[发明专利]一种柔性弯曲传感器异步精确校准系统

说明书

一种柔性弯曲传感器异步精确校准系统，属于角度参数校准技术领域，包括步进滑台、弯曲传感器夹持设备、可调梁杆和控制电路。该装置利用控制芯片、位移传感器、温度传感器，湿度传感器、气压传感器微型气泵等综合实现了角度校准的功能，通过在电机滑轨上放置多个电机，实现同时校准多个角度传感器的功能，克服了传统技术中只校准单个角度的缺点；该装置可根据弯曲传感器的长度大小进行调节，适应性强；该装置有已被证实的数学理论支撑，根据空间坐标和电阻值得出校准公式，进行建模；该装置体积小、易制造、结构紧凑、操作便捷，适用于角度参数的校准。

技术领域

本发明涉及角度参数校准技术领域，具体涉及一种柔性弯曲传感器异步精确校准系统。

背景技术

柔性弯曲传感器作为一种新型传感器，因其基于高弹性材料在形变时电阻或电容发生变化而被广泛用于测量系统角度，但由于工艺和操作原因，每个柔性传感器出在较大个体差异，难以采用同一个变化规律精确标定不同传感器，因此需要对每个弯曲传感器进行校准，从而获得每个弯曲传感器的使用规律，因此校准装置应运而生。

目前的角度校准装置大多采用X射线、激光、大理石平台等，已有的一种用于医疗设备的角度校准装置（中国发明专利CN106821403A），采用X光辐射C型臂技术，但使用过程中仍具有辐射风险，长期操作对人体有很大伤害，而且不经济、操作不便、测量有局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提供一种基于形变转化和空间坐标转化的多传感器的多角度同时校准的角度校准装置。该装置既能根据弯曲传感器的长度大小进行调节，又能实现异步校准多个角度传感器的功能，适应性强；该装置电机既能做圆周运动，同时又能沿丝杠做线性运动，实现对采集范围内的所有位置进行坐标定位和无死角信息采集；该装置基于电阻和空间坐标转化校准，校准精度很高；该装置采用多种传感器采集校准，并用多传感器检测外界环境条件，能够很好对该装置外部环境进行调整，且操作简便；该装置有已被证实的数学理论支撑，根据空间坐标和电阻或电容值得出校准公式，用于建模。

发明的技术解决方案如下：

本发明设计的一种柔性弯曲传感器异步精确校准系统，包括步进滑台、夹持装置和控制装置；步进滑台包括步进电机、丝杠、法兰和滑轨；夹持装置包括固定梁、固定锚点、柔性传感器、气囊、导气管和传感器电路；可调梁杆包括固定梁和固定锚点；控制装置包括控制芯片、温度传感器、湿度传感器、气压传感器、微型电磁阀和微型气泵。

所述步进滑台包括步进电机、丝杠、法兰和滑轨，电机在控制丝杆转动的同时，也可以沿滑轨运动，通过丝杆和滑轨的移动实现法兰到达测量平面内的任意位置，进而可以有效测试各个角度下的形变量大小。

所述柔性传感器夹持设备一端安装在固定梁上的锚点上，不同长度和型号的柔性传感器根据测量需要所安装的锚点位置不同，为便于弯曲，长度越长的传感器其安装锚点越远离中心点，夹持设备另一端安装在法兰上，并随法兰的上下左右移动而实现柔性传感器的定向弯曲。

更进一步，根据工程实践经验，当柔性传感器上下表面承受不同压力时，其形变量将发生一定变化，因此在夹持设备两侧安装两个气囊，以模拟实际使用时柔性传感器表面受到的不同压力情况，与传感器接触的气囊一侧为平滑面，远离传感器的气囊一侧为波浪形表面，通过微型气泵向气囊内充气，波浪形外侧气囊膨胀向内侧挤压，两侧气囊的挤压将对弯曲传感器产生一定压力，通过气囊内的不同气压值可以模拟出传感器两侧不同的压力值，因而可以有效监测不同压力对传感器的影响。

更进一步，在弯曲传感器与气囊间安装压力传感器，对当前压力进行实时测量，可以更加有效的测量当前压力情况下，形变量与弯曲角度的关系，同时更加清楚不同压力对两者关系的影响。