DE3411528C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Plattform zur Messung von Kraftverteilungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a platform for measurement of force distributions according to the generic term of Claim 1.

Die Plattform besteht aus einer Anordnung von Zeilen- und Spaltenleitern, wobei durch deren Kreuzungsflächen Meßkondensatoren mit einem kompressiblen Dielektrikum gebildet sind, die nacheinander abgefragt werden.The platform consists of an arrangement of Row and column conductors, whereby by their Intersection measuring capacitors with a compressible dielectric are formed which can be queried one after the other.

Bekannt sind nach DE 25 29 475 A1 und DE 30 25 362 A1 kapazi­ tive Kraftverteilungsmeßeinrichtungen, die als Kon­ densatorplatten metallisierte Kunststoffolien oder Metallgitterstreifen verwenden.According to DE 25 29 475 A1 and DE 30 25 362 A1 kapazi tive force distribution measuring devices, which as Kon metallized plastic plates or Use metal grid strips.

Bei metallisierten Kunststoffolienstreifen tritt ein mechanisches Überkoppeln entlang der zeilen- oder spaltenförmig verschalteten Kondensatorplatten auf, das durch ein verschiebbares Metallgitter zwar vermindert wird, sich jedoch insbesondere bei klei­ nen Krafteinwirkungen stark bemerkbar macht. Nach DE 25 29 475 A1 und DE 30 25 362 A1 sind Kraftver­ teilungsmeßeinrichtungen bekannt, die als Dielek­ trikum Matten aus Naturkautschuk oder Polyurethan verwenden.With metallized plastic film strips occurs a mechanical coupling along the line or column-shaped capacitor plates on that through a sliding metal grille is reduced, but especially in small makes force noticeable. According to DE 25 29 475 A1 and DE 30 25 362 A1 are Kraftver division measuring devices known as Dielek trikum mats made of natural rubber or polyurethane use.

Schaumstoffe haben jedoch den Nachteil, daß ihre Verformungskennlinien insbesondere bei kleiner Krafteinwirkung eine hohe Nichtlinearität aufwei­ sen. Es ergeben sich dadurch geringe Ansprech­ empfindlichkeiten. Werden weiche Schaumstoffe ver­ wendet, so ist der Meßbereich stark begrenzt.However, foams have the disadvantage that their Deformation characteristics, especially for smaller ones High non-linearity when subjected to force sen. This results in poor response sensitivities. Are soft foams ver turns, the measuring range is very limited.

Diese Nachteile sollen nach AT 3 55 836 dadurch ver­ mieden werden, daß ein Dielektrikum aus Gummi oder Kunststoff mit Hohlräumen versehen wird, in denen ein Unterdruck herrscht.These disadvantages are said to ver according to AT 3 55 836 be avoided that a dielectric made of rubber or Plastic is provided with cavities in which there is a negative pressure.

Diese Anordnung ist jedoch nur mit großem techni­ schen Aufwand realisierbar.However, this arrangement is only with great techni feasible.

In DE 24 48 398 A1 kommen elastische Vorsprünge als Dielektrikum bei einer Wägematte zur Anwendung. Jedoch sind diese nicht bei einer anmeldungsgemäßen Gattung bekanntgeworden.In DE 24 48 398 A1 elastic projections come as Dielectric to be used on a weighing mat. However, these are not in accordance with the application Genus became known.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer kapa­ zitiven Meßplattform für Kraftverteilungen, beste­ hend aus einem elastischen Dielektrikum mit einer großen Anzahl von matrixförmig angeordneten zeilen- und spaltenförmig verschalteten Kondensatorplatten, die eine hohe Empfindlichkeit bei kleinen Kraftein­ wirkungen, einen weiten Meßbereich und eine geringe gegenseitige mechanische Beeinflussung der einzel­ nen Meßfühler aufweist. The object of the invention is to create a kapa quotative measuring platform for force distributions, best made of an elastic dielectric with a large number of rows arranged in a matrix and column-shaped capacitor plates, which is highly sensitive to small forces effects, a wide measuring range and a small one mutual mechanical influence of the individual has a probe.  

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Ein­ richtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task is a generic one direction by the characteristic features of the Claim 1 solved.

Nach Anspruch 2 sollten die Einschnitte entlang der leitfähigen biegsamen Streifen nach jeder Konden­ satorplatte und im wesentlichen wechselseitig aus­ geführt sein.According to claim 2, the incisions along the conductive pliable strips after each condensate satorplatte and essentially mutually be led.

Die entsprechenden Abschirmmaßnahmen sind in den Ansprüchen 4 bis 6 und 9 beschrieben, wobei diese so ausgeführt sind, daß kein mechanisches Über­ sprechen auftritt.The corresponding shielding measures are in the Claims 4 to 6 and 9 described, these are designed so that no mechanical over speak occurs.

Pro Meßkondensator sind mehrere elastische Ab­ stützkörper vorhanden, wobei sich deren Querschnitts­ fläche entlang der Länge mindestens an einer Stelle stark verringert.There are several elastic ab per measuring capacitor support body available, their cross-section area along the length of at least one Job severely reduced.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile beste­ hen insbesondere darin, daß bei der Messung von Kraftverteilungen mit matrixförmig angeordneten kapazitiven Kraftsensoren, eine hohe Ansprech­ empfindlichkeit und ein großer Meßbereich erreicht werden kann. Insbesondere wird eine optimale mechanische Entkopplung der Meßfühler erreicht.The best achievable with the invention hen particularly in that when measuring Force distributions with a matrix capacitive force sensors, high response sensitivity and a large measuring range can be. In particular, an optimal one mechanical decoupling of the sensors reached.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are in the Drawings are shown and are shown below described in more detail. It shows

Fig. 1 Beispiele von streifenförmigen mit Ein­ schnitten versehenen Zeilen- oder Spaltenleitern (1). Fig. 1 examples of strip-shaped with a cut line or column conductors ( 1 ).

Fig. 2 Aufbau eines Zeilen- oder Spaltenleiters (1) mit Isolierung (6) und Abschirmung (5). Fig. 2 Structure of a row or column conductor ( 1 ) with insulation ( 6 ) and shield ( 5 ).

Fig. 3 Beispiele von elastischen Abstützkörpern (3). Fig. 3 examples of elastic support bodies ( 3 ).

Fig. 4 Ausschnitt einer Meßplattform mit ela­ stischen Abstützkörpern (3), Zeilen- bzw. Spalten­ leitern (1) und über den Kondensatorplatten der Zeilen- oder Spaltenleiter angeordnete hiervon iso­ lierte Abschirmung (4) mit Vorsprüngen (2). Fig. 4 section of a measuring platform with ela-elastic support bodies ( 3 ), row or column conductors ( 1 ) and arranged above the capacitor plates of the row or column conductors iso liert shielding ( 4 ) with projections ( 2 ).

In der Medizin ist die Messung der Druck bzw. Kraft­ verteilung z. B. für die Diagnose von Fußdeformi­ täten von besonderem Interesse.In medicine, the measurement is pressure or force distribution z. B. for the diagnosis of foot deformities of particular interest.

Durch die erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann hier die Meßgenauigkeit erheblich verbessert werden. Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die Zeilen- bzw. Spaltenleiter der Krafteinleitungsseite der Meßplattform aus mit Aussparungen oder Einschnitten versehenen elektrisch leitfähigen, biegsamen Strei­ fen (1) gebildet. Es sollten nach Möglichkeit mindestens zwei wechselseitige Einschnitte zwischen den Kondensatorplatten angebracht sein, da hierdurch eine freie Beweglichkeit der einzelnen Kondensatorplatten zueinander erreicht wird. Die Einschnitte können z. b. rechteckförmig oder keilförmig ausgeführt sein. Es können auch die Kondensatorplatten selber mit Einschnitten versehen sein. Durch eine Lochung am Ende der Einschnitte wird die Reißfestigkeit erhöht. The accuracy of the measurement can be considerably improved here by the devices according to the invention. As shown in Fig. 1, the row or column conductors of the force introduction side of the measuring platform are formed from recesses or incisions provided with electrically conductive, flexible strips ( 1 ). If possible, at least two mutual incisions should be made between the capacitor plates, since this allows the individual capacitor plates to move freely with respect to one another. The incisions can be rectangular or wedge-shaped, for example. The capacitor plates themselves can also be provided with incisions. A perforation at the end of the incisions increases the tear resistance.

In der Regel ist eine Abschirmung der Zeilen- und Spaltenleiter notwendig.As a rule, the shielding is the line and Column leader necessary.

Es besteht die Möglichkeit, hierfür eine durchgehen­ de Abschirmfolie (4) einzusetzen. Eine besondere Ausführungsform wird dadurch erreicht, daß sich die Abschirmung direkt auf der Rückseite von doppelseitig beschichteten Kunststoffolien­ streifen befindet.It is possible to use a continuous shielding foil ( 4 ) for this. A special embodiment is achieved in that the shield is located directly on the back of double-sided coated plastic films.

Durch die einzelnen Abstützkörper, von denen ei­ nige beispielhaft in Fig. 3 aufgezeigt sind, kann eine gute mechanische Trennung der einzelnen Meß­ kondensatoren erreicht werden. Besonders vorteil­ haft ist es, wenn die Abstützkörper (3) den einzel­ nen Meßkondensatoren genau zugeordnet sind. Durch eine entsprechend starke Verringerung der Querschnittsfläche an mindestens einer Stelle ent­ lang der Länge der Abstützkörper (3), kann eine Verformung schon nach kleiner Krafteinwirkung und somit eine hohe Meßempfindlichkeit erzielt wer­ den.Through the individual support body, some of which are shown by way of example in FIG. 3, good mechanical separation of the individual measuring capacitors can be achieved. It is particularly advantageous if the support bodies ( 3 ) are precisely assigned to the individual measuring capacitors. By a correspondingly large reduction in the cross-sectional area at least at one point along the length of the support body ( 3 ), deformation can be achieved even after a small force and thus a high sensitivity.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung, sind die elastischen Abstützkörper (3) auf eine feste mit Metallstreifen (8) beschichtete Platte (9) aufge­ klebt. Um flexible Meßmatten zu erhalten, können auch beide Seiten des Dielektrikums mit flexiblen leitfähigen, mit Einschnitten versehenen Streifen (1) beschichtet werden.In the arrangement shown in Fig. 4, the elastic support body ( 3 ) on a solid with metal strips ( 8 ) coated plate ( 9 ) glued up. In order to obtain flexible measuring mats, both sides of the dielectric can also be coated with flexible conductive strips ( 1 ) provided with incisions.

Die Zeilen- oder Spaltenleiter (1) und die ela­ stischen Abstützkörper (3) können auch unabhängig voneinander in Meßvorrichtungen eingesetzt werden, wo­ bei auch hierdurch eine Erhöhung der Meßgenauigkeit bzw. eine Erweiterung des Meßbereichs erreicht werden können.The row or column conductor ( 1 ) and the elastic support body ( 3 ) can also be used independently of one another in measuring devices, where an increase in the measuring accuracy or an expansion of the measuring range can also be achieved thereby.

Durch die Vorsprünge (2) über den Kondensatorplat­ ten (1) an der Oberseite in Fig. 4, wird die Kraft definiert, direkt auf die Meßkondensatoren eingeleitet. Es erhöht sich hierdurch die Kraft pro Meßfühler und somit die Ansprechempfindlich­ keit.Through the projections ( 2 ) over the capacitor plates ( 1 ) at the top in Fig. 4, the force is defined, introduced directly to the measuring capacitors. This increases the force per sensor and thus the sensitivity.

Claims (12)

1. Plattform zur Messung von Kraftverteilungen, bestehend aus auf beiden Seiten eines elastischen Dielektrikums zeilen- und spaltenförmig verbundenen, min­ destens auf einer Seite gegeneinander beweglichen Konden­ satorplatten, dadurch gekennzeichnet, daß die Konden­ satorplatten durch Stege miteinander verbunden sind, die durch Einschnitte bzw. Aussparungen in biegsame leitfähige Streifen gebildet werden (1), daß sich an der Oberseite der Meßfläche über jedem Meßkondensator ein Vorsprung befindet, der im wesentlichen die Größe der darunterliegenden Kondensatorplatte hat (2), und daß das Dielektrikum aus einer Struktur einzelner elastischer Abstützkörper (3) besteht.1. Platform for measuring force distributions, consisting of on both sides of an elastic dielectric connected in rows and columns, at least on one side movable capacitor plates, characterized in that the capacitor plates are connected to one another by webs which are cut or Recesses are formed in flexible conductive strips ( 1 ) that there is a protrusion on the top of the measuring surface above each measuring capacitor, which is essentially the size of the capacitor plate underneath ( 2 ), and that the dielectric consists of a structure of individual elastic supporting bodies ( 3 ) consists. 2. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Aussparung oder ein Einschnitt nach jeder Kondensatorplatte vorhanden ist, und daß diese entlang der leitfähigen Streifen im wesentlichen wechselseitig aus­ geführt sind.2. Platform according to claim 1, characterized in that at least one recess or incision after each Capacitor plate is present, and that this along the conductive strips essentially mutually are led. 3. Plattform nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Kondensatorplatte als auch ihre Verbin­ dungsstege aus metallbeschichteten Kunststoffolien, leitfähigen Lacken oder leitfähigen Kunststoffen bestehen.3. Platform according to claim 1 and 2, characterized in that both the capacitor plate and its connector jetties made of metal-coated plastic films, conductive paints or conductive plastics. 4. Plattform nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den mit Aussparungen versehenen leitfähigen Streifen der Oberseite des Dielektrikums eine hiervon elektrisch iso­ lierte Abschirmfolie (4) geklebt ist.4. Platform according to claim 1-3, characterized in that on the provided with recessed conductive strips of the top of the dielectric, one of which is electrically isolated shielding foil ( 4 ) is glued. 5. Plattform nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmfolie (4) aus elektrisch leitendem Sili­ konkautschuk besteht. 5. Platform according to claim 4, characterized in that the shielding film ( 4 ) consists of electrically conductive silicone rubber. 6. Plattform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abschirmung (5) direkt auf der Rückseite von dop­ pelseitig beschichteten mit Aussparungen versehenen Kunststoffolienstreifen (6) befindet und ebenfalls Aussparungen besitzt.6. Platform according to claim 2, characterized in that the shield ( 5 ) is located directly on the back of double-coated with recessed plastic film strips ( 6 ) and also has recesses. 7. Plattform nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (2) an der Oberseite der Plattform aus Gummi oder Silikonkautschuk bestehen.7. Platform according to claim 1-6, characterized in that the projections ( 2 ) on the top of the platform consist of rubber or silicone rubber. 8. Plattform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorplatten (8) der Unterseite des Dielektrikums als Streifen einer metallbeschichteten gedruckten Platine oder Folie (9) bestehen.8. Platform according to claim 1, characterized in that the capacitor plates ( 8 ) consist of the underside of the dielectric as a strip of a metal-coated printed circuit board or film ( 9 ). 9. Plattform nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeich­ net, daß sich unter der gedruckten Platine oder Folie (9) ein Abschirmblech oder Folie aus elektrisch leitfähigem Material befindet (10).9. Platform according to claim 1-8, characterized in that there is a shielding sheet or film made of electrically conductive material ( 10 ) under the printed circuit board or film ( 9 ). 10. Plattform nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützkörper des Dielektrikums (3) aus Gummi oder Silikonkautschauk bestehen.10. Platform according to claim 1-9, characterized in that the supporting body of the dielectric ( 3 ) consist of rubber or silicone rubber. 11. Plattform nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeich­ net, daß pro Meßkondensator mehrere Abstützkörper (3) vorhanden sind.11. Platform according to claim 1-10, characterized in that several support bodies ( 3 ) are present per measuring capacitor. 12. Plattform nach Anspruch 1, 10 und 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnittsfläche der Abstützkörper (3) sich entlang ihrer Länge mindestens an einer Stelle stark verringert.12. Platform according to claim 1, 10 and 11, characterized in that the cross-sectional area of the support body ( 3 ) is greatly reduced along its length at least at one point.