Интерфейс 6AXX Многокомпонентен сензор Ръководство за експлоатация

Комплектът от многокомпонентни сензори 6AXX включва шест независими сензора за сила, оборудвани с тензодатчици. Използвайки шестте сензорни сигнала, се прилага правило за изчисление за изчисляване на силите в рамките на три пространствени оси и трите момента около тях. Обхватът на измерване на многокомпонентния сензор се определя:

чрез обхватите на измерване на шестте независими сензора за сила, и
чрез геометричното разположение на шестте сензора за сила или чрез диаметъра на сензора.

Отделните сигнали от шестте сензора за сила не могат да бъдат директно свързани със специфична сила или момент чрез умножаване с коефициент на мащабиране.

Правилото за изчисление може да бъде точно описано в математически термини чрез кръстосаното произведение от матрицата за калибриране с вектора на шестте сензорни сигнала.

Този функционален подход има следното предимствоtages:

Особено висока твърдост,

Особено ефективно разделяне на шестте компонента („ниски кръстосани смущения“).

Калибрираща матрица

Матрицата за калибриране А описва връзката между посочените изходни сигнали U на измерването ampлификатор на канали 1 до 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) и компоненти 1 до 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) на вектора на натоварване L.

Измерена стойност: изходни сигнали u1, u2, …u6 на канали 1 до 6	изходен сигнал U
Изчислена стойност: сили Fx, Fy, Fz; моменти Mx, My, Mz	Вектор на натоварване L
Правило за изчисление: кръстосано произведение	L = A x U

Калибровъчната матрица Aij включва 36 елемента, подредени в 6 реда (i=1..6) и 6 колони (j=1..6).
Единицата на матричните елементи е N/(mV/V) в редове от 1 до 3 на матрицата.
Единицата на матричните елементи е Nm/(mV/V) в редове от 4 до 6 на матрицата.
Матрицата за калибриране зависи от свойствата на сензора и тези на измерването ampлифир.
Прилага се за измерване BX8 ampспасител и за всички ampлификатори, които показват мостови изходни сигнали в mV/V.
Елементите на матрицата могат да бъдат повторно мащабирани в други единици чрез общ фактор чрез умножение (използвайки „скаларен продукт“).
Матрицата за калибриране изчислява моментите около началото на основната координатна система.
Началото на координатната система се намира в точката, където оста z се пресича с лицевата повърхност на сензора. 1) Произходът и ориентацията на осите са показани чрез гравиране върху лицевата повърхност на сензора.

1) Позицията на началото може да варира при различните типове сензори 6AXX. Произходът е документиран в листа за калибриране. EG произходът на 6A68 е в центъра на сензора.

Exampфайл на калибрационна матрица (6AXX, 6ADF)

	u1 в mV/V	u2 в mV/V	u3 в mV/V	u4 в mV/V	u5 в mV/V	u6 в mV/V
Fx в N/mV/V	-217.2	108.9	99.9	-217.8	109.2	103.3
Fy в N/mV/V	-2.0	183.5	-186.3	-3.0	185.5	-190.7
Fz в N/mV/V	-321.0	-320.0	-317.3	-321.1	-324.4	-323.9
Mx в Nm / mV/V	7.8	3.7	-3.8	-7.8	-4.1	4.1
Моят в Nm / mV/V	-0.4	6.6	6.6	-0.4	-7.0	-7.0
Mz в Nm / mV/V	-5.2	5.1	-5.1	5.1	-5.0	5.1

Силата в посоката x се изчислява чрез умножаване и сумиране на матричните елементи от първия ред a1j с редовете на вектора на изходните сигнали uj.
Fx =
-217.2 N/(mV/V) u1+ 108.9 N/(mV/V) u2 + 99.9 N/(mV/V) u3
-217.8 N/(mV/V) u4+ 109.2 N/(mV/V) u5 +103.3 N/(mV/V) u6

Напримерample: на всичките 6 измервателни канала се показва u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Тогава има сила Fx от -13.7 N. Силата в посока z се изчислява съответно чрез умножаване и сумиране на третия ред на матрицата a3j с вектора на посочения voltages uj:
Fz =
-321.0 N/(mV/V) u1 -320.0 N/(mV/V) u2 -317.3 N/(mV/V) u3
-321.1 N/(mV/V) u4 -324.4 N/(mV/V) u5 -323.9 N/(mV/V) u6.

Matrix Plus за сензори 6AXX / 6ADF

Когато се използва процедурата за калибриране “Matrix Plus”, се изчисляват два кръстосани продукта: матрица A x U + матрица B x U *

Измерени стойности: изходни сигнали u1, u2, … u6 на канали 1 до 6	изходни сигнали U
Измерените стойности са изходни сигнали като смесени продукти: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 на канали 1 до 6	изходни сигнали U*
Изчислена стойност: Forces Fx, Fy, Fz; Moments Mx, My, Mz	Вектор на натоварване L.
Правило за изчисление: кръстосано произведение	L = A x U + B x U*

Example на калибрационна матрица „B“

	u1·u2 в (mV/V)²	u1·u3 в (mV/V)²	u1·u4 в (mV/V)²	u1·u5 в (mV/V)²	u1·u6 в (mV/V)²	u2·u3 в (mV/V)²
Fx в N / (mV/V)²	-0.204	-0.628	0.774	-0.337	-3.520	2.345
Fy в N /(mV/V)²	-0.251	1.701	-0.107	-2.133	-1.408	1.298
Fz в N / (mV/V)²	5.049	-0.990	1.453	3.924	19.55	-18.25
Mx в Nm /(mV/V)²	-0.015	0.082	-0.055	-0.076	0.192	-0.054
Моят в Nm / (mV/V)²	0.050	0.016	0.223	0.036	0.023	-0.239
Mz в Nm / (mV/V)²	-0.081	-0.101	0.027	-0.097	-0.747	0.616

Силата в посоката x се изчислява чрез умножаване и сумиране на матричните елементи A от първия ред a1j с редовете j на вектора на изходните сигнали uj плюс матричните елементи B на първия ред a1j с редовете j на вектора на смесените квадратни изходни сигнали:

Exampлева на Fx

Fx =
-217.2 N/(mV/V) u1 + 108.9 N/(mV/V) u2 + 99.9 N/(mV/V) u3
-217.8 N/(mV/V) u4 + 109.2 N/(mV/V) u5 +103.3 N/(mV/V) u6
-0.204 N/(mV/V)² u1u2 0.628 N/(mV/V)² u1u3 + 0.774 N/(mV/V)² u1u4
-0.337 N/(mV/V)² u1u5 3.520 N/(mV/V)² u1u6 + 2.345 N/(mV/V)² u2u3

Example от Fz

Fz =
-321.0 N/(mV/V) u1 -320.0 N/(mV/V) u2 -317.3 N/(mV/V) u3
-321.1 N/(mV/V) u4 -324.4 N/(mV/V) u5 -323.9 N/(mV/V) u6.
+5.049 N/(mV/V)² u1u2 -0.990 N/(mV/V)² u1u3
+1.453 N/(mV/V)² u1u4 +3.924 N/(mV/V)² u1u5
+19.55 N/(mV/V)² u1u6 -18.25 N/(mV/V)² u2u3
Внимание: Съставът на смесените квадратични членове може да се промени в зависимост от сензора.

Отместване на произхода

Силите, които не са приложени в началото на координатната система, се показват с индикатор под формата на моменти Mx, My и Mz на базата на рамото на лоста.

Най-общо казано, силите се прилагат на разстояние z от лицевата повърхност на сензора. Местоположението на предаването на сила може също да бъде изместено в посоки x и z, както е необходимо.

Ако силите се прилагат на разстояние x, y или z от началото на координатната система и трябва да се покажат моментите около мястото за предаване на изместване на силата, са необходими следните корекции:

Коригирани моменти Mx1, My1, Mz1 след изместване на предаването на сила (x, y, z) от началото

Mx1 = Mx + y*Fz – z*Fy
My1 = My + z*Fx – x*Fz
Mz1 = Mz + x*Fy – y*Fx

Забележка: Сензорът също е изложен на моментите Mx, My и Mz, като се показват моментите Mx1, My1 и Mz1. Допустимите моменти Mx, My и Mz не трябва да се превишават.

Мащабиране на матрицата за калибриране

Чрез препращане на матричните елементи към единицата mV/V, матрицата за калибриране може да се приложи към всички налични ampлифьори.

Матрицата за калибриране с N/V и Nm/V матричните елементи се прилага за измерване BSC8 ampлифтер с входна чувствителност 2 mV/V и изходен сигнал 5V с входен сигнал 2mV/V.

Умножаването на всички елементи на матрицата с коефициент 2/5 мащабира матрицата от N/(mV/V) и Nm/(mV/V) за изход от 5V при входна чувствителност 2 mV/V (BSC8).

Чрез умножаване на всички матрични елементи с коефициент 3.5/10, матрицата се мащабира от N/(mV/V) и Nm/(mV/V) за изходен сигнал от 10V при входна чувствителност от 3.5 mV/V (BX8 )

Единицата на фактора е (mV/V)/V
Единицата на елементите на вектора на натоварването (u1, u2, u3, u4, u5, u6) са об.tagе във В

Exampлева на Fx

Аналогов изход с BX8, входна чувствителност 3.5 mV / V, изходен сигнал 10V:
Fx =
3.5/10 (mV/V)/V
(-217.2 N/(mV/V) u1 + 108.9 N/(mV/V) u2 + 99.9 N/(mV/V) u3
-217.8 N/(mV/V) u4 + 109.2 N/(mV/V) u5 +103.3 N/(mV/V) u6 ) + (3.5/10)² ( (mV/V)/V )²
(-0.204 N/(mV/V)² u1u2 0.628 N/(mV/V)² u1u3 + 0.774 N/(mV/V)² u1u4
-0.337 N/(mV/V)² u1u5 3.520 N/(mV/V)² u1u6 + 2.345 N/(mV/V)² u2u3)

Матрица 6×12 за сензори 6AXX

При сензорите 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 е възможно да се използва матрица 6×12 вместо матрица a6x6 за компенсиране на грешки.

Матрицата 6×12 предлага най-висока точност и най-ниско пресичане и се препоръчва за сензори от 50kN сила.

В този случай сензорите имат общо 12 измервателни канала и два конектора. Всеки конектор съдържа електрически независим сензор за сила-въртящ момент с 6 сензорни сигнала. Всеки от тези конектори е свързан към собствено измерване ampлифтер BX8.

Вместо да се използва 6×12 матрица, сензорът може да се използва изключително с конектор A, или изключително с конектор B, или с двата конектора за излишно измерване. В този случай се доставя матрица 6×6 за конектор A и за конектор B. Матрицата 6×6 се доставя като стандарт.

Синхронизирането на измерените данни може да бъде например с помощта на кабел за синхронизация. За ampлифиери с интерфейс EtherCat е възможна синхронизация през BUS линиите.

Силите Fx, Fy, Fz и моментите Mx, My, Mz се изчисляват в софтуера BlueDAQ. Там 12-те входни канала u1…u12 се умножават по 6×12 матрицата A, за да се получат 6 изходни канала на вектора на натоварване L.

Каналите на конектор “A” са присвоени на канали 1…6 в софтуера BlueDAQ.. Каналите на конектор “B” са присвоени на канали 7…12 в софтуера BlueDAQ.
След зареждане и активиране на матрицата 6×12 в софтуера BlueDAQ, силите и моментите се показват на канали от 1 до 6.
Канали 7…12 съдържат необработените данни на конектор B и не са подходящи за по-нататъшна оценка. Тези канали (с обозначението „dummy7“) до „dummy12“) могат да бъдат скрити, могат да бъдат скрити При използване на матрицата 6×12, силите и моментите се изчисляват изключително чрез софтуер, тъй като се състои от данни от две отделни измервания ampлифьори.

Съвет: Когато използвате софтуера BlueDAQ, конфигурирането и свързването към матрицата 6×12 може да се извърши чрез “Save Session”. и се натиска „Отворена сесия“. така че конфигурирането на сензора и канала трябва да се извърши само веднъж.

Матрица на твърдост

Example на матрица на твърдост

6A130 5kN/500Nm

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8 kN/мм	0,0	0,0	0,0	3750 kN	0,0	Ux
0,0	93,8 kN/мм	0,0	-3750 kN	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9 kN/мм	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750 kN	0,0	505,2 kNm	0,0	0,0	фикс
3750 kN	0,0	0,0	0,0	505,2 kNm	0,0	phiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	физ

Когато се натоварва с 5kN в посока x, изместване от 5 / 93.8 mm = 0.053 mm в посока x и завъртане от 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad води в посока y.
При натоварване с 15 kN в посока z, изместване от 15 / 387.9 mm = 0.039 mm в посока z (и без усукване).
Когато Mx 500 Nm, усукване от 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad води до оста x и отместване от 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
При натоварване с Mz 500Nm се получава усукване от 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad около оста z (и без изместване).

Матрица за калибриране за 5AR сензори

Сензорите от типа 5AR позволяват измерване на силата Fz и моментите Mx и My.
Сензорите 5AR могат да се използват за показване на 3 ортогонални сили Fx, Fy и Fz, когато измерените въртящи моменти се разделят на рамото на лоста z (разстояние на приложение на силата Fx, Fy от произхода на координатната система).

	ch1	ch2	ch3	ch4
Fz в N/mV/V	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx в Nm / mV/V	0,00	-1,30	0,00	1,30
Моят в Nm / mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Силата в посока z се изчислява чрез умножаване и сумиране на матричните елементи на първия ред A1J с линиите на вектора на изходните сигнали uj

Fz =
100 N/mV/V u1 + 100 N/mV/V u2 + 100 N/mV/V u3 + 100 N/mV/V u4

Example: на всичките 6 измервателни канала се показва u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. След това наложете Fz резултатите от 400 N.

Калибровъчната матрица А на 5AR сензор е с размери 4 x. 4
Векторът u на изходните сигнали на измерването ampLifier е с размери 4 x. 1 Резултатният вектор (Fz, Mx, My, H) е с размерност 4 x. 1 На изходите на ch1, ch2 и ch3 след прилагане на матрицата за калибриране се извеждат силата Fz и моментите Mx и My. На изхода на канал 4 H постоянно се показва 0V до четвъртия ред.

Пускане в експлоатация на сензора

Софтуерът BlueDAQ се използва за показване на измерените сили и моменти. Софтуерът BlueDAQ и свързаните с него ръководства могат да бъдат изтеглени от webсайт.

стъпка	Описание
1	Инсталиране на софтуера Blue DAQ
2	Свържете измерването ampLifier BX8 през USB порт; Свържете сензора 6AXX към измерването ampизбавител. Включете измерването ampлифир.
3	Копирайте директорията с матрица за калибриране (доставена USB памет) на подходящо устройство и път.
4	Стартирайте софтуера Blue DAQ
5	Главен прозорец: Бутон Добавяне на канал; Изберете тип устройство: BX8 Изберете интерфейс: напрample COM3 Изберете канал от 1 до 6, за да отворите Button Connect
6	Главен прозорец: Бутон Специален сензор Изберете шестосен сензор
7	Прозорец „Настройки на шестосен сензор: Бутон Добавяне на сензор
8	a) Бутон Change Dir Изберете директорията с files Сериен номер.dat и Сериен номер. Матрица. b) Бутон Изберете сензор и изберете Сериен номер в) Бутон Автоматично преименуване на канали г) ако е необходимо. Изберете изместването на точката на приложение на силата. e) Бутон OK Активирайте този сензор
9C	Изберете прозорец на Recorder Yt”, започнете измерването;

Пускане в експлоатация на сензора 6×12

При пускане в експлоатация на сензора 6×12, канали от 1 до 6 на измерването ampсъединителят на съединителя „A“ трябва да бъде причислен към компоненти 1 до 6.

Канали 7…12 на измерването ampлификатора на конектора “B” са присвоени на компоненти 7 до 12.

Когато използвате кабела за синхронизация, 25-пиновите SUB-D женски конектори (мъжки) на гърба на ampLifier са свързани към кабела за синхронизация.

Кабелът за синхронизация свързва портове №. 16 от измерването ampлифиери A и B един с друг.

За amplifier Порт 16 е конфигуриран като изход за функцията като главен, за ampLifier Bport 16 е конфигуриран като вход за функцията като подчинен.

Настройките могат да бъдат намерени под „Устройство“ Разширени настройки“ Dig-IO.

Упътване: Конфигурирането на честотата на данните трябва да се извърши както на „Master”, така и на „Slave”. Честотата на измерване на главната никога не трябва да е по-висока от измервателната честота на подчинената.