Interfejs 6AXX Multicomponent Sensor Uputstvo za upotrebu

Set višekomponentnih senzora 6AXX sastoji se od šest nezavisnih senzora sile opremljenih mjeračima naprezanja. Koristeći šest signala senzora, primjenjuje se pravilo proračuna za izračunavanje sila unutar tri prostorne ose i tri momenta oko njih. Opseg mjerenja višekomponentnog senzora se određuje:

mjernim rasponima šest nezavisnih senzora sile, i
geometrijskim rasporedom šest senzora sile ili preko prečnika senzora.

Pojedinačni signali sa šest senzora sile ne mogu se direktno povezati sa specifičnom silom ili momentom množenjem sa faktorom skaliranja.

Pravilo proračuna može se precizno opisati u matematičkim terminima unakrsnim proizvodom iz kalibracione matrice sa vektorom šest signala senzora.

Ovaj funkcionalni pristup ima sljedeće prednostitages:

Posebno visoka krutost,

Posebno efikasno razdvajanje šest komponenti („niski unakrsni razgovori“).

Kalibraciona matrica

Matrica kalibracije A opisuje vezu između naznačenih izlaznih signala U mjerenja ampLifier na kanalima 1 do 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) i komponente 1 do 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) vektora opterećenja L.

Izmjerena vrijednost: izlazni signali u1, u2, …u6 na kanalima 1 do 6	izlazni signal U
Izračunata vrijednost: sile Fx, Fy, Fz; trenuci Mx, My, Mz	Vektor opterećenja L
Pravilo izračuna: Unakrsni proizvod	L = A x U

Kalibraciona matrica Aij uključuje 36 elemenata, raspoređenih u 6 redova (i=1..6) i 6 kolona (j=1..6).
Jedinica elemenata matrice je N/(mV/V) u redovima 1 do 3 matrice.
Jedinica elemenata matrice je Nm/(mV/V) u redovima 4 do 6 matrice.
Matrica kalibracije ovisi o svojstvima senzora i o svojstvima mjerenja amplifier.
Primjenjuje se za mjerenje BX8 ampLifier i za sve amplifiers, koji označavaju izlazne signale mosta u mV/V.
Elementi matrice se mogu reskalirati u drugim jedinicama pomoću zajedničkog faktora putem množenja (koristeći “skalarni proizvod”).
Matrica kalibracije izračunava momente oko početka osnovnog koordinatnog sistema.
Početak koordinatnog sistema se nalazi u tački gde se z-osa seče sa okrenutom površinom senzora. 1) Porijeklo i orijentacije osa prikazani su graviranjem na prednjoj površini senzora.

1) Položaj nulte točke može varirati s različitim tipovima senzora 6AXX. Porijeklo je dokumentirano u kalibracijskom listu. Npr. ishodište 6A68 je u centru senzora.

Exampmatrica za kalibraciju (6AXX, 6ADF)

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

Sila u x-smjeru se izračunava množenjem i zbrajanjem elemenata matrice prvog reda a1j sa redovima vektora izlaznih signala 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

Za nprample: na svih 6 mjernih kanala prikazano je u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Tada postoji sila Fx od -13.7 N. Sila u z smjeru se izračunava u skladu s tim množenjem i zbrajanjem trećeg reda matrice a3j sa vektorom naznačene zapreminetages 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 za 6AXX / 6ADF senzore

Kada se koristi postupak kalibracije “Matrix Plus”, izračunavaju se dva unakrsna proizvoda: matrica A x U + matrica B x U *

Izmjerene vrijednosti: izlazni signali u1, u2, … u6 na kanalima 1 do 6	izlazni signali U
Izmjerene vrijednosti su izlazni signali kao mješoviti produkti: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 kanala 1 do 6	izlazni signali U*
Izračunata vrijednost: Forces Fx, Fy, Fz; Moments Mx, My, Mz	Vektor opterećenja L.
Pravilo izračuna: Unakrsni proizvod	L = A x U + B x U*

Example kalibracione matrice “B”

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

Sila u x-smjeru se izračunava množenjem i sabiranjem matričnih elemenata A prvog reda a1j sa redovima j vektora izlaznih signala uj plus matričnih elemenata B prvog reda a1j sa redovima j vektora od mješoviti kvadratni izlazni signali:

Example od 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 od 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
pažnja: Sastav mješovitih kvadratnih članova može se promijeniti ovisno o senzoru.

Pomak početka

Sile koje nisu primijenjene u ishodištu koordinatnog sistema prikazane su indikatorom u obliku Mx, My i Mz momenata na osnovu kraka poluge.

Uopšteno govoreći, sile se primjenjuju na udaljenosti z od prednje površine senzora. Lokacija prijenosa sile također se može pomjeriti u x- i z smjerovima prema potrebi.

Ako se sile primjenjuju na udaljenosti x, y ili z od početka koordinatnog sistema, a momenti oko lokacije prijenosa sile pomaka moraju biti prikazani, potrebne su sljedeće korekcije:

Ispravljeni momenti Mx1, My1, Mz1 nakon pomaka u prijenosu sile (x, y, z) od početka

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

Napomena: Senzor je također izložen trenucima Mx, My i Mz, sa prikazanim trenucima Mx1, My1 i Mz1. Dozvoljeni momenti Mx, My i Mz ne smiju se prekoračiti.

Skaliranje kalibracione matrice

Upućivanjem elemenata matrice na jedinicu mV/V, matrica kalibracije može se primijeniti na sve dostupne amplifiers.

Kalibracijska matrica sa elementima N/V i Nm/V matrice primjenjuje se na mjerenje BSC8 ampLifier sa ulaznom osetljivošću od 2 mV/V i izlaznim signalom od 5V sa ulaznim signalom od 2mV/V.

Množenjem svih elemenata matrice sa faktorom 2/5 matricu se skalira od N/(mV/V) i Nm/(mV/V) za izlaz od 5V pri ulaznoj osjetljivosti od 2 mV/V (BSC8).

Množenjem svih elemenata matrice sa faktorom 3.5/10, matrica se skalira od N/(mV/V) i Nm/(mV/V) za izlazni signal od 10 V pri ulaznoj osjetljivosti od 3.5 mV/V (BX8 )

Jedinica faktora je (mV/V)/V
Jedinica elemenata vektora opterećenja (u1, u2, u3, u4, u5, u6) su vol.tages u V

Example od Fx

Analogni izlaz sa BX8, ulazna osjetljivost 3.5 mV / V, izlazni signal 10 V:
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)

Matrica 6×12 za 6AXX senzore

Sa senzorima 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 moguće je koristiti 6×12 matricu umjesto a6x6 matrice za kompenzaciju greške.

Matrica 6×12 nudi najveću preciznost i najniže preslušavanje, a preporučuje se za senzore od 50kN sile.

U ovom slučaju senzori imaju ukupno 12 mjernih kanala i dva konektora. Svaki konektor sadrži električni nezavisan senzor sile-momenta sa 6 senzorskih signala. Svaki od ovih konektora je povezan sa svojim mjernim amplifier BX8.

Umjesto korištenja 6×12 matrice, senzor se također može koristiti isključivo sa konektorom A, ili isključivo sa konektorom B, ili sa oba konektora za redundantno mjerenje. U ovom slučaju, matrica 6×6 se isporučuje za konektor A i za konektor B. Matrica 6×6 se isporučuje kao standard.

Sinhronizacija izmjerenih podataka može biti npr. uz pomoć kabla za sinhronizaciju. Za ampLifi sa EtherCat interfejsom moguća je sinhronizacija preko BUS linija.

Sile Fx, Fy, Fz i momenti Mx, My, Mz se izračunavaju u softveru BlueDAQ. Tamo se 12 ulaznih kanala u1…u12 množe sa 6×12 matricom A da bi se dobilo 6 izlaznih kanala vektora opterećenja L.

Kanali konektora “A” su dodijeljeni kanalima 1…6 u BlueDAQ softveru. Kanali konektora “B” su dodijeljeni kanalima 7…12 u BlueDAQ softveru.
Nakon učitavanja i aktiviranja matrice 6×12 u BlueDAQ softveru, sile i momenti se prikazuju na kanalima 1 do 6.
Kanali 7…12 sadrže sirove podatke konektora B i nisu relevantni za dalju evaluaciju. Ovi kanali (sa oznakom “dummy7”) do “dummy12”) mogu biti skriveni mogu se sakriti. Kada se koristi matrica 6×12, sile i momenti se računaju isključivo softverski, budući da se ona sastoji od podataka iz dva odvojena mjerenja amplifiers.

Savjet: Kada koristite BlueDAQ softver, konfiguracija i povezivanje sa 6×12 matricom može se izvršiti pomoću “Save Session”. i "Otvorena sesija" se pritisne. tako da se konfiguracija senzora i kanala mora izvršiti samo jednom.

Matrix krutosti

Example matrice krutosti

6A130 5kN/500Nm

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8 kN/mm	0,0	0,0	0,0	3750 kN	0,0	Ux
0,0	93,8 kN/mm	0,0	-3750 kN	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9 kN/mm	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750 kN	0,0	505,2 kNm	0,0	0,0	phix
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	phiz

Kada je opterećen sa 5kN u x-smjeru, pomak od 5 / 93.8 mm = 0.053 mm u x smjeru, i zaokret od 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad rezultira u y-smjeru.
Kada je opterećen sa 15kN u z-smjeru, pomak od 15 / 387.9 mm = 0.039 mm u smjeru z (i bez uvijanja).
Kod Mx 500 Nm uvijanje od 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad rezultira u x-osi, a pomak od 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Pri opterećenju sa Mz 500Nm rezultat je uvrtanja od 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad oko z-ose (i bez pomaka).

Matrica za kalibraciju za 5AR senzore

Senzori tipa 5AR omogućavaju mjerenje sile Fz i momenata Mx i My.
Senzori 5AR se mogu koristiti za prikaz 3 ortogonalne sile Fx, Fy i Fz, kada se izmjereni momenti podijele sa polugom z (udaljenost primjene sile Fx, Fy od porijekla koordinatnog sistema).

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

Sila u z smjeru se izračunava množenjem i zbrajanjem elemenata matrice prvog reda A1J sa linijama vektora izlaznih signala uj

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

Example: na svih 6 mjernih kanala prikazano je u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Zatim forsirati Fz rezultate od 400 N.

Kalibraciona matrica A 5AR senzora ima dimenzije 4 x. 4
Vektor u izlaznih signala mjerenja ampLifier je dimenzija 4x. 1 Vektor rezultata (Fz, Mx, My, H) ima dimenziju 4 x. 1 Na izlazima ch1, ch2 i ch3 nakon primjene matrice kalibracije, prikazuje se sila Fz i momenti Mx i My. Na izlazu kanala 4 H je konstantno prikazano 0V u četvrtom redu.

Puštanje senzora u rad

Softver BlueDAQ koristi se za prikaz izmjerenih sila i momenata. BlueDAQ softver i srodni priručnici mogu se preuzeti sa website.

Korak	Opis
1	Instalacija Blue DAQ softvera
2	Spojite mjerenje ampLifier BX8 preko USB porta; Spojite senzor 6AXX na mjerenje amplifier. Uključite mjerenje amplifier.
3	Kopirajte direktorij sa matricom za kalibraciju (isporučeni USB stick) na odgovarajući disk i putanju.
4	Pokrenite Blue DAQ softver
5	Glavni prozor: Dugme Dodaj kanal; Odaberite tip uređaja: BX8 Odaberite interfejs: nprample COM3 Odaberite kanal od 1 do 6 da biste otvorili dugme za povezivanje
6	Glavni prozor: Dugme Specijalni senzor Odaberite šestosni senzor
7	Prozor “Postavke šestoosnog senzora: Dugme Dodaj senzor
8	a) Dugme Promjena Dir Odaberite direktorij pomoću files Serijski broj.dat i Serijski broj. Matrix. b) Taster Odaberite Senzor i odaberite Serijski broj c) Dugme Automatsko preimenovanje kanala d) ako je potrebno. Odaberite pomak točke primjene sile. e) Dugme OK Omogući ovaj senzor
9C	Odaberite prozor za snimanje Yt”, počnite mjerenje;

Puštanje u rad senzora 6×12

Prilikom puštanja u rad senzora 6×12, kanali 1 do 6 mjerenja ampLifier na konektoru “A” mora biti dodijeljen komponentama 1 do 6.

Kanali 7…12 mjerenja ampLifier na konektoru “B” su dodijeljeni komponentama 7 do 12.

Kada koristite kabl za sinhronizaciju, 25-pinski SUB-D ženski konektori (muški) na poleđini ampLifier su spojeni na kabl za sinhronizaciju.

Kabl za sinhronizaciju povezuje portove br. 16 mjerenja ampLifieri A i B međusobno.

Za amplifier Port 16 je konfiguriran kao izlaz za funkciju kao master, za ampLifier Bport 16 je konfigurisan kao ulaz za funkciju kao slave.

Postavke se mogu naći pod “Device” Advanced Setting” Dig-IO.

Savjet: Konfiguracija frekvencije podataka mora se izvršiti na “Masteru” kao i na “Slaveu”. Mjerna frekvencija mastera nikada ne smije biti veća od mjerne frekvencije slavea.