CN206321366U - 基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，包括：一个支撑平台；水平贴放于所述支撑平台上表面的感应板；放置于所述感应板的四个应变片；设置于所述感应板且一一对应地分别与四个所述应变片电性连接的四个电桥电路与放大电路模块；设置于所述感应板且分别与四个所述电桥电路与放大电路模块电性连接的信号采集模块；设置于所述感应板与承压板之间的四个呈柱状的压力传递结构。其可实现锡膏印刷过程中刮刀压力和刮刀速度的测试，同时也能判断刮刀在沿运动垂直方向上是否出现刮刀压力倾斜的状况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压力测试装置，具体涉及锡膏刮刀压力测试装置，更具体而言，涉及一种基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置。
背景技术
电子产品表面贴装技术设备(Surface Mounted Technology，SMT)中，需要在器件贴装的PCB相应位置上刮涂均匀等厚的锡料，以保证锡膏厚度满足后续回流焊接过程要求。锡膏印刷是SMT工艺中最复杂，最不稳定的工序，受多种综合因素的影响。锡膏刮刀压力与刮刀速度对锡膏涂抹质量有重要影响，一般通过预先调节刮刀高度至最优状态控制刮刀在钢网中的压力，通过电机控制刮刀运行速度，从而确保锡膏涂抹质量。由于运行过程中多次接触受力，刮刀压力会有所变化，定量测试刮刀压力与刮刀运行速度能有效提高工艺设计和设备维护水平。
目前，针对SMT锡膏刮刀工作过程实时检测刮刀压力的测试手段比较少，一般通过刮刀控制电机的位置标定来预估压力，或者采用力传感器模组检测轴向压力。暂时没有集成的在单个感应模块机构且能够同时定量检测锡膏印刷过程中刮刀压力和刮刀速度的设备模块。
为此，有必要设计一种新的基于应变检测机理的锡膏刮刀压力测试装置，以克服上述问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术在电子产品表面贴装工艺中锡膏刮刀压力测试装置不能集成在单个感应模块而同时定量检测锡膏印刷过程中刮刀压力和刮刀速度的问题，提供一种基于应变检测机理的锡膏刮刀压力测试装置，其占用空间小且可同时测试锡膏印刷过程中的刮刀压力和刮刀速度。
本实用新型解决其问题所采用的技术方案是：提供一种基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，包括：
呈平板状的感应板，具有贯穿所述感应板的第二通孔以及容置于所述第二通孔的呈长条状的悬臂梁，所述悬臂梁具有与所述第二通孔的侧壁连接的根部以及远离所述根部且不与所述第二通孔的侧壁接触的尾部；
设置于所述尾部上的呈柱状的压力传递结构；
设置于所述根部上的应变片；
安装于所述感应板上的电桥电路与放大电路模块，所述电桥电路与放大电路模块电性连接所述应变片；
安装于所述感应板上的信号采集模块，所述信号采集模块电性连接所述电桥电路与放大电路模块；
以及设置于所述压力传递结构上的承压板，用于承接锡膏刮刀施加的压力。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述感应板具有四个对称排列的所述第二通孔以及四个呈长条状且一一对应地分别容置于四个所述第二通孔的悬臂梁。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，包括具有呈 平板状支撑板的支撑平台，所述感应板水平贴放于所述支撑板上，所述支撑板的中部设有贯穿所述支撑板的第一通孔，所述第一通孔与所述第二通孔在同一水平面上的正投影具有重叠区域。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述第一通孔在水平面的正投影覆盖所述悬臂梁在同一水平面的正投影。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，四个所述压力传递结构一一对应地分别设置于四个所述尾部，所述压力传递结构的高度大于所述电桥电路与放大电路模块和信号采集模块的高度。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述压力传递结构包括外套筒、内套筒和滚珠，所述内套筒开口朝上支撑于所述尾部，所述滚珠可水平滚动地收容于所述内套筒，所述外套筒开口朝下收容于所述内套筒且支撑所述承压板。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述承压板与所述感应板之间设有相对设置的两第一挡板和相对设置的两第二挡板，所述第一挡板长度大于所述第二挡板，所述第一挡板和第二挡板的高度均小于所述压力传递结构的高度，两个所述第一挡板、两个所述第二挡板和所述感应板围成一个容置空间，所述应变片、电桥电路与放大电路模块、压力传递结构和信号采集模块均收容于所述容置空间。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，两个第三挡板分别固定于所述承压板的相对两侧缘的下方，两个所述第三挡板垂直地固定于所述承压板且位于所述容置空间的外侧。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述支撑平台具有四个方柱状支撑块分别自所述支撑板的四个顶角处竖直向下延伸形成， 所述支撑块具有连接并垂直于所述支撑板的两个侧壁、连接两个所述侧壁的底壁以及自所述底壁朝远离所述支撑板的方向水平延伸形成的安装板，所述安装板平行于所述支撑板，且所述安装板的上表面低于所述第三挡板的底面。
在本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置中，所述悬臂梁延长度方向厚度一致。
实施本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，具有以下有益效果：
1、当所述锡膏刮刀在所述承压板表面沿着所述悬臂梁的纵长方向移动时，所述锡膏刮刀给所述承压板施加的力会通过所述压力传递结构传递给所述应变片，所述应变片的电阻发生变化，所述电桥电路与放大电路模块将应变片的电阻变化转换成电压信号，所述信号采集模块可以采集所述电压信号，由此可得到所述应变片的动态时序曲线，即所述应变片承受的压力随时间的变化曲线，由此实现锡膏印刷过程中刮刀压力的动态测试，根据所述应变片的动态时序曲线得出刮刀速度曲线，由此实现对所述锡膏刮刀速度的测试。
2、根据不同位置的应变片的动态时序曲线可以判断所述锡膏刮刀在移动过程中是否保持平衡。
3、在有限的空间内实现承压板、压力传递结构、感应板、电桥电路与放大电路模块以及信号采集模块的集成，由此方便安装使用。
4、所述压力传递结构包括外套筒、内套筒和滚珠，所述内套筒开口朝上支撑于所述尾部，所述滚珠可水平滚动地收容于所述内套筒，所述外套筒开口朝下收容所述内套筒且支撑所述承压板，由此减少力传导过程中非垂直作用力的分量。
附图说明
图1为本实用新型基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的立体组合图；
图2为本实用新型基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的内部结构示意图；
图3为本实用新型基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的立体分解图；
图4为本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的支撑平台的立体图；
图5为本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的感应板的立体图；
图6为本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的压力传递机构的第一立体分解图；
图7为本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的压力传递机构的第二立体分解图；
图8为本实用新型提供的用基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的进行检测时的流程图；
图9为本实用新型提供的用基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的进行检测时得到的悬臂梁压力输出值的动态时序图(一)；
图10为本实用新型提供的用基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的进行检测时得到的悬臂梁压力输出值的动态时序图(二)；
图11为本实用新型基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的悬臂梁的相关参数示意图(一)；
图12为本实用新型基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置较佳实施例的悬臂梁的相关参数示意图(二)。
具体实施方式的附图标号说明：
| 支撑平台 | 1 | 支撑板 | 11 |
| 第一通孔 | 111 | 支撑块 | 12 |
| 侧壁 | 121 | 底壁 | 122 |
| 安装板 | 123 | 安装孔 | 1231 |
| 感应板 | 2 | 第二通孔 | 21 |
| 悬臂梁 | 22 | 根部 | 221 |
| 尾部 | 222 | 连接部 | 223 |
| 应变片 | 3 | 电桥电路与放大电路模块 | 4 |
| 信号采集模块 | 5 | 压力传递结构 | 6 |
| 外套筒 | 61 | 滚珠 | 62 |
| 内套筒 | 63 | 立柱 | 631 |
| 第一挡板 | 71 | 第二挡板 | 72 |
| 第三挡板 | 73 | 承压板 | 8 |
| 锡膏刮刀 | 9 |
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1和图3所示，为本实用新型提供的一种基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置的较佳实施例，包括支撑平台1、感应板2、应变片3、电桥电路与放大电路模块4、压力传递结构6、信号采集模块5、承压板8、第一挡板71、第二挡板72以及第三挡板73。
如图3和图4所示，支撑平台1具有呈长方形平板状的支撑板11，以及分别自支撑板11的四个顶角处竖直向下延伸形成的四个方柱状支撑块12。支撑板11中部设有贯穿支撑板11的呈长方形的第一通孔111。四个支撑块12 均具有连接并垂直于支撑板11的两个侧壁121和连接两个侧壁121的底壁122，底壁122平行于支撑板11。自底壁122朝远离支撑板11的方向水平延伸形成一个安装板123，安装板123具有贯穿安装板123的安装孔1231用于安装固定支撑平台1。
如图3和图5所示，感应板2呈长方形，水平贴放于支撑板11上表面。感应板2由弹性模量高度稳定的40CrNiMoA合金钢制作而成，以保证高弹性极限与强度极限，并在较大变形量和温度范围内维持弹性模量恒定。感应板2设有四个贯穿感应板2的狭长的第二通孔21，以及四个呈长条状的悬臂梁22。四个第二通孔21分对称的排列，分别位于感应板2的左上、右上、左下和右下位置，每一个第二通孔21均与第一通孔111在同一水平面上的正投影具有重叠区域。四个悬臂梁22一一对应地分别容置于四个第二通孔21，容置于左上位置的第二通孔21的悬臂梁22自相应的第二通孔21的右侧壁121水平向左凸伸形成，容置于右上位置的第二通孔21的悬臂梁22自相应的第二通孔21的左侧壁121水平向右凸伸形成，容置于左下位置的第二通孔21的悬臂梁22自相应的第二通孔21的右侧壁121水平向左凸伸形成，容置于右下位置的第二通孔21的悬臂梁22自相应的第二通孔21的左侧壁121水平向右凸伸形成。悬臂梁由精密机加工而成，悬臂梁沿长度方向的厚度一致且为感应板2厚度的三分之一。每一个悬臂梁22均具有与第二通孔21的侧壁121连接的根部221、远离根部221且不与第二通孔21的侧壁121接触的尾部222以及连接根部221和尾部222的连接部223。第一通孔111在水平面的正投影覆盖悬臂梁22在同一水平面的正投影。
如图2和图3所示，四个应变片3一一对应地分别黏贴于四个悬臂梁22的根部221上，用于感应悬臂梁的变形量的大小。四个电桥电路与放大电路模 块4水平地安装于感应板2上，四个电桥电路与放大电路模块4排布成规则的矩形阵列且一一对应地分别与四个应变片3电性连接，用于将感应片的电阻变化率转换成电压信号。信号采集模块5安装于感应板2上，且位于两个第二通孔21之间，信号采集模块5分别与四个电桥电路与放大电路模块4电性连接，用于采集四个电桥电路与放大电路模块4输出的电压信号。
如图3、图6和图7所示，四个压力传递结构6呈柱状且一一对应地分别设置于四个尾部222上，压力传递结构6的高度大于电桥电路与放大电路模块4和信号采集模块5的高度。压力传递结构6包括外套筒61、内套筒63和滚珠62。内套筒63开口朝上，且具有立柱631自内套筒63底壁122的中部竖直向下延伸形成，立柱631支撑于尾部222。滚珠62可水平滚动地收容于内套筒63，外套筒61开口朝下紧密地套设在内套筒63外。承压板8呈长方形平板状，其尺寸略大于感应板2的尺寸，承压板8水平地安装固定于四个压力传递结构6的外套筒61上。
如图2和图3所示，承压板8与感应板2之间设有相对设置的两第一挡板71和相对设置的两第二挡板72，第一挡板71长度大于第二挡板72，第一挡板71和第二挡板72的高度均小于压力传递结构6的高度，两个第一挡板71、两个第二挡板72和感应板2围成一个容置空间，应变片3、电桥电路与放大电路模块4、压力传递结构6和信号采集模块5均收容于容置空间。两个第三挡板73分别固定于承压板8的相对两侧缘的下方，两个第三挡板73垂直地固定于承压板8且位于容置空间的外侧，第三挡板73平行于第二挡板72，第三挡板73的底面高于安装板123的上表面。支撑块12的下表面到承压板8的上表面的垂直高度小于60mm。
如图8所示，采用本实用新型较佳实施例中的基于应变片的锡膏刮刀压力 测试装置进行检测时，包括以下步骤：锡膏刮刀9沿着悬臂梁22的长度方向水平移动(如图1中箭头所指的方向)；承压板8承受锡膏刮刀9的压力并通过压力传递结构6传递到悬臂梁22的尾部222；悬臂梁22产生相应的弯曲变形；悬臂梁22根部221的应变片3感应悬臂梁22产生的变形量并产生相应的电阻变化；应变片3的电阻变化经电桥电路与放大电路模块4转换输出电压时序信号；信号采集模块5采集电压时序信号并输出数字信号供电脑后处理；电脑根据数字信号得出应变片3的动态时序曲线；根据应变片3的动态时序曲线得出锡膏刮刀9的移动速度曲线；根据不同位置的应变片3的动态时序曲线判断锡膏刮刀9在移动过程中是否平衡。
具体而言，较佳实施例中的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置工作过程中，将相应的钢网黏贴在承压板8上，锡膏刮刀9(垂直于锡膏刮刀9移动方向上的宽度小于80mm)沿着悬臂梁22的长度方向从左向右移动(如图1中箭头所指的方向)，承压板8受锡膏刮刀9的压力(50N-80N之间)并通过压力传递结构6分散到四个悬臂梁22的尾部222。悬臂梁22结构产生弯曲变形，其变形量的大小通过黏贴在悬臂梁22根部221的应变片3感应，其变形量的大小与锡膏刮刀9施加的正压力成线性正比(在弹性范围内的情况下)。应变片3的电阻变化值经应电桥电路与放大电路模块4转换后输出电压时序模拟信号，信号采集模块5采集电压时序模拟信号并输出相应的数字信号，电脑根据数字信号得出每个应变片3的动态时序曲线(如图9和图10所示)。
在弹性范围内，锡膏刮刀9产生的压力与测量的应变数据成线性正比，具体计算公式描述如下：
其中(如图11和图12所示)，
F为锡膏刮刀9作用在钢网表面的压力也即承压板8承受的压力；
εi为第i个悬臂梁22的变形量输出值(由数字信号得出)；
Ei为第i个悬臂梁22对应的的弹性模量参数；
ai为第i个悬臂梁22上的应变片3到与根部221连接的第二通孔的侧壁的距离；
bi为第i个悬臂梁22的尾部222的末端到受力点的距离；
Li，hi，wi为第i个悬臂梁22的尺寸参数(长、高、宽)。
本实施例中四个悬臂梁22的材料性质和几何尺寸一致，锡膏刮刀9压力表达式可简化为：
其中定义为测试装置的锡膏刮刀9压力系数，为测试装置硬件的特征参数，其值与结构设计和材料特性有关，数值越大，表示结构设计对表面压力越敏感。在线性区间范围内，静态条件下的测试装置的锡膏刮刀9压力系数可通过标准质量块标定得到。
根据四个悬臂梁22的单个应变片3的动态时序曲线，锡膏刮刀9瞬时速度的时间序列为悬臂梁22的应变片3的动态时序曲线对时间的求导得到锡膏刮刀9的速度公式：
其中，
F1为容置于左上位置的第二通孔21的悬臂梁22的压力输出值；
F2为容置于右上位置的第二通孔21的悬臂梁22的压力输出值；
F3为容置于左下位置的第二通孔21的悬臂梁22的压力输出值；
F4为容置于右下位置的第二通孔21的悬臂梁22的压力输出值；
L为悬臂梁22的长度尺寸。
同时根据四个悬臂梁22的单个应变片3的动态时序曲线可判断锡膏刮刀9在沿着悬臂梁22长度方向由左至右移动的过程中是否平衡。即，当容置于左上位置的第二通孔21的悬臂梁22的动态时序图和容置于左下位置的第二通孔21的悬臂梁22的动态时序图一致，且当容置于右上位置的第二通孔21的悬臂梁22的动态时序图和容置于右下位置的第二通孔21的悬臂梁22的动态时序图一致时，即可判定锡膏刮刀9在移动过程中处于平衡状态，否则不平衡。
实施本实用新型提供的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，具有以下有益效果：
1、当所述锡膏刮刀在所述承压板表面沿着所述悬臂梁的纵长方向移动时，所述锡膏刮刀给所述承压板施加的力会通过所述压力传递结构传递给所述应变片，所述应变片的电阻发生变化，所述电桥电路与放大电路模块将应变片的电阻变化转换成电压信号，所述信号采集模块可以采集所述电压信号，由此可得到所述应变片的动态时序曲线，即所述应变片承受的压力随时间的变化曲线，由此实现锡膏印刷过程中刮刀压力的动态测试，根据所述应变片的动态时序曲线得出刮刀速度曲线，由此实现对所述锡膏刮刀速度的测试。
2、根据不同位置的应变片的动态时序曲线可以判断所述锡膏刮刀在移动过程中是否保持平衡。
3、在有限的空间内实现承压板、压力传递结构、感应板、电桥电路与放 大电路模块以及信号采集模块的集成，由此方便安装使用。
4、所述压力传递结构包括外套筒、内套筒和滚珠，所述内套筒开口朝上支撑于所述尾部，所述滚珠可水平滚动地收容于所述内套筒，所述外套筒开口朝下收容所述内套筒且支撑所述承压板，由此减少力传导过程中非垂直作用力的分量。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，包括：
呈平板状的感应板(2)，具有贯穿所述感应板(2)的第二通孔(21)以及容置于所述第二通孔(21)的呈长条状的悬臂梁(22)，所述悬臂梁(22)具有与所述第二通孔(21)的侧壁(121)连接的根部(221)以及远离所述根部(221)且不与所述第二通孔(21)的侧壁(121)接触的尾部(222)；
设置于所述尾部(222)上的呈柱状的压力传递结构(6)；
设置于所述根部(221)上的应变片(3)；
安装于所述感应板(2)上的电桥电路与放大电路模块(4)，所述电桥电路与放大电路模块(4)电性连接所述应变片(3)；
安装于所述感应板(2)上的信号采集模块(5)，所述信号采集模块(5)电性连接所述电桥电路与放大电路模块(4)；
以及设置于所述压力传递结构(6)上的承压板(8)，用于承接锡膏刮刀(9)施加的压力。
2.根据权利要求1所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述感应板(2)具有四个对称排列的所述第二通孔(21)以及四个呈长条状且一一对应地分别容置于四个所述第二通孔(21)的悬臂梁(22)。
3.根据权利要求2所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，包括具有呈平板状支撑板(11)的支撑平台(1)，所述感应板(2)水平贴放于所述支撑板(11)上，所述支撑板(11)的中部设有贯穿所述支撑板(11)的第一通孔(111)，所述第一通孔(111)与所述第二通孔(21)在同一水平面上的正投影具有重叠区域。
4.根据权利要求3所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述第一通孔(111)在水平面的正投影覆盖所述悬臂梁(22)在同一水平面的正投影。
5.根据权利要求2所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，四个所述压力传递结构(6)一一对应地分别设置于四个所述尾部(222)，所述压力传递结构(6)的高度大于所述电桥电路与放大电路模块(4)和信号采集模块(5)的高度。
6.根据权利要求1所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述压力传递结构(6)包括外套筒(61)、内套筒(63)和滚珠(62)，所述内套筒(63)开口朝上支撑于所述尾部(222)，所述滚珠(62)可水平滚动地收容于所述内套筒(63)，所述外套筒(61)开口朝下收容于所述内套筒(63)且支撑所述承压板(8)。
7.根据权利要求3所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述承压板(8)与所述感应板(2)之间设有相对设置的两个第一挡板(71)和相对设置的两个第二挡板(72)，所述第一挡板(71)长度大于所述第二挡板(72)，所述第一挡板(71)和第二挡板(72)的高度均小于所述压力传递结构(6)的高度，两个所述第一挡板(71)、两个所述第二挡板(72)和所述感应板(2)围成一个容置空间，所述应变片(3)、电桥电路与放大电路模块(4)、压力传递结构(6)和信号采集模块(5)均收容于所述容置空间。
8.根据权利要求7所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，两个第三挡板(73)分别固定于所述承压板(8)的相对两侧缘的下方，两个所述第三挡板(73)垂直地固定于所述承压板(8)且位于所述容置空间的外侧。
9.根据权利要求8所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述支撑平台(1)具有四个方柱状支撑块(12)分别自所述支撑板(11)的四个顶角处竖直向下延伸形成，所述支撑块(12)具有连接并垂直于所述支撑板(11)的两个侧壁(121)、连接两个所述侧壁(121)的底壁(122)以及自所述底壁(122)朝远离所述支撑板(11)的方向水平延伸形成的安装板(123)，所述安装板(123)平行于所述支撑板(11)，且所述安装板(123)的上表面低于所述第三挡板(73)的底面。
10.根据权利要求1所述的基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置，其特征在于，所述悬臂梁(22)延长度方向厚度一致。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201620660053.0U CN206321366U (zh) | 2016-06-28 | 2016-06-28 | 基于应变片的锡膏刮刀压力测试装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN109511232A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-03-22 | 深圳捷创电子科技有限公司 | 应变片电子传感器贴片方法 |
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2016
- 2016-06-28 CN CN201620660053.0U patent/CN206321366U/zh active Active
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| CN109511232A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-03-22 | 深圳捷创电子科技有限公司 | 应变片电子传感器贴片方法 |
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |