CN213398040U - 一种触觉测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种触觉测量装置，包括：两轴运动平台，包括有载物平台、X轴运动机构和Y轴运动机构；施压模块，包括连接杆和Z轴驱动部，所述施压模块固定有触觉传感器，所述施压模块用于使所述触觉传感器以恒定速度朝所述待测物的方向移动；数据处理模块，所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构、所述Z轴驱动部和所述触觉传感器分别与所述数据处理模块电性连接，所述数据处理模块用于得到待测物表面的形貌数据和待测物的软硬度数据。通过数据处理模块控制X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴驱动部的动作，能够自动移动待测物，以测量待测物所有的测量点，从而提高工作效率；避免待测物的测量点出现漏测的情况，从而保证测量结果的有效性。

Description

一种触觉测量装置

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种触觉测量装置。

背景技术

随着科学技术的发展和工业技术发展的需求，对一种物质的各种性质的全面认知有利于产品的开发；在工业生产上对一种物质的各种性质的测量精度越来越高，物体的软硬度和形貌是重要的物理性质。

目前，在测量物体形貌和软硬度时，需要人工移动待测物，以测量待测物所有的测量点，自动化程度低，导致工作效率低；而且人工操作存在误差，导致出现待测物的测量点漏测的情况，无法保证测量结果的有效性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种触觉测量装置，能够提高工作效率和保证测量结果的有效性。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：

一种触觉测量装置，包括：两轴运动平台，包括有载物平台、X轴运动机构和Y轴运动机构，所述载物平台用于放置待测物，所述X轴运动机构用于驱动所述载物平台沿X轴方向移动，所述Y轴运动机构用于驱动所述载物平台沿Y轴方向移动；施压模块，包括连接杆和Z轴驱动部，所述Z轴驱动部与所述连接杆连接，所述Z轴驱动部用于驱动所述连接杆沿Z轴方向移动，所述施压模块固定有触觉传感器，所述施压模块用于使所述触觉传感器以恒定速度朝所述待测物的方向移动；数据处理模块，所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构、所述Z轴驱动部和所述触觉传感器分别与所述数据处理模块电性连接，所述数据处理模块用于控制所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构和所述Z轴驱动部的动作，并且获取所述触觉传感器的电信号，从而得到待测物表面的形貌数据和待测物的软硬度数据。

上述一种触觉测量装置至少具有以下有益效果：通过数据处理模块控制X轴运动机构、Y轴运动机构和Z轴驱动部的动作，利用触觉传感器的电信号，从而得到待测物表面的形貌数据和待测物的软硬度数据，能够自动移动待测物，以测量待测物所有的测量点，自动化程度高，从而提高工作效率；而且能够有效避免待测物的测量点出现漏测的情况，从而保证测量结果的有效性。

作为上述技术方案的进一步改进，所述施压模块固定有用于获取待测物的测量点的光学定位器，所述光学定位器与所述数据处理模块电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述触觉传感器固定于所述连接杆朝向所述载物平台的一端，所述光学定位器的检测端朝向所述载物平台。

作为上述技术方案的进一步改进，所述Y轴运动机构包括Y轴导轨、Y轴推杆和Y轴滑台，所述Y轴推杆使所述Y轴滑台在所述Y轴导轨上滑动，所述X轴运动机构包括X轴导轨、X轴推杆和X轴滑台，所述X轴推杆使所述X轴滑台在所述X轴导轨上滑动，所述X轴导轨设置于所述Y轴滑台上，所述载物平台设置于所述X轴滑台上，所述X轴推杆和所述Y轴推杆均与所述数据处理模块电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述X轴推杆采用步进电机驱动式推杆，所述Y轴推杆采用步进电机驱动式推杆。

作为上述技术方案的进一步改进，所述Z轴驱动部采用推杆式直线步进电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据处理模块包括参数设置单元，所述参数设置单元用于设定待测物的测量点、形变电阻阈值和触觉传感器移动时的速度值。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据处理模块包括有驱动单元，所述驱动单元用于根据所述形变电阻阈值，控制所述施压模块的移动，使所述触觉传感器以所述触觉传感器移动时的速度值朝所述待测物的方向移动。

作为上述技术方案的进一步改进，所述数据处理模块包括有图像处理单元，所述图像处理单元用于根据所述待测物表面的形貌数据，得到待测物的形貌高度图；所述图像处理单元用于根据所述待测物的软硬度数据，得到待测物的软硬度柱状图。

作为上述技术方案的进一步改进，所述载物平台设置有用于固定所述待测物的定位夹。

附图说明

下面结合附图和实施例对实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的系统框图

图3为本实用新型测量得到的形貌高度图示意图；

图4为本实用新型的待测物的形貌模拟示意图；

图5为本实用新型测量得到的软硬度柱状图示意图；

图中标号：

100-两轴运动平台、110-载物平台、120-X轴运动机构、121-X轴导轨、122-X轴推杆、123-X轴滑台、130-Y轴运动机构、131-Y轴导轨、132-Y轴推杆、133-Y轴滑台、140-定位夹、200-施压模块、210-连接杆、220-Z轴驱动部、300-数据处理模块、310-参数设置单元、320-驱动单元、330-图像处理单元、400-触觉传感器、500-待测物、600-光学定位器。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，一种触觉测量装置，包括：

两轴运动平台100，包括有载物平台110、X轴运动机构120和Y轴运动机构130，载物平台110用于放置待测物500，X轴运动机构120用于驱动载物平台110沿X轴方向移动，Y轴运动机构130用于驱动载物平台110沿Y轴方向移动；

施压模块200，包括连接杆210和Z轴驱动部220，Z轴驱动部220与连接杆210连接，Z轴驱动部220用于驱动连接杆210沿Z轴方向移动，施压模块200固定有触觉传感器400，施压模块200用于使触觉传感器400以恒定速度朝待测物500的方向移动；

数据处理模块300，X轴运动机构120、Y轴运动机构130、Z轴驱动部220和触觉传感器400分别与数据处理模块300电性连接，数据处理模块300用于控制X轴运动机构120、Y轴运动机构130和Z轴驱动部220的动作，并且获取触觉传感器400的电信号，从而得到待测物500表面的形貌数据和待测物500的软硬度数据。

在上述实施例中，将载物平台110的长度方向设为X轴方向，将载物平台110的宽度方向设为Y轴方向，将与载物平台110的平面正交的方向设为Z轴方向。

具体的工作流程是，首先，将待测物500放置在载物平台110上；然后，在数据处理模块300的作用下，X轴运动机构120使载物平台110沿X轴方向运动，Y轴运动机构130使载物平台110沿Y轴方向运动，直至待测物500的测量点移动到测量位置；然后，在数据处理模块300的作用下，Z轴驱动部220沿Z轴方向运动，使触觉传感器400以恒定速度朝待测物500的方向移动；然后，数据处理模块300获取触觉传感器400的电信号；当触觉传感器400的电信号产生变化时，记录该时间点为接触时间点，施压模块200保持移动；利用触觉传感器400的电信号，计算得到触觉传感器400的电阻值；当触觉传感器400的电阻值等于形变电阻阈值时，记录该时间点为形变时间点，施压模块200复位；利用接触时间点和触觉传感器400移动时的速度值，计算得出待测物500的当前测量点的形貌距离，设定施压模块200初始位置与载物平台110的距离为h，施压模块200的位移距离为h₁，待测物500的当前测量点的形貌距离为h-h₁；当h-h₁的值越小，代表待测物500的当前测量点越贴近载物平台110；当h-h₁的值越大，代表待测物500的当前测量点越远离载物平台110；最后，利用接触时间点、形变时间点和触觉传感器400移动时的速度值，计算得出待测物500的当前测量点的形变距离，既施压模块200接触待测物500后，直至到达形变电阻阈值时，施压模块200移动的距离；当形变距离越大，物体越软；当形变距离越小，物体越硬；对待测物500所有的测量点进行测量，从而得到待测物500表面的形貌数据和待测物500的软硬度数据。

可以理解的是，通过数据处理模块300控制X轴运动机构120、Y轴运动机构130和Z轴驱动部220的动作，利用触觉传感器400的电信号，从而得到待测物500表面的形貌数据和待测物500的软硬度数据，能够自动移动待测物500，以测量待测物500所有的测量点，自动化程度高，从而提高工作效率；而且能够有效避免待测物500的测量点出现漏测的情况，从而保证测量结果的有效性。

需要说明的是，在触觉传感器400挤压待测物500的过程中，触觉传感器400和待测物500均会产生形变，但待测物500的压缩形变量应远大于触觉传感器400的压缩形变量，以降低触觉传感器400的形变所带来的影响。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1至2所示，施压模块200固定有用于获取待测物500的测量点的光学定位器600，光学定位器600与数据处理模块300电性连接，通过本实施例，通过光学定位器600对待测物500的检测，数据处理模块300能够自动分析出待测物500的待测点，从而提高工作效率。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，触觉传感器400固定于连接杆210朝向载物平台110的一端，光学定位器600的检测端朝向载物平台110，通过本实施例，触觉传感器400固定在连接杆210的底部，能够保证测量工作的有效运行，光学定位器600的检测端朝向载物平台110，能够保证光学定位器600进行有效的检测。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，Y轴运动机构130包括Y轴导轨131、Y轴推杆132和Y轴滑台133，Y轴推杆132使Y轴滑台133在Y轴导轨131上滑动，X轴运动机构120包括X轴导轨121、X轴推杆122和X轴滑台123，X轴推杆122使X轴滑台123在X轴导轨121上滑动，X轴导轨121设置于Y轴滑台133上，载物平台110设置于X轴滑台123上，X轴推杆122和Y轴推杆132均与数据处理模块300电性连接，通过本实施例，在X轴推杆122的作用下，X轴滑台123在X轴导轨121上沿X轴方向滑动，在Y轴推杆132的作用下，Y轴滑台133在Y轴导轨131上沿Y轴方向滑动，能够保证测量工作的有效运行。

在本实用新型的一些具体实施例中，X轴推杆122采用步进电机驱动式推杆，Y轴推杆132采用步进电机驱动式推杆，通过本实施例，采用步进电机驱动式推杆能够保证X轴滑台123和Y轴滑台133移动的精确度，从而保证测量的精确度。

在本实用新型的一些具体实施例中，Z轴驱动部220采用推杆式直线步进电机，通过本实施例，采用推杆式直线步进电机，能够保证连接杆210移动的精确度，在具体实践中，连接杆210的最小移动步长小于1μm。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图2所示，数据处理模块300包括参数设置单元310，参数设置单元310用于设定待测物500的测量点、形变电阻阈值和触觉传感器400移动时的速度值，通过本实施例，有效的待测物500的测量点能够保证测量的精确度，适当的形变电阻阈值能够有效的测量待测物500的软硬度，适当的触觉传感器400移动时的速度值能够保证测量的精确度。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图2所示，数据处理模块300包括有驱动单元320，驱动单元320用于根据形变电阻阈值，控制施压模块200的移动，使触觉传感器400以触觉传感器400移动时的速度值朝待测物500的方向移动，通过本实施例，能够保证测量工作的有效运行。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图2至5所示，图3为本实用新型测量得到的形貌高度图示意图；图4为本实用新型的待测物的形貌模拟示意图；图5为本实用新型测量得到的软硬度柱状图示意图；数据处理模块300包括有图像处理单元330，图像处理单元330用于根据待测物500表面的形貌数据，得到待测物500的形貌高度图；图像处理单元330用于根据待测物500的软硬度数据，得到待测物500的软硬度柱状图，通过本实施例，能够真实还原物体表面中的形貌，直观的展示物体软硬度的情况，由图3可以清晰看出，(1,1)、(1,2)、(1,3)、(1,4)、(2,1)、(2,2)、(2,3)和(2,4)的对应的值依次变大；当h-h₁的值越小，代表待测物500的当前测量点越贴近载物平台110；当h-h₁的值越大，代表待测物的当前测量点越远离载物平台110；根据图3的测量结果和待测物500的测量点的位置，从而得到图4的待测物500的形貌模拟示意图，更加直观的展示待测物500的形貌。由图5可以清晰直观得出五种待测物500的软硬度，待测物500由A型硅胶与B型硅胶混合组成，由于形变距离越大，物体越软，A型硅胶与B型硅胶配比为20:0.5、20:0.8、20:1、20:1.2和20:2的待测物500的软度依次递减。

在本实用新型的一些具体实施例中，如图1所示，载物平台110设置有用于固定待测物500的定位夹140，通过本实施例，能够使待测物500有效的固定在载物平台110上，从而保证测量工作的有效运行。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种触觉测量装置，其特征在于，包括：

两轴运动平台，包括有载物平台、X轴运动机构和Y轴运动机构，所述载物平台用于放置待测物，所述X轴运动机构用于驱动所述载物平台沿X轴方向移动，所述Y轴运动机构用于驱动所述载物平台沿Y轴方向移动；

施压模块，包括连接杆和Z轴驱动部，所述Z轴驱动部与所述连接杆连接，所述Z轴驱动部用于驱动所述连接杆沿Z轴方向移动，所述施压模块固定有触觉传感器，所述施压模块用于使所述触觉传感器以恒定速度朝所述待测物的方向移动；

数据处理模块，所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构、所述Z轴驱动部和所述触觉传感器分别与所述数据处理模块电性连接，所述数据处理模块用于控制所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构和所述Z轴驱动部的动作，并且获取所述触觉传感器的电信号，从而得到待测物表面的形貌数据和待测物的软硬度数据。

2.如权利要求1所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述施压模块固定有用于获取待测物的测量点的光学定位器，所述光学定位器与所述数据处理模块电性连接。

3.如权利要求2所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述触觉传感器固定于所述连接杆朝向所述载物平台的一端，所述光学定位器的检测端朝向所述载物平台。

4.如权利要求1所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述Y轴运动机构包括Y轴导轨、Y轴推杆和Y轴滑台，所述Y轴推杆使所述Y轴滑台在所述Y轴导轨上滑动，所述X轴运动机构包括X轴导轨、X轴推杆和X轴滑台，所述X轴推杆使所述X轴滑台在所述X轴导轨上滑动，所述X轴导轨设置于所述Y轴滑台上，所述载物平台设置于所述X轴滑台上，所述X轴推杆和所述Y轴推杆均与所述数据处理模块电性连接。

5.如权利要求4所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述X轴推杆采用步进电机驱动式推杆，所述Y轴推杆采用步进电机驱动式推杆。

6.如权利要求5所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述Z轴驱动部采用推杆式直线步进电机。

7.如权利要求1所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述数据处理模块包括参数设置单元，所述参数设置单元用于设定待测物的测量点、形变电阻阈值和触觉传感器移动时的速度值。

8.如权利要求7所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述数据处理模块包括有驱动单元，所述驱动单元用于根据所述形变电阻阈值，控制所述施压模块的移动，使所述触觉传感器以所述触觉传感器移动时的速度值朝所述待测物的方向移动。

9.如权利要求1所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述数据处理模块包括有图像处理单元，所述图像处理单元用于根据所述待测物表面的形貌数据，得到待测物的形貌高度图；所述图像处理单元用于根据所述待测物的软硬度数据，得到待测物的软硬度柱状图。

10.如权利要求1至9任一所述的一种触觉测量装置，其特征在于，所述载物平台设置有用于固定所述待测物的定位夹。

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