CN110672244B - 3d传感模块及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种3D传感模块及使用方法。传感模块，包括支架、连接部；支架呈立方状，包括面板和支撑架，面板固定在支撑架上，六块面板为立方体的六个面，相邻面板之间设有空隙，面板上设置有传感器，通信模块安装在六块面板围成的空间内，传感器的信号输出线连接至通信模块；连接部包括凹形连接部；面板的外表面上至少设置一连接部。使用时，根据产品的图纸将3D模块堆砌成该产品的等比例模型，3D传感模块的传感器敏感捕获内部力的拉压数据，并通过通信模块将模型内部的压力数据传输至外部控制中心。对于优化产品结构非常有帮助；大大的降低了模具成本和时间。

Description

3D传感模块及使用方法

技术领域

本发明涉及3D模块技术领域，特别是涉及一种3D传感模块及使用方法。

背景技术

在产品的设计过程中，很多时候都需要对产品的内部受力情况进行了解，但是现有技术一般采用破坏性测试来检测其结构的内部受力情况，通过等比例缩小反复做破坏性实验来检测设计的合理性，此方法成本很高，周期很长，并不能够了解到产品内部的具体受力情况及相关细节，而且得不到内部结构的实时受力数据。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种3D传感模块，便于了解产品内部结构的受力情况。

本发明的另一目的在于提供一种3D传感模块的使用方法，便于了解产品内部结构的受力情况。

本发明的目的可以这样实现，设计一种3D传感模块，包括支架、连接部；

支架呈立方状，立方体的六个面，相邻面之间设有空隙，表面上设置有传感器，通信模块安装在六块面围成的空间内，传感器的信号输出线连接至通信模块；

连接部包括凹形连接部、凸形连接部；支架表面上至少设置一连接部；凸形连接部的凸起端插入另一3D传感模块的凹形连接部的凹陷端中并可通过卡扣固定连接；采用凸形连接部时，一面上设置凹形连接部，则在相对面上设置凸形连接部；

凸形连接部的凸起端至少设有一个第一信号发射接口、一个第一信号接收接口、一个第一电源正极接口、一个第一电源负极接口；凹形连接部的凹陷端至少设有一个第二信号发射接口、一个第二信号接收接口、一个第二电源正极接口、一个第二电源负极接口；

一传感模块的凸形连接部与另一传感模块的凹形连接部连接时，凸形连接部凸起端的第一信号发射接口、第一信号接收接口、第一电源正极接口、第一电源负极接口分别与凹形连接部凹陷端的第二信号接收接口、第二信号发射接口、第二电源正极接口、第二电源负极接口连接，第一信号发射接口发送凸形连接部所在传感模块的编码数据至另一传感模块的第二信号接收接口，第一信号接收接口接收另一传感模块的第二信号发射接口发送凹形连接部所在传感模块的编码数据。

进一步地，各面连接部的电源正极接口、电源负极接口分别通过导线贯通，形成电源线，电源线连接通信模块的电源端。

进一步地，支架的材料强度与待测产品材料强度相同。

进一步地，通信模块具有唯一ID号，各面上传感器具有在该ID号下的唯一编码。

进一步地，传感器为拉压传感器、压力传感器、温度传感器或湿度传感器中的一种或组合。

更进一步地，凸形连接部的凸起部位设置成竖直下压弹性回复的结构或电动、手动升降的结构。

本发明的另一目的可以这样实现，设计一种3D传感模块的使用方法，包括如下步骤：

S1：根据待测产品图纸，将3D传感模块堆砌成待测产品的等比例模型；

S2：通过电源线连接电源，控制中心与待测产品模型中每个3D传感模块的通信模块建立连接，记录各传感模块的编码数据以及传感模块之间的连接关系，控制中心生成虚拟3D待测产品模型图；

S3：控制中心接收并记录待测产品模型的每个3D传感模块各个面传感器检测的初始数据；

S4：对该待测产品模型进行添加外部测试条件，记录测试中每个3D传感模块各个面的传感器检测数据；

S5：按比例计算出该待测产品内部的实际实时受力数据。

进一步地，步骤S1包括：

S11：根据待测产品的密度，调节支架配重的重量，以达到3D传感模块与待测产品密度相同；

S12：根据待测产品图纸，3D传感模块的凸形连接部与3D传感模块的凹形连接部相连接，堆砌成待测产品的等比例模型。

本发明通过通信模块将模型内部的压力数据传输至外部控制中心，使用者可以根据控制中心的数据，按比例计算出该产品内部的实际受力数据；对于优化产品结构非常有帮助；大大的降低了模具成本和时间。

附图说明

图1是本发明较佳实施例的示意图。

附图标记说明：1、支架；2、连接部；3、指示灯模块；4、电源线；5、控制中心；11、传感器；12、通信模块；13、配重安装位；21、凸形连接部；22、凹形连接部；101、支架表面；102、支撑架；211、第一信号发射接口；212、第一信号接收接口；213、第一电源正极接口；214、第一电源负极接口；221、第二信号发射接口；222、第二信号接收接口；223、第二电源正极接口；224、第二电源负极接口。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述。

如图1所示，一种3D传感模块，包括支架1、连接部2；支架1呈正立方状，包括表面101和支撑架102，六块面101为立方体的六个面，相邻面之间设有空隙，表面101上设置有传感器11，通信模块12安装在六块面围成的空间内，传感器11的信号输出线连接至通信模块12；连接部2包括凹形连接部22；表面101上至少设置一连接部2。一实施例中，支撑架102呈十字形。

传感器11安装在表面101上，连接部固定在表面。传感器11的面积小于表面101的面积。

也可以是，对于传感器11为拉压传感器、压力传感器时，传感器11固定在表面上，连接部2固定在传感器11上，连接部2覆盖传感器11。

连接部2还包括凸形连接部21或连接杆；凸形连接部21的凸起端或连接杆插入另一3D传感模块的凹形连接部的凹陷端中并可通过卡扣或螺纹连接；采用凸形连接部时，一面上设置凹形连接部22，则在相对面上设置凸形连接部21，如在前面上设置凹形连接部22，则在后面上设置凸形连接部21；在左面上设置凹形连接部22，则在右面上设置凸形连接部21。

采用凸形连接部时，凸形连接部21的凸起端至少设有一个第一信号发射接口211、一个第一信号接收接口212、一个第一电源正极接口213、一个第一电源负极接口214；凹形连接部22的凹陷端至少设有一个第二信号发射接口221、一个第二信号接收接口222、一个第二电源正极接口223、一个第二电源负极接口224。

一传感模块的凸形连接部与相邻另一传感模块的凹形连接部连接时，凸形连接部21凸起端的第一信号发射接口211、第一信号接收接口212、第一电源正极接口213、第一电源负极接口214分别与凹形连接部22凹陷端的第二信号接收接口222、第二信号发射接口221、第二电源正极接口223、第二电源负极接口224连接，第一信号发射接口发送凸形连接部所在传感模块的编码数据至另一传感模块的第二信号接收接口，第一信号接收接口接收另一传感模块的第二信号发射接口发送凹形连接部所在传感模块的编码数据。信号接收接口将接收到的传感模块的编码胡数据通过通信模块12发送控制中心5。

凸形连接部的凸起部位设置成竖直下压弹性回复的结构或电动、手动升降的结构。该结构可以适应在某些测试场合，待测产品的外表不能有凸出。凸形连接部的凸起部位为电动升降结构时，电源线4连接至电动机，通信模块12控制电动机的启停。一实施例中，该电动的升降结构为螺杆电机，通过控制电机的正反转向而控制螺杆的升降，该螺杆通过螺纹与对应的凹形连接部契合连接。

采用总线通讯方式时，在凸形连接部21的凸起端至少还设有一个总线接口，凹形连接部22的凹陷端至少还设有一个总线接口，在立方体内设有总线与各面连接部的总线接口连接，通信模块12与总线连接。一传感模块的凸形连接部与相邻另一传感模块的凹形连接部连接时，凸形连接部21的总线接口与相邻另一传感模块的凹形连接部22的总线接口连接导通。一传感模块的凹形连接部与相邻另一传感模块的凸形连接部连接时，同样总线接口连接导通。

采用连接杆时，凹形连接部的凹陷端至少设有一个第二信号发射接口、一个第二信号接收接口、一个第二电源正极接口、一个第二电源负极接口；连接杆的顶端至少设置一个第三信号发射接口、一个第三信号接收接口、一个第三电源正极接口、一个第三电源负极接口。

连接杆与凹形连接部连接时，连接杆顶端的第三信号发射接口、第三信号接收接口、第三电源正极接口、第三电源负极接口分别与凹形连接部凹陷端的第二信号接收接口、第二信号发射接口、第二电源正极接口、第二电源负极接口对应连接，一传感模块的凹形连接部与相邻的另一传感模块的凹形连接部通过连接杆连接并传送数据和电源。

在连接杆连接方式下采用总线通讯方式时，在凹形连接部22的凹陷端至少还设有一个总线接口，在立方体内设有总线与各面连接部的总线接口连接，通信模块12与总线连接。连接杆的顶端至少还设置一个总线接口。当一传感模块的凹形连接部与相邻另一传感模块的凹形连接部通过连接杆连接时，连接杆的总线接口将相邻两传感模块的凹形连接部22的总线接口连接导通。

3D传感模块还包括指示灯模块3、电源线4、控制中心5；所述指示灯模块3设在支架1内部；所述控制中心5设置于3D传感模块外。

各面连接部的电源正极接口、电源负极接口分别通过导线贯通，形成电源线4，电源线4连接通信模块12的电源端。

本实施例中，通信模块12为无线通信模块。传感器11电连接于无线通信模块，所述指示灯模块3电连接于无线通信模块；无线通信模块通过电信号连接于控制中心5，实时将数据传输至控制中心5。

支架的材料强度、连接部2的材料强度与被模拟的待测产品材料强度相同，使得测试数据更为准确。

通信模块具有唯一ID号，各面上传感器具有在该ID号下的唯一编码。便于采集传感器数据定位的准确。

支撑架102上设置配重安装位13，用于传感模块的重量调整。配重安装位13也可以为储物空间；配重时，将配重块或配重颗粒放置在储物空间内来达到配重的目的。传感器11为拉压传感器、压力传感器、温度传感器或湿度传感器中的一种或组合。当传感器11为温度传感器、湿度传感器时，传感器11设置在支架1的内部空间。本实施例中，传感器11为拉压传感器。

一种3D传感模块的使用方法，包括如下步骤：

S1：根据待测产品图纸，将3D传感模块堆砌成待测产品的等比例模型。

步骤S1包括：S11：根据待测产品的密度，调节支架配重的重量，以达到3D传感模块与待测产品密度相同；S12：根据待测产品图纸，3D传感模块的凸形连接部与3D传感模块的凹形连接部相连接，堆砌成待测产品的等比例模型。在模型外表面可单独设置凸形连接部或凹形连接部构成规范平整的表面，并对表面的缝隙做密封处理。

S2：通过电源线连接电源，控制中心与待测产品模型中每个3D传感模块的通信模块建立连接，记录各通信模块的ID号以及通信模块之间的连接关系，控制中心生成虚拟3D待测产品模型图；

S3：控制中心接收并记录模型的每个3D传感模块各个面的传感器检测初始数据；

S4：对该待测产品模型进行添加外部测试条件，记录测试中每个3D传感模块各个面的传感器实时检测数据；

S5：按比例计算出该产品内部的实际实时受力和/或温湿度数据。

本发明根据产品的图纸将3D模块堆砌成该产品的等比例模型，每个3D传感模块的传感器敏感捕获内部力的拉压数据，并通过通信模块将模型内部的压力数据传输至外部控制中心，使用者可以根据控制中心的数据，按比例计算出该产品内部的实际实时受力、温湿度等数据；对于优化产品结构非常有帮助；大大的降低了模具成本和时间。

Claims (7)

1.一种3D传感模块，其特征在于，包括支架、连接部；

支架呈立方状，立方体的六个面，相邻面之间设有空隙，表面上设置有传感器，通信模块安装在六块面围成的空间内，传感器的信号输出线连接至通信模块；

连接部包括凹形连接部、凸形连接部；支架表面上至少设置一连接部；凸形连接部的凸起端插入另一3D传感模块的凹形连接部的凹陷端中并可通过卡扣固定连接；采用凸形连接部时，一面上设置凹形连接部，则在相对面上设置凸形连接部；

凸形连接部的凸起端至少设有一个第一信号发射接口、一个第一信号接收接口、一个第一电源正极接口、一个第一电源负极接口；凹形连接部的凹陷端至少设有一个第二信号发射接口、一个第二信号接收接口、一个第二电源正极接口、一个第二电源负极接口；

一传感模块的凸形连接部与另一传感模块的凹形连接部连接时，凸形连接部凸起端的第一信号发射接口、第一信号接收接口、第一电源正极接口、第一电源负极接口分别与凹形连接部凹陷端的第二信号接收接口、第二信号发射接口、第二电源正极接口、第二电源负极接口对应连接，第一信号发射接口发送凸形连接部所在传感模块的编码数据至另一传感模块的第二信号接收接口，第一信号接收接口接收另一传感模块的第二信号发射接口发送凹形连接部所在传感模块的编码数据。

2.根据权利要求1所述的3D传感模块，其特征在于：各面连接部的电源正极接口、电源负极接口分别通过导线贯通，形成电源线，电源线连接通信模块的电源端。

3.根据权利要求1所述的3D传感模块，其特征在于：支撑架上设置配重安装位。

4.根据权利要求1所述的3D传感模块，其特征在于：传感器为拉压传感器、压力传感器、温度传感器或湿度传感器中的一种或组合。

5.根据权利要求1所述的3D传感模块，其特征在于：凸形连接部的凸起部位设置成竖直下压弹性回复的结构或电动、手动升降的结构。

6.一种3D传感模块的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：根据待测产品图纸，将权利要求1至权利要求5任一所述的3D传感模块堆砌成待测产品的等比例模型；

S2：通过电源线连接电源，控制中心与待测产品模型中每个3D传感模块的通信模块建立连接，记录各传感模块的编码数据以及传感模块之间的连接关系，控制中心生成虚拟3D待测产品模型图；

S3：控制中心接收并记录待测产品模型的每个3D传感模块各个面的传感器检测的初始数据；

S4：对该待测产品模型进行添加外部测试条件，记录测试中每个3D传感模块各个面的传感器检测的测试数据；

S5：按比例计算出该产品内部的实际实时受力数据。

7.根据权利要求6所述的3D传感模块的使用方法，其特征在于，步骤S1包括：

S11：根据待测产品的密度，调节支架配重的重量，以达到3D传感模块与待测产品密度相同；

S12：根据待测产品图纸，3D传感模块的凸形连接部与3D传感模块的凹形连接部相连接，堆砌成待测产品的等比例模型。

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