压力变送器、不规则工件加工系统和汽车刹车踏板的制作方法

1.本技术涉及自动化工装技术领域，尤其涉及一种压力变送器、不规则工件加工系统和汽车刹车踏板。


背景技术：

2.对于自动加工时的被加工工件，尤其非规则对称工件，为了加工快捷是有位置放置要求，目前大多是通过人眼观察以及计算机照相比对等方式来判定其摆放位置是否正确，以便后续机械臂抓取并进入下一加工程序。
3.然而，上述的现有方法存在一些不足，例如，人在长时间观察下易于疲劳，容易产生摆放位置或角度的误判，对于放置位置不符合要求的工件，若没有及时发生，不利于机械臂的抓取或者会发生抓取失败的现象，进而影响加工效率。此外，通过人眼观察以及计算机照相比对的方式，对于工件的重量不能控制，例如，有些重量不符合标准的工件也会进入下一加工环节，进而容易导致瑕疵品的产生，不仅浪费时间，也增加了加工成本等。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种压力变送器、不规则工件加工系统和汽车刹车踏板，该压力变送器利用多点称重方式来判定不规则对象的摆放位置是否在要求的范围内，成本低、具有较强的实用性。
5.本技术的实施例提供一种压力变送器，包括：控制器、通信单元和至少四个压力检测单元，所述通信单元和每个所述压力检测单元均与所述控制器连接；
6.各个所述压力检测单元分布在平台的不同位置，用于采集放置在所述平台表面的不规则对象在对应位置产生的压力信号；
7.所述控制器用于将每个所述压力信号转换为电信号以得到对应位置的压力值，并将每个所述压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值比较；
8.所述通信单元用于在至少一个所述压力值与所述局部压力参考值的差值在预设偏差范围外时，将各个所述压力值及所述不规则对象的摆放位置不正确的信号上报到上位机。
9.在一些实施例中，所述控制器还用于先根据所有的所述压力值计算出所述不规则对象的总压力，并在所述不规则对象的总压力在预设重量范围内时，再将每个所述压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值比较。
10.在一些实施例中，所述压力检测单元的总数量为四个，四个所述压力检测单元分别对称设置在所述平台内矩形区域的四个顶角处。
11.在一些实施例中，各个所述压力检测单元的结构相同，每个所述压力检测单元均包括压敏电阻、消抖电容、比较器、第一至第四分压电阻和反馈电阻；
12.所述压敏电阻的一端用于连接供电电源，另一端分别连接所述消抖电容和所述比较器的同相输入端，所述消抖电容的另一端接地；
13.所述第一分压电阻的一端用于连接供电电源，另一端分别连接所述第二分压电阻和所述同相输入端，所述第二分压电阻的另一端接地；
14.所述第三分压电阻的一端用于连接供电电源，另一端分别连接所述第四分压电阻和所述比较器的反相输入端，所述第四分压电阻的另一端接地；
15.所述反馈电阻的一端连接所述比较器的输出端，另一端连接所述反相输入端，所述比较器的输出端连接所述控制器的信号输入端。
16.在一些实施例中，所述通信单元为usb接口模块、蓝牙模块或wifi模块。
17.在一些实施例中，所述通信单元为usb接口模块，所述压力变送器还包括保护单元，所述保护单元包括第一至第四二极管、稳压管、第一保护电阻和第二保护电阻；
18.所述稳压管的正极连接所述控制器的电源端，负极接地；
19.所述第一二极管和所述第二二极管同向串联后并联于所述稳压管的两端，所述第一二极管和所述第二二极管的串联节点分别连接所述控制器和所述第一保护电阻，所述第一保护电阻的另一端连接所述usb接口模块的数据线正极；
20.所述第三二极管和所述第四二极管同向串联后并联于所述稳压管的两端，所述第三二极管和所述第四二极管的串联节点分别连接所述控制器和所述第二保护电阻，所述第二保护电阻的另一端连接所述usb接口模块的数据线负极。
21.在一些实施例中，上述的压力变送器还包括：与所述控制器连接的防干扰单元，所述防干扰单元包括第一电容、第二电容和第五二极管；
22.所述第一电容的一端连接所述控制器的电源端，另一端接地；
23.所述第二电容并联于所述第一电容的两端；
24.所述第五二极管的负极连接所述第一电容，正极连接所述第二电容。
25.本技术的实施例还提供一种不规则工件加工系统，包括上述的压力变送器，所述压力变送器设置在不规则工件的加工平台上，用于检测所述不规则工件的摆放位置是否正确。
26.在一些实施例中，若所述不规则工件包括多个，所述压力变送器还用于按照预设的采样频率或加工间隔时间依次采集得到各个所述不规则工件在对应位置处产生的压力值；
27.所述压力变送器还用于将每次采集得到的各个所述压力值与所述不规则工件在各个位置的局部压力参考值比较，并在当前不规则工件存在至少一个所述压力值与所述局部压力参考值的差值不在预设偏差范围内时，对所述当前不规则工件进行标记；
28.所述通信单元还用于将所述当前不规则工件的标记信息上报至上位机。
29.本技术的实施例还提供一种汽车刹车踏板，包括踏板本体和贴合在所述踏板本体表面的柔性压力变送器，其中，所述压力变送器包括：控制器、通信单元和至少四个压力检测单元，所述通信单元和每个所述压力检测单元均与所述控制器连接；
30.各个所述压力检测单元分布在所述踏板本体表面的不同位置，用于采集用户在所述踏板本体的对应位置处施加的压力信号；
31.所述控制器用于将每个所述压力信号转换为电信号以得到对应位置的压力值，并将每个所述压力值与预先存储的对应位置的局部受力比较；
32.所述通信单元用于将得到的所述压力值及经过比较得到的用户对所述踏板本体
在不同位置处施加的压力等级上报至与所述汽车刹车踏板建立了通信连接的移动终端或车载计算机，以便所述移动终端或所述车载计算机利用上报的信息执行预设操作。
33.本技术的实施例具有如下有益效果：
34.本技术实施例的压力变送器包括控制器、通信单元和至少四个压力检测单元，各个压力检测单元分布在平台的不同位置，用于采集放置在平台表面的不规则对象在对应位置产生的压力值，并将每个压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值比较来判断不规则对象的摆放位置是否在要求的范围内，这一设计通过将不规则对象的摆放位置判断转化为对平台不同位置的表面压力检测，进而利用多点称重方式得到具体的压力数据来进行评价，可靠准确，可以有效地解决现有技术中利用人眼观察而存在摆放位置误判的问题，方便快速，成本低，具有较强的实用性。
附图说明
35.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
36.图1示出了本技术实施例的压力变送器的一种结构示意图；
37.图2示出了本技术实施例的压力变送器在工件加工场合的应用示意图；
38.图3示出了本技术实施例的压力变送器的另一种结构示意图；
39.图4示出了本技术实施例的压力变送器在汽车刹车踏板场合的应用示意图。
40.主要元件符号说明：
41.100-压力变送器；110-控制器；120-通信单元；t-压力检测单元；130-防干扰单元；140-保护单元。
具体实施方式
42.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
43.通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
44.在下文中，可在本技术的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
45.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本
申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本技术的各种实施例中被清楚地限定。
47.实施例1
48.请参照图1和2，本实施例提出一种压力变送器100，可应用于自动化工装、汽车刹车踏板外挂的压力检测等场合。
49.示范性地，该压力变送器100包括控制器110、通信单元120和多个压力检测单元t，具体地，可包括至少四个压力检测单元t。其中，通信单元120和每个压力检测单元t均与控制器110电性连接。
50.各个压力检测单元t分别分布在平台的不同位置，用于采集放置在该平台表面的不规则对象在对应位置产生的压力信号。例如，可以是每几十毫秒、每秒，或者每分钟检测一次等，具体可根据实际需求来设定。通常地，压力检测单元t的数量越多，能够用于计算的数据也会越多，虽然结果也往往会越精确，但由于测量数据越多，需要花费的计算时间及资源也越多，因此，在实际运用中可选取适当数量的压力检测单元t。
51.例如，在一种实施方式中，该压力变送器100包括四个压力检测单元t，如图2所示，这四个压力检测单元t分别对称设置在平台内呈矩形区域的四个顶角处。可以理解，每个压力检测单元t作为一个采集通道，通过对称设置的这四个压力检测单元t，可以对放置在这矩形区域的不规则对象进行多个方向的表面压力检测。
52.控制器110主要用于通过模数转换将每个压力信号转换为电信号以得到对应位置的压力值，并将每个压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值比较，即通过比较每个压力值与对应位置的局部压力参考值的差值是否在预设的偏差范围内，可以快速地判断出该不规则对象在平台的当前摆放位置或角度是否在要求范围内。例如，上述的预设偏差范围可为3％～5％等，具体可根据实际的检测对象及精度要求来设定。
53.通常地，对于同一种不规则的对象，当其在平台的摆放位置确定时，其在不同位置的压力参考值(又称局部压力参考值)也确定。例如，若存在一个或多个对应位置处的压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值的偏差较大，即不在允许的偏差范围内，则可判断出该不规则对象在平台的当前摆放位置不正确。反之，若各个压力值与对应位置的局部称压力参考值的差值均在允许的偏差范围内，则可判断出当前摆放位置正确。
54.可以理解，由于不规则对象的质量分布不均衡，其不同部位对放置平台所产生的压力也会存在差异，当放置位置与参考摆放位置不同时，则其对应部位对平台表面产生的压力值也会发生变化。进一步可选地，还可根据变化量的大小来计算摆放的偏离角度等。
55.压力变送器100通过通信单元120建立与上位机之间的通信链路。本实施例中，通信单元120可用于在至少一个压力值与对应位置的局部压力参考值的差值在预设偏差范围外时，即判断出当前摆放位置不正确时，可将采集的各个压力值及该不规则对象的摆放位置不正确的信号上报到上位机，以便及时通知工作人员进行位置人工调整等处理。
56.进一步可选地，该压力变送器100还可利用采集到的压力值来评估该不规则对象的质量是否符合要求。在一种实施方式中，示范性地，控制器110还用于先根据所有的压力值计算出该不规则对象的总压力，例如，可根据各个压力检测单元t的设置位置利用力分解
及合成原理来求解总压力，并在该不规则对象的总压力在预设重量范围内时，再将每个压力值与预先存储的对应位置的局部压力参考值比较。
57.相应地，通信单元120可以将测量的各个压力值及总压力一起上报。可以理解，若总压力不在预设重量范围内，则说明该不规则对象的重量不达标，此时可及时检测出并上报，这样可避免该不符合要求的不规则对象进入下一处理环节，节省成本等。
58.本实施例中，各个压力检测单元t的结构均相同。下面以其中的一个压力检测单元t的结构进行说明。示范性地，如图3所示，每个压力检测单元t均包括压敏电阻rt1、消抖电容c11、比较器q1、四个分压用电阻r11-r14以及反馈电阻r15。
59.其中，压敏电阻rt1的一端用于连接供电电源v33，另一端分别连接消抖电容c11和比较器q1的同相输入端，消抖电容c11的另一端接地。第一分压电阻r11的一端用于连接供电电源，另一端分别连接第二分压电阻r12和比较器q1的同相输入端，第二分压电阻r12的另一端接地。第三分压电阻r13的一端用于连接供电电源，另一端分别连接第四分压电阻r14和比较器q1的反相输入端，第四分压电阻r14的另一端接地。反馈电阻r15的一端连接比较器q1的输出端，另一端连接比较器q1的反相输入端，比较器q1的输出端连接控制器110的信号输入端。
60.可以理解，除了采用上述的压敏电阻rt1外，也可以采用其他的感应器件来采集，如电容式压力传感器等。消抖电容c11的设置主要用于从硬件层面进行去抖处理，考虑到该压力变送器100若设置在可能会发生抖动的场合，如工件加工的传送平台等，这样可以避免出现误检测，从而提高检测精度等。而通过比较器q1来形成反馈放大，可以对微弱的压力信号进行稳定放大。上述诸多电阻的阻值可根据实际需求来选取。
61.示范性地，上述的控制器110可采用集成有多路模数转换(adc)、比较、逻辑运算等功能的微控制器(mcu)芯片等来实现，如图3所示。当然，控制器110也可以利用模数转换器、比较器及逻辑运算器等分离器件来组合实现，在此并不作限定。在上电后，该控制器110还可先进行参数校准等操作。
62.在一种实施方式中，若采用如图3所示的mcu芯片来实现，则还设有该mcu芯片所需的晶振电路，而每个压力检测单元分别与mcu的不同信号端连接等。为进一步提高检测精度，该压力变送器100还包括与控制器110芯片连接的防干扰单元130。示范性地，如图3所示，该防干扰单元130包括第一电容c21、第二电容c22和一个二极管d10。其中，第一电容c21的一端连接mcu的电源端vdd，另一端接地。第二电容c22并联于第一电容c21的两端。该二极管d10的负极连接第一电容c21，正极连接第二电容c22，即反向设置在两个电容c21和c22之间。
63.可以理解，上述的二极管d10可采用肖特基二极管，两个关联的电容c21和c22通过与该二极管d10进行配合，可以防止瞬间接触不良以及供电瞬间被干扰时，使得mcu不被干扰，从而提高电路的工作稳定性等。进一步地，若采用mcu芯片，还可以采用具有温度补偿等功能的芯片，以用于对压力检测进行温度补偿。
64.示范性地，该通信单元120可采用如usb接口模块等来实现压力变送器100与上位机的有线通信，如图3所示，当然也可以采用如蜂窝网络模块、蓝牙模块、wifi模块、rfid射频模块等来实现无线通信，在此并不作限定。
65.在一种实施方式中，若采用如图3所示的usb接口模块，该压力变送器100还包括保
护单元140，以用于在usb插拔、通信等过程中进行保护。示范性地，该保护单元140包括第一至第四二极管d11-d14、稳压管z11、第一保护电阻r21和第二保护电阻r22。
66.其中，稳压管z11的正极连接控制器110的电源端，以用于获取工作所需电源，稳压管z11的负极接地。第一二极管d11和第二二极管d12同向串联后并联于稳压管z11的两端，并且第一二极管d11和第二二极管d12的串联节点同时连接控制器110和第一保护电阻r21的一端，而第一保护电阻r21的另一端则连接usb接口模块的数据线正极d 。第三二极管d13和第四二极管d14同向串联后并联于稳压管z11的两端，第三二极管d13和第四二极管d14的串联节点分别同时连接控制器110和第二保护电阻r22的一端，第二保护电阻r22的另一端则连接usb接口模块的数据线负极d-。此外，usb接口模块的电源端vcc及接地端gnd还分别对应连接控制器110的电源端vdd及接地端gnd，以保证usb接口模块的正常工作。当然，上述的第一至第四二极管d11-d14及稳压管z11也可以采用集成芯片来替代。该保护电路的设置可以防止因usb接口的信号过冲而导致mcu损坏。
67.本实施例的压力变送器100采用至少四个压力检测单元t进行分布设置，通过将摆放位置的判断转化为对平台不同位置的表面压力的判断，并利用多点称重的方式来判定不规则对象的摆放位置是否符合放置要求，可以快速有效进行判断，尤其适用于对不规则工件进行自动化加工的场合，可以及时地解决现有方案中不规则工件存在的容易误判及对重量不能有效监测等难题，而且这一设计成本低，具有较好的实用性。
68.实施例2
69.请参照上述图2，本技术实施例提出一种不规则工件加工系统，示范性地，该不规则工件加工系统包括上述实施例1中的压力变送器100，该压力变送器100可用于检测不规则工件的摆放位置是否正确等。关于不规则工件的摆放位置是否正确的检测实现，请参考上述实施例1的描述，故在此不再重复描述。
70.在一种实施方式中，如图2所示，该压力变送器100包括四个压力检测单元t，这四个压力检测单元t分别对称设置在不规则工件的加工平台上的一个矩形区域的四个顶角处。当需要在加工过程中对不规则工件进行检测时，可将不规则工件放置在这四个压力检测单元t所环绕的区域内。
71.在工件的自动化加工过程中，产线上通常会按照一定的加工速度依次对每个被加工工件进行同样的加工操作，示范性地，在另一种实施方式中，若该不规则工件包括多个，压力变送器100还用于按照预设的压力采样频率或加工间隔时间依次采集得到各个不规则工件在加工平台表面的对应位置处产生的各个压力值。
72.对于每个采集周期，压力变送器100用于将每次采集得到的各个压力值与该不规则工件在各个位置的局部压力参考值比较，并在当前不规则工件存在至少一个压力值与局部压力参考值的差值不在预设偏差范围内时，对当前不规则工件进行及时标记，以便通信单元120将该当前不规则工件的压力值及标记信息及时上报至上位机，进而可提示工作人员进行及时调整摆放位置，从而方便机械臂顺利拿起并进入后续加工程序等。可选地，若压力变送器100判断出没有任何异常，也可以将上报时间进行适当调整，这样既可以少占内存，也可以减少上位机的处理用时。
73.可选地，对于每个不规则工件，压力变送器100还用于先根据采集到的各个压力值来检测当前不规则工件的总压力是否符合重量要求。可以理解，该重量要求可以预先将符
合要求的不规则工件放置并测试得到。若符合，则再进行上述的对摆放位置是否正确的检测。若不符合，则可及时将不符合质量要求的工件及时筛选出来，以避免进入下一加工程序，从而减少无效加工。
74.可以理解，本实施例中的压力变送器100与上述实施例1的压力变送器100的结构相同，上述实施例1中关于压力变送器100的可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。
75.实施例3
76.请参照图4，本技术实施例提出一种汽车刹车踏板，范性地，该汽车刹车踏板包括踏板本体和贴合在该踏板本体表面上的压力变送器100，其中，该压力变送器100可采用上述实施例1中的压力变送器100的结构。
77.为了更好地其固定在踏板本板上，这里的压力变送器100可采用柔性板制作而成或者制作成薄膜状进行贴合固定，从而可用于实时检测用户对踏板的不同位置所施加的压力情况等。
78.示范性地，如图1所示，该压力变送器100包括控制器110、通信单元120和至少四个压力检测单元t，通信单元120和每个压力检测单元t均与控制器110连接。其中，各个压力检测单元t将分布在踏板本体表面的不同位置，以用于分别采集用户在踏板本体的对应位置处施加的压力信号。
79.控制器110用于将采集到的每个压力信号转换为电信号以得到对应位置的压力值，并将每个压力值与预先存储的对应位置的局部受力比较，以得到用户对踏板本体在不同位置处施加的压力等级信息。通信单元120则用于将得到的各个压力值以及施加的压力等级等信息上报到与其建立了通信连接的终端(如手机、平板等)或车载计算机(如ecu等)，以此利用这些信息来进行相应的操作，例如，可将其与行车记录仪等视频信息结合生成具有行车路线、即时车速及行驶过程中施加的刹车踏板力度等相关信息的路书，进而用户可利用该路书进行巡航参考或行车具体记录等。
80.可以理解，可预先测试得到每个位置的受力及压力等级的对应关系。当采集到各个压力值时，可将实际的压力值与存储的局部受力进行大小比较，从而判断出当前属于哪个压力等级。通过在踏板本体上设置上述的压力变送器100，这样使得主控能够充分利用这些压力值及压力等级等信息进行驾车辅助性操作等。例如，将实时的用户施加的压力信息同步到当前的手机地图或行车记录仪等以生成包含即时车速与刹车力度等的行车相关信息，以便根据需要后续对相同路况可以将其作为辅助驾驶参考等。
81.可以理解，本实施例中的压力变送器100与上述实施例1的压力变送器100的结构相似，上述实施例1中关于压力变送器100的部分可选项同样适用于本实施例，故在此不再重复描述。
82.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。