本发明涉及操控手柄，特别地是一种水密型三维双余度拇指操作杆。
背景技术：
1、小型拇指操作杆可将人手操作力转化为电信号，实现对飞行器、舰船以及大型工程机械的游标控制。小型拇指力操作杆具有灵敏度高、体积小的特点。
2、小型拇指操作杆通常在室内环境使用，但在一些海上操作平台上，使用过程中产品时常处于淋雨、潮湿环境，甚至偶尔处于海水浸泡环境，传统产品的密封性能无法满足使用需求，因此，需要在密封小型拇指操作杆在传统产品的基础上增加密封设计。同时针对机械转动、窗口切换等功能的控制需求，产品体积不变的情况下增加了扭力测量，可替代波动开关，增加产品集成度，减小操控手柄尺寸。此外，针对高可靠性的要求，设计开发一种水密型三维双余度拇指操作杆，实现可靠性提升。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种水密型三维双余度拇指操作杆，解决了海上平台用拇指操作杆水密问题，增加了扭力测量功能，使产品可辅助实现窗口切换、机械转动等功能，同时通过双余度的设计提高产品可靠性。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种水密型三维双余度拇指操作杆，包括外壳和管座；所述管座安装于所述外壳的末端；其中：所述管座上沿所述外壳的轴向方向安装有弹性梁；所述弹性梁的首端穿出所述外壳的首端；所述外壳与所述弹性梁之间通过波纹弹性组件钎焊密封；所述弹性梁的首端安装有键帽；所述弹性梁上通过粘贴件粘贴有半导体应变计；所述半导体应变计设置有引出线；所述引出线焊接在补偿板上；所述补偿板焊接在所述管座的引针上。
3、进一步作为发明技术方案的改进，所述半导体应变计采用p型硅的〈111〉晶向制作应变电阻；所述半导体应变计为双电阻条结构；所述半导体应变计的中间焊盘为公共引出端，所述半导体应变计的两端焊盘分别为两个电阻条的另一引出端。
4、进一步作为发明技术方案的改进，所述弹性梁的贴片处分别设置有扭矩测量部和弯矩测量部；根据等弯矩梁原理将弯矩测量部对应所述半导体应变计的粘贴部位设置为斜面；所述半导体应变计与所述弹性梁的轴向成45°角粘贴于所述扭矩测量部。
5、进一步作为发明技术方案的改进，所述键帽正面采用台阶结构，所述键帽侧面采用凹槽结构。
6、进一步作为发明技术方案的改进，所述弹性梁与所述外壳采用钎焊固定，钎焊过程中采用同轴夹具保证所述外壳与所述弹性梁的机械限位孔同轴度。
7、进一步作为发明技术方案的改进，所述补偿板采用ntc电阻网络实现温度补偿，采用ntc电阻与常规电阻并联，对称串联在半桥电桥两端，实现热灵敏度补偿，所述补偿板分别与ntc电阻、半导体应变计并联实现零点误差与热零点误差的补偿。
8、进一步作为发明技术方案的改进，所述外壳的首端设置有限位孔；所述弹性梁的首端穿出所述限位孔。
9、进一步作为发明技术方案的改进，所述波纹弹性组件为弹性波纹管。
10、进一步作为发明技术方案的改进，所述粘贴件为专用应变胶。
11、综上所述，本发明具有以下有益效果：
12、本发明可实现x、y方向与扭转方向操作载荷测量，以复制系统完成游标控制与窗口切换任务；采用双余度半导体应变计实现双余度测量，提高产品可靠性；采用波纹弹性组件钎焊密封解决操纵杆密封问题；采用等强度梁原理可提升弹性梁强度，减小应力分布梯度，减少半导体应变计最大应力，提高产品使用寿命；采用同轴夹具提升输出对称性；采用ntc热敏电阻实现热灵敏度补偿。
13、本发明具有三维操作力、双余度测量功能，同时具有密封特性，可应用于潮湿、水下环境，同时具备高可靠性与温度特性。
1.一种水密型三维双余度拇指操作杆，包括外壳和管座；所述管座安装于所述外壳的末端；其特征在于：所述管座上沿所述外壳的轴向方向安装有弹性梁；所述弹性梁的首端穿出所述外壳的首端；所述外壳与所述弹性梁之间通过波纹弹性组件钎焊密封；所述弹性梁的首端安装有键帽；所述弹性梁上通过粘贴件粘贴有半导体应变计；所述半导体应变计设置有引出线；所述引出线焊接在补偿板上；所述补偿板焊接在所述管座的引针上。
2.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述半导体应变计采用p型硅的〈111〉晶向制作应变电阻；所述半导体应变计为双电阻条结构；所述半导体应变计的中间焊盘为公共引出端，所述半导体应变计的两端焊盘分别为两个电阻条的另一引出端。
3.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述弹性梁的贴片处分别设置有扭矩测量部和弯矩测量部；根据等弯矩梁原理将弯矩测量部对应所述半导体应变计的粘贴部位设置为斜面；所述半导体应变计与所述弹性梁的轴向成45°角粘贴于所述扭矩测量部。
4.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述键帽正面采用台阶结构，所述键帽侧面采用凹槽结构。
5.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述弹性梁与所述外壳采用钎焊固定，钎焊过程中采用同轴夹具保证所述外壳与所述弹性梁的机械限位孔同轴度。
6.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述补偿板采用ntc电阻网络实现温度补偿，采用ntc电阻与常规电阻并联，对称串联在半桥电桥两端，实现热灵敏度补偿，所述补偿板分别与ntc电阻、半导体应变计并联实现零点误差与热零点误差的补偿。
7.根据权利要求6所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述外壳的首端设置有限位孔；所述弹性梁的首端穿出所述限位孔。
8.根据权利要求7所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述波纹弹性组件为弹性波纹管。
9.根据权利要求1所述的一种水密型三维双余度拇指操作杆，其特征在于：所述粘贴件为专用应变胶。
