有两副活动量爪进行测量，外测量爪通常用来测量长度和外径。由于是人为把控游标卡尺来测量长度，无法精准地控制测量时被测物体与量爪接触面上压力的大小，存在使用力度过大或过小的情况，导致测量出的结果存在误差。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种带压力传感器的自动精密测量装置，解决无法精准控制被测物体和量爪接触面的压力，容易导致误差的问题。
技术方案：本发明所述的带压力传感器的自动精密测量装置，包括底座，所述底座上设置有载物平台、导轨、移动量爪和单片机，所述移动量爪安装在导轨上并沿导轨滑动，所述载物平台内一侧设置有压力传感器，所述压力传感器上覆盖有接触板，所述移动量爪由步进电机控制，所述压力传感器和步进电机均与单片机信号连接，所述移动量爪挤压待测物接触载物平台接触板，压力传感器测得接触板上所受压力并把信号通过压力传感器驱动模块传给单片机，单片机通过根据压力信号控制步进电机，进而控制移动量爪的移动。
所述移动量爪上设置有液晶屏和红外测距传感器。
为了测量移动量爪移动的距离，所述底座上设置有定栅，所述移动量爪通过测距壳与定栅连接，所述测距壳内设置有容栅位移传感器。
所述步进电机通过丝杆与移动量爪连接。
所述底座内设置有主件槽和驱动槽，步进电机驱动器、稳压电源模块和单片机设置安装在主件槽内，压力传感器驱动模块安装在驱动槽内。
所述单片机开发板为arduino nano，单片机的主控芯片为ATMEGA328P-AU，步进电机驱动器型号为TB6600。
有益效果：本发明可以精准地控制测量时移动量爪与被测物体接触面之间的压力，操作简单，自动测量，测得的数据精确。
附图说明
图1是测距装置的轴测图；
图2是测距装置自左后向右前看的轴测图；
图3是测距装置自左前向右后看的轴测图；
图4是图1的局部俯视图；
图5是移动量爪及相关部分的轴测图；
图6是图5自左向右看的轴测图；
图7是移动量爪的左视图；
图8是图7自后向前看的轴测图；
图9是测距壳自下向上看的轴测图；
图10是接触板的轴测图；
图11是底座上压力传感部分的局部视图；
图12是底座上压力传感部分的剖视图；
图13是底座的轴测图；
图14是图13自后向前的轴测图；
图15是图14的局部放大视图；
图16是图14的左视图；
图17是主件槽中装有元器件的底座的后视图；
图18是图17的轴测图；
图中1-接触板，2-载物平台，3-移动量爪，4-导轨，5-定栅，6-底座，7-紧固螺丝，8-测距壳，9-液晶屏，10-连接导线，11-电源开关，12-上盖，13-后盖，14-侧盖，15-接线孔，16-轴承，17-丝杠，18-步进电机，19-透明塑料盖，20-红外测距传感器，21-接线槽，22-移动滑块，23-容栅位移传感器，24-连接柱，25-压力传感器，26-连接孔，27-固定槽，28-定栅槽，29-轴承孔，30-步进电机槽，31-主件槽，32-驱动槽，33-螺纹孔，34-单片机，35-支撑板，36-稳压电源模块Ⅰ，37-稳压电源模块Ⅱ，38-排线槽，39-步进电机驱动器，40-电池盒，41-压力传感器驱动模块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
带压力传感器的自动精密测量装置，包括底座6，底座6上有载物平台2、导轨4、移动量爪3和单片机34，单片机34放置在底座6支撑板35上，接触板1设置在载物平台里，移动量爪3上的移动滑块22与底座6上的导轨4配合，移动量爪3由步进电机18控制，步进电机18通过带动丝杠17旋转，进而带动移动量爪3来前后移动。步进电机18装在步进电机槽30中，与步进电机槽30过盈配合，通过旋紧上盖12固定在底座6上。丝杠17两端装有轴承16，轴承16与底座上的轴承孔29过盈配合。移动量爪3上的液晶屏9和红外测距传感器20通过紧固螺丝固定在移动量爪3上，透明塑料盖19与移动量爪3过盈配合，透明塑料盖19用来保护红外测距传感器20。红外测距传感器作用是测量红外测距传感器到接触板的距离。通过导线将测得的距离信号传给单片机，单片机通过红外测距传感器到接触板的距离是否发生变化，来判断载物平台上是否放有被测物体。若有被测物体，装置开始工作；若无被测物体，装置不工作。底座6上设置有定栅5，定栅5安装在定栅槽28里，移动量爪3通过测距壳8与定栅5连接，测距壳8内设置有容栅位移传感器23，测距壳8与移动量爪3焊接在一起，容栅位移传感器23通过紧固螺丝固定在测距壳8上，容栅位移传感器23与底座上的定栅5保持0.2mm的间距，来达到最佳的测距效果。容栅位移传感器相对于定栅移动，机械位移量转变为电容值的变化，通过电路转化得到电信号的相对变化量，从而测出移动的距离，容栅位移传感器测量移动量爪移动的距离，过导线将信号传给单片机，单片机通过算法计算出测量的结果。动量爪3与底座6通过连接导线10保持通讯，量爪上的电子元器件，容栅位移传感器、液晶屏和红外测距传感器，通过接出的连接导线与固定在底座上的单片机相连接。为了方便连接导线穿出，上盖上开设有接线孔15，移动量爪上开设有接线槽。
载物平台中接触板1上设置有连接柱24，载物平台2里设置有与连接柱24适配的连接孔26，连接柱24与连接孔26过渡配合，压力传感器25装在载物平台2的固定槽27里，与固定槽27过盈配合，压力传感器25的受力面与接触板1面相触。被测物体应放在载物平台2上，靠接触板1中心处。
底座上的上盖12、后盖13与侧盖14均通过紧固螺丝固定在底座6上。电源开关11与上盖12过盈配合。步进电机驱动器39、第一稳压电源模块36和第二稳压电源模块37和单片机34通过紧固螺丝固定在主件槽中。电池盒40与主件槽31过盈配合。压力传感器驱动模块41通过紧固螺丝固定在驱动槽32的螺纹孔33，底座上还设置有排线槽38.
电池盒中八节电池提供12V电源。电池盒有正负极，正极先与电源开关串联，再分别并联到稳压电源模块Ⅰ、Ⅱ上。稳压电源模块Ⅰ给单片机供电5V，正极接到单片机的VIN引脚，负极接到GND。稳压电源模块Ⅱ给步进电机驱动器供电11V，正极接到步进电机驱动器VCC，负极接到GND。稳压电源模块的负极接到电池盒的负极。
本发明使用的单片机开发板为arduino nano，单片机的主控芯片为ATMEGA328P-AU。所用步进电机驱动器型号为TB6600。所用步进电机为两相四线步进电机。步进电机驱动器上共有12个接口，需接10个接口。步进电机驱动器上的PUL+、PUL-、DIR+、DIR-分别接单片机上的D4、D5、D6、D7，步进电机驱动器上的EAN+、EAN-不接，A+、A-、B+、B-分别接到步进电机上的四根线，VCC和GND接稳压电源模块Ⅱ。
本发明使用的压力传感器为微型传感器，型号为DYHW-110。压力传感器驱动模块为HX711模块。压力传感器上的红、黑、白、绿线分别接HX711模块上的E+、E-、A-、A+。HX711模块上的VCC、SCK、DT、GND分别接单片机上的3V3、A6、A7、GND。
本发明使用的容栅位移传感器型号为TM003。容栅位移传感器上的正极与负极分别接到单片机上的3V3与GND，清零功能接口接到单片机上的D8，SCLK与SDATA分别接到单片机上的A0和A1。
本发明使用的液晶屏模块型号为12864液晶屏模块IIC接口，内部的驱动芯片为SSD1306。液晶屏模块上的VCC、GND、SCL、SDA分别接单片机上的3V3、GND、A2、A3。
本发明使用的红外测距传感器型号为GP2Y0A21YK0F。红外测距传感器上的红、黑、黄三根线分别接单片机上3V3、GND、A4。
在使用本发明时，当被测物体与接触板接触并发生挤压时，压力传感器测得接触板上所受压力并把信号通过压力传感器驱动模块传给单片机，单片机根据压力信号控制步进电机，从而控制移动量爪的移动，精确地控制接触板上所受的压力，替代人为把控游标卡尺时，无法精确把控测量力度的缺陷。

Claims (6)

1.一种带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，包括底座(6)，所述底座(6)上设置有载物平台(2)、导轨(4)、移动量爪(3)和单片机(34)，所述移动量爪(3)安装在导轨(4)上并沿导轨(4)滑动，所述载物平台(2)内一侧设置有压力传感器(25)，所述压力传感器(25)上覆盖有接触板(1)，所述移动量爪(3)由步进电机(18)控制，所述压力传感器(25)和步进电机(18)均与单片机(34)信号连接，所述移动量爪(3)挤压待测物接触载物平台接触板(1)，压力传感器(25)测得接触板(1)上所受压力并把信号通过压力传感器驱动模块)(41)传给单片机(34)，单片机(34)通过根据压力信号控制步进电机(18)，进而控制移动量爪(3)的移动。
2.根据权利要求1所述的带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，所述移动量爪(3)上设置有液晶屏(9)和红外测距传感器(20)。
3.根据权利要求1所述的带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，所述底座(6)上设置有定栅(5)，所述移动量爪(3)通过测距壳(8)与定栅(5)连接，所述测距壳(8)内设置有容栅位移传感器(23)。
4.根据权利要求1所述的带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，所述步进电机(18)通过丝杆(17)与移动量爪(3)连接。
5.根据权利要求1所述的带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，所述底座(6)内设置有主件槽(31)和驱动槽(32)，步进电机驱动器(39)、稳压电源模块和单片机(34)设置安装在主件槽(31)内，压力传感器驱动模块(39)安装在驱动槽(32)内。
6.根据权利要求5所述的带压力传感器的自动精密测量装置，其特征在于，所述单片机开发板为arduino nano，单片机的主控芯片为ATMEGA328P-AU，步进电机驱动器型号为TB6600。
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