技术领域
[0001] 本
申请涉及柔性传感器制造技术领域，特别是涉及一种柔性传感器制造设备和柔性传感器的制作方法。
背景技术
[0002] 在机械零件、输送管道的零件超过结构
屈服强度时，容易对于内部的
晶体结构造成破坏，从而损坏零件结构的完整性而在日常使用时导致零件失效而导致生产事故的发生，而可靠的
无损检测技术能都及时的对于这种机械零件的损坏进行检测，从而确保机械零件使用过程中的安全性和可靠性。
[0003] 柔性
喷涂式压阻传感器能够在零件或者管道表面接收由超
声换能器产生声表面波，并且可以通过声表面波的特性对于机械零件近表面
缺陷及其机械应变进行检测，可用于非线性声学的特性对于零件微小尺寸缺陷进行检测。
[0004] 由于现有柔性喷涂式压阻传感器的制作都是基于平面制作工艺，很难对于在空间上具有复杂度的零件进行柔性喷涂式压阻传感器的制作，尤其很难针对管道、
钢轨和其他异构的机械零件进行柔性
薄膜传感器的制作。
发明内容
[0005] 本申请主要提供一种柔性传感器制造设备和柔性传感器的制作方法，以解决复杂机械零件表面柔性传感器难以制作的问题。
[0006] 为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种柔性传感器制造设备。该柔性传感器制造设备包括：
机械臂；喷涂枪，连接于机械臂的执行末端，用于喷涂液态基质于待喷涂
工件的表面，以在待喷涂工件的表面形成一
层压阻膜；极化枪，连接于机械臂的执行末端，用于电离空气以产生负离子并将含有负离子的空气喷向压阻膜，以对压阻膜进行极化；点胶枪，连接于机械臂的执行末端，用于在极化后的压阻膜上制作
电极涂层；其中，机械臂的执行末端沿预设路径同步携带喷涂枪、极化枪和点胶枪在待喷涂工件的表面移动。
[0007] 在一些实施方式中，所述柔性传感器制造设备还包括加热平台，所述机械臂设置于所述加热平台的一侧，所述加热平台用于承载所述待喷涂工件并传递热量给所述待喷涂工件，以干燥所述液态基质并
加速挥发所述液态基质中的
有机溶剂。
[0008] 在一些实施方式中，所述柔性传感器制造设备还包括机箱和排气扇，所述加热平台和所述机械臂均设置于所述机箱内，所述排气扇设置于所述机箱的箱壁，所述排气扇用于将挥发的所述
有机溶剂抽离所述机箱。
[0009] 在一些实施方式中，所述喷涂枪、所述极化枪和所述点胶枪均通过快拆件连接于所述机械臂的执行末端，所述快拆件具有对位弧面和装配孔，所述机械臂的执行末端设有对位柱，所述对位弧面与所述对位柱的外周面贴合
定位，所述装配孔通过
紧固件连接于所述机械臂的执行末端。
[0010] 在一些实施方式中，所述柔性传感器制造设备还包括计算设备，所述计算设备用于输入所述待喷涂工件的视觉模型并基于所述视觉模型设定所述喷涂枪、所述极化枪和所述点胶枪在所述待喷涂工件的表面移动的所述预设路径。
[0011] 在一些实施方式中，所述柔性传感器制造设备还包括视觉识别组件，所述视觉识别组件用于获取所述待喷涂工件上的待喷涂区域的
位置坐标并基于所述位置坐标设置所述预设路径，和将所述预设路径传递给所述机械臂。
[0012] 在一些实施方式中，所述机械臂为六轴工业
机器人，所述喷涂枪为喷雾
阀，所述极化枪为静电极化
喷枪，所述点胶枪为喷射阀；
[0013] 其中，所述喷雾阀用于喷射掺杂有
碳系颗粒的液态基质，所述碳系颗粒在所述液态基质中均匀分散并随所述液态基质喷涂到所述待喷涂工件的表面，所述碳系颗粒在所述待喷涂工件的表面形成潜在的导
电网络。
[0014] 为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种柔性传感器的制作方法。该柔性传感器的制作方法包括：提供一待喷涂工件；连接于机械臂的执行末端的喷涂枪在待喷涂工件上喷涂液态基质，以在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜；连接于机械臂的执行末端的极化枪向压阻膜喷射含有负离子的空气，以对压阻膜进行极化；连接于机械臂的执行末端的点胶枪在极化后的压阻膜上制作电极涂层。
[0015] 本申请的有益效果是：区别于
现有技术的情况，本申请公开了一种柔性传感器制造设备和柔性传感器的制作方法。通过在机械臂的执行末端同时装载喷涂枪、极化枪和点胶枪，且喷涂枪用于在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜，极化枪用于对压阻膜进行极化，点胶枪用于在极化后的压阻膜上制作电极涂层，从而于待喷涂工件的表面上制作柔性传感器，由于机械臂具有较高的
自由度，且其能够同时携带喷涂枪、极化枪和点胶枪作业，因而本申请所提供的柔性传感器制造设备能够较好地解决复杂机械零件表面柔性传感器难以制作的问题。
附图说明
[0016] 为了更清楚地说明本申请
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图，其中：
[0017] 图1是本申请提供的柔性传感器制造设备一实施例的结构示意图；
[0018] 图2是图1中与喷涂枪连接的快拆件的结构示意图；
[0019] 图3是本申请提供的柔性传感器制造设备另一实施例的结构示意图；
[0020] 图4是图3柔性传感器制造设备中沿AA方向的剖切结构示意图；
[0021] 图5是本申请提供的柔性传感器的制作方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0022] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023] 本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何
变形，意图在于
覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0024] 在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在
说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
[0025] 本申请提供一种柔性传感器制造设备100，参阅图1，图1是本申请提供的柔性传感器制造设备一实施例的结构示意图。
[0026] 该柔性传感器制造设备100大致包括加热平台10、机械臂20、喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50。
[0027] 该加热平台10用于承载待喷涂工件。例如，加热平台10呈平板状，其上设有多个安装孔，安装孔用于安装治具，治具可用于辅助定位或固定待喷涂治具。例如，待喷涂工件为一
块平板，则其可直接置于加热平台10上；或者，待喷涂工件为圆管、钢轨或其他异形构件，则其需要治具连接于安装孔，以辅助定位或固定该待喷涂工件。或者，加热平台10上也可以设置多个定位槽或连接多个定位件，则将待喷涂工件置于对应的定位槽或定位件即可。本申请对加热平台10的结构形状不作限制，其能够满足承载待喷涂工件的即可。
[0028] 机械臂20设置于加热平台10的一侧。该机械臂20为
工业机器人，其可以是六轴工业机器人或者三轴工业机器人等，其用于装载各执行机构(喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50)，并携载各执行机构在设定区域作业。
[0029] 喷涂枪30连接于机械臂20的执行末端，用于喷涂液态基质于待喷涂工件的表面，以在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜。极化枪40连接于机械臂20的执行末端，用于电离空气以产生负离子并将含有负离子的空气喷向压阻膜，以对压阻膜进行极化。点胶枪50连接于机械臂20的执行末端，用于在极化后的压阻膜上制作电极涂层，从而制成附着于待喷涂工件表面的柔性喷涂式压阻传感器。
[0030] 该柔性喷涂式压阻传感器能够在零件或者管道表面接收由超声换能器产生声表面波，并且可以通过声表面波的特性对于机械零件近表面缺陷及其机械应变进行检测，可应用非线性声学的特性对于零件微小尺寸缺陷进行检测。
[0031] 本实施例中，喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50均通过快拆件32连接于机械臂20的执行末端，快拆件32具有对位弧面320和装配孔322，机械臂20的执行末端设有对位柱(未图示)，对位弧面320与对位柱的外周面贴合定位，装配孔322通过紧固件连接于机械臂20的执行末端。
[0032] 快拆件32可以呈圆环状或半环状。如快拆件32呈圆环状，其具有对位孔，该对位孔的内
侧壁记为对位弧面320，则将对位孔与对位柱对位装配即可；或者，快拆件32呈半环状，则该快拆件32的内侧弧面记为对位弧面320，将对位弧面320与对位柱的外周面贴合即可定位快拆件32，以及便于通过装配孔322连接于机械臂20的执行末端。
[0033] 在其他实施方式中，喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50还可通过其他方式连接于机械臂20的执行末端，例如
焊接、螺接、销钉连接等方式，本申请对此不作限制。
[0034] 加热平台10还用于传递热量给待喷涂工件，以干燥液态基质并加速挥发液态基质中的有机溶剂。具体地，喷涂枪30喷涂液态基质于待喷涂工件的表面后，由于加热平台10传递热量给待喷涂工件，工件处于较高温环境，则将干燥待喷涂工件上的液态基质并加速挥发液态基质中的有机溶剂，以缩短在待喷涂工件上形成压阻膜的时长和提升压阻膜的
质量。
[0035] 具体地，加热平台10包括承载台和加热件，加热件设置于承载台背离待喷涂工件的一侧，加热件产生热量给承载台，工件置于承载台上，承载台将热量传递给待喷涂工件。
[0036] 本实施例中，机械臂20的执行末端沿预设路径同步携带喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50在待喷涂工件的表面移动，以在待喷涂工件的设定区域作业。该设定区域可以是待喷涂工件的
焊缝区域或者表面质量要求较高的区域。
[0037] 本申请实施例通过在机械臂20的执行末端同时装载喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50，且喷涂枪30用于在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜，极化枪40用于对压阻膜进行极化，点胶枪50用于在极化后的压阻膜上制作电极涂层，从而于待喷涂工件的表面上制作柔性传感器，由于机械臂20具有较高的自由度，且其能够同时携带喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50作业，因而本申请所提供的柔性传感器制造设备能够较好地解决复杂机械零件表面柔性传感器难以制作的问题。
[0038] 结合参阅图3和图4，柔性传感器制造设备100还包括机箱60和排气扇62，加热平台10和机械臂20均设置于机箱60内，排气扇62设置于机箱60的箱壁，排气扇62用于将挥发的有机溶剂抽离机箱60。
[0039] 由于需要在待喷涂工件上制作柔性喷涂式压阻传感器，则在喷涂、极化和点胶环节极易受环境介质的影响，例如环境中存在浮尘等细微颗粒，其极易附着于待喷涂工件的表面、压阻膜和电极涂层的表面，从而使得制成的柔性喷涂式压阻传感器的质量性能下降，降低了待喷涂工件上制作柔性喷涂式压阻传感器的成品率。
[0040] 因而通过设置机箱60，并将加热平台10、机械臂20、喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50置于机箱60的内部，使得于待喷涂工件上制作柔性喷涂式压阻传感器的全过程在机箱60内完成，以隔离外部环境，使得机箱60的内部环境的洁净度维持在较高的
水平。
[0041] 具体地，机箱60的内部构成一个隔离空间，以防止外部环境中各种细微颗粒进入机箱60内并对制作柔性喷涂式压阻传感器产生不良影响。
[0042] 进一步地，机箱60内还可设置
净化装置，以净化机箱60内的环境并将机箱60内部环境的洁净度维持在较高的水平，从而进一步地提高在待喷涂工件上制作柔性喷涂式压阻传感器的成品率。
[0043] 排气扇62设置于机箱60的箱壁，排气扇62用于将挥发的有机溶剂抽离机箱60。例如，排气扇62设置于机箱60的顶壁，以便于高效地将气态的有机溶剂抽离机箱60。排气扇62还可设置于机箱60的侧壁，本申请对此不作限制，仅需排气扇62能够满足将机箱60内气态的有机溶剂抽离即可。
[0044] 在一些实施方式中，如图3所示，柔性传感器制造设备100还包括计算设备70，计算设备70用于输入待喷涂工件的视觉模型并基于视觉模型设定喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50在待喷涂工件的表面移动的预设路径。
[0045] 该视觉模型可以是二维模型或三维模型，之后基于视觉模型设置喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50作业时喷头至待喷涂工件的表面的距离。
[0046] 具体地，加热平台10上设有基准点，机械臂20的执行末端的初始位置与该基准点对准，之后输入待喷涂工件的起始喷涂点的位置坐标，即预设路径的起始点，该起始点至待喷涂工件的表面的距离为预设距离，则机械臂20的执行末端自基准点移动到预设路径的起始点后，喷涂枪30、极化枪40和点胶枪50依次开始喷涂作业。
[0047] 进一步地，计算设备70内存储有多种待喷涂工件的视觉模型，则向计算设备70输入对应的待喷涂工件的编号或识别码，即可使得柔性传感器制造设备100开启作业。
[0048] 或者，机箱60内还设有扫码器，扫码器用于扫描待喷涂工件上的身份识别码，则只需将工件置于加热平台10的对应位置，即可完成对待喷涂工件的身份识别，之后完成各制作工序。
[0049] 在另一些实施方式中，柔性传感器制造设备100还包括视觉识别组件(未图示)，该视觉识别组件用于获取待喷涂工件上的待喷涂区域的位置坐标并基于位置坐标设置预设路径，和将预设路径传递给机械臂20。
[0050] 具体地，视觉识别组件扫描置于加热平台10上的待喷涂工件，生成该待喷涂工件的三维模型，以便于获取该待喷涂工件的位置坐标。例如，待喷涂工件上的待喷涂区域用
颜色笔等工具标记出，则视觉识别组件扫描识别该用颜色笔圈出的区域为待喷涂区域，获取待喷涂区域的位置坐标，并基于位置坐标设置对待喷涂区域进行喷涂的预设路径。
[0051] 待喷涂区域还可以通过其他方式标记，例如
荧光笔等，或者预存各种工件的待喷涂区域，则识别出待喷涂工件即可对应获取待喷涂区域，本申请对此不作限制。
[0052] 本实施例中，机械臂20为六轴工业机器人，喷涂枪30为喷雾阀，极化枪40为静电极化喷枪，点胶枪50为喷射阀。
[0053] 其中，喷雾阀用于喷射掺杂有碳系颗粒的液态基质，碳系颗粒在液态基质中均匀分散并随液态基质喷涂到待喷涂工件的表面，碳系颗粒在待喷涂工件的表面形成潜在的导电网络，当工件接收到压
力或者微小的
机械波扰动，碳系颗粒在压阻层中的距离产生变化，在通电情况下，其产生量子隧道穿透效应，形成导电网络，从而导致压阻层材料导电率的变化，导电率由于是
电阻率的负相关关系，在通电情况下，会产生
电压信号的变化，从而可以对于工件近表面缺陷及其机械应变进行检测。
[0054] 例如，将PVDF(聚偏氟乙烯)、PET(聚对苯二
甲酸乙二醇酯)、PDMS(聚二甲基
硅氧烷)等基质及其碳系掺杂颗粒加入到由二甲基甲酰胺与丙
酮按比例制成的混合溶液中，再使用
超声波搅拌使其混合均匀，以
支撑稳定均一的且掺杂有碳系颗粒的液态基质，并将该液态基质作为喷涂枪30的用料，通
过喷涂的方式喷涂到待喷涂工件的表面，然后极化、点胶制成附着于工件表面的柔性喷涂式压阻传感器。
[0055] 通过直接喷涂写入的工艺将柔性喷涂式压阻传感器与工件直接耦合起来，该柔性喷涂式压阻传感器的质量比较容易控制和得到保障，因而可提高它的一致性、适应性和匹配性，从而提高该柔性喷涂式压阻传感器制备过程的可重复性和可靠性，以及该柔性喷涂式压阻传感器质量轻、柔性大、较易贴附于工件的表面。
[0056] 基于此，本申请还提供一种柔性传感器的制作方法，参阅图5，图5是本申请提供的柔性传感器的制作方法一实施例的流程示意图，该柔性传感器的制作方法包括：
[0057] S11：提供一待喷涂工件。
[0058] 提供一待喷涂工件，该待喷涂工件可以是平板状、圆管、钢轨或其他异形构件，并将该待喷涂工件置于机箱60内的加热平台10上，机箱60内的空间将该待喷涂工件与外界大气环境隔离，以使得该待喷涂工件在其表面制作柔性喷涂式压阻传感器时免受外界环境中的浮尘等微粒的影响，有利于提高制作柔性喷涂式压阻传感器的质量和成品率。
[0059] S12：连接于机械臂的执行末端的喷涂枪在待喷涂工件上喷涂液态基质，以在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜。
[0060] 机械臂20的执行末端携带喷涂枪30沿预设路径在待喷涂工件的待喷涂区域喷涂液态基质，以在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜。
[0061] 其中，该液态基质掺杂有碳系颗粒，碳系颗粒在液态基质中均匀分散并随液态基质喷涂到待喷涂工件的表面，碳系颗粒在待喷涂工件的表面形成潜在的导电网络。
[0062] 进一步地，加热平台10传导热量给待喷涂工件，对其上的压阻膜进行干燥和
退火，以干燥液态基质并加速挥发液态基质中的有机溶剂，设置于机箱60的箱壁上的排
风扇62将机箱60内含有气态有机溶剂的空气抽离机箱60。
[0063] S13：连接于机械臂的执行末端的极化枪向压阻膜喷射含有负离子的空气，以对压阻膜进行极化。
[0064] 机械臂20的执行末端携带极化枪40沿预设路径对压阻膜进行极化。具体地，极化枪40电离空气以产生负离子并将含有负离子的空气喷向压阻膜，以对压阻膜进行极化。
[0065] S14：连接于所述机械臂的执行末端的点胶枪在极化后的压阻膜上制作电极涂层。
[0066] 机械臂20的执行末端携带点胶枪50在极化后的压阻膜上制作电极涂层。具体地，点胶枪50在极化后的压阻膜的某一区域点涂
银浆电极液，加热平台10传导热量给待喷涂工件还使得银浆电极液加速干燥形成电极涂层，从而在待喷涂工件上制成柔性喷涂式压阻传感器。
[0067] 区别于现有技术的情况，本申请公开了一种柔性传感器制造设备和柔性传感器的制作方法。通过在机械臂的执行末端同时装载喷涂枪、极化枪和点胶枪，且喷涂枪用于在待喷涂工件的表面形成一层压阻膜，极化枪用于对压阻膜进行极化，点胶枪用于在极化后的压阻膜上制作电极涂层，从而于待喷涂工件的表面上制作柔性传感器，由于机械臂具有较高的自由度，且其能够同时携带喷涂枪、极化枪和点胶枪作业，因而本申请所提供的柔性传感器制造设备较好地解决复杂机械零件表面柔性传感器难以制作的问题。
[0068] 以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的
专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
