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流线型分体式传感探测外壳结构设计

项目分类:传感器 发布时间:2022-02-22 ID:560953
  • 流线型分体式传感探测外壳结构设计

  这款流线型分体式传感探测外壳,最初是为户外移动探测设备的搭载需求做的结构方案,最早的应用场景锚定在便携巡检类传感设备、小型无人载具搭载的环境探测模块上,这类场景对壳体的风阻、装配容错、内部空间利用率都有比较严苛的要求。从实际使用逻辑来看,这类外壳的核心作用是包裹内部的传感探测芯片、信号传输模组以及供电接线端,在不遮挡信号收发路径的前提下,为内部精密元件提供防尘、防轻度泼溅的物理防护,同时兼顾设备搭载时的气动性能,避免在移动探测过程中因为壳体外形突兀产生额外风阻,影响载具的行进稳定性或者探测数据的准确性。

  设计思路上没有采用常规的方正盒体结构,而是参考了低速翼型的截面轮廓做整体的流线修型,整个壳体沿长度方向做渐变收窄,头部做圆弧过渡处理,尾部做平缓收边,这种外形不是单纯为了视觉上的流畅,更多是考虑到当传感模块搭载在移动巡检机器人、小型无人机这类低速移动平台上时,气流可以顺着壳体曲面平滑流过,不会在壳体尾部形成明显的紊流区,既可以降低风阻带来的额外功耗,也能避免紊流带动壳体产生高频微振,影响内部传感元件的测量精度。结构上采用多段分体拼接的方案,从拆分的结构段来看,每一段壳体都对应内部不同的功能模组:最前端的弧面段对应传感探测的信号收发端,这部分的壁厚做了均匀减薄处理,保证信号穿透率不会因为壳体壁厚过大产生过多衰减;中间的两段壳体对应核心处理电路板与供电模块的安装位,内壁预留了卡扣安装位与定位筋条,不需要额外打胶或者增加过多紧固件就能实现段与段之间的精准对位,装配时可以顺着定位筋将各段壳体滑入卡合,后期维护拆卸也不需要复杂工具,直接沿拼接缝就能撬开分段,更换内部故障元件;最后一段的尾端预留了走线槽位,可以兼容不同线径的信号输出线与供电线,走线口做了圆角过渡,避免长期使用过程中线缆被壳体边缘割破绝缘层。

  从安装边界的角度考虑,整个壳体的外轮廓没有突出的安装耳或者突兀的结构件,底部预留了两个隐藏式的安装螺孔位,螺孔做了铜嵌件预埋的设计,避免塑料壳体反复拆装后出现滑牙问题,安装时可以直接通过螺孔将整个传感模块固定在载具的安装平面上,安装面做了0.2mm的平面度公差控制,保证壳体安装后不会出现歪斜,影响探测方向的准确性。尺寸设计上,整体长度控制在适配小型载具搭载的范围内,最大截面直径不超过常规手持传感设备的握持尺寸,既可以作为固定安装的探测模块外壳使用,也可以作为手持巡检设备的探测端外壳,适配多场景的安装需求。各段拼接的接缝处都做了错位止口设计,拼接后止口处的配合间隙控制在0.1mm以内,日常使用中可以阻挡灰尘、零星雨滴进入壳体内部,不需要额外增加密封圈就能满足IP54级别的基础防护要求,如果有更高等级的防水需求,只需要在止口处增加一圈薄硅胶密封圈,不需要修改整体壳体结构就能将防护等级提升到IP65,给后续的场景迭代预留了足够的修改空间。

  在壁厚设计上,整个壳体的壁厚保持均匀的1.8mm厚度,没有出现壁厚突变的区域,避免注塑生产过程中出现缩痕、气泡等成型缺陷,同时这个壁厚也兼顾了结构强度与轻量化需求,整体壳体重量控制在较低水平,搭载在小型无人机这类对载重比较敏感的平台上时,不会占用过多的载重配额。内壁的定位筋条高度控制在1.2mm,筋条与内部电路板的接触位置做了0.3mm的避让间隙,既可以对电路板起到径向定位的作用,也不会因为筋条顶住电路板导致元件受压损坏,电路板的轴向固定依靠前后段壳体拼接后的端面压紧,不需要额外增加螺丝固定电路板,减少了装配工序的零件数量。另外在壳体的曲面过渡位置,所有的圆角半径都不小于1mm,避免出现应力集中的区域,即使设备在使用过程中出现轻微磕碰,也不会因为应力集中导致壳体开裂,提升了整体结构的抗冲击性能。

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