Návod k použití vícesložkového snímače Interface 6AXX

Sada vícekomponentních senzorů 6AXX obsahuje šest nezávislých senzorů síly vybavených tenzometry. Pomocí šesti senzorových signálů se použije výpočtové pravidlo pro výpočet sil uvnitř tří prostorových os a tří momentů kolem nich. Rozsah měření vícesložkového senzoru je určen:

rozsahy měření šesti nezávislých snímačů síly a
geometrickým uspořádáním šesti snímačů síly nebo prostřednictvím průměru snímače.

Jednotlivé signály ze šesti snímačů síly nelze přímo přiřadit k určité síle nebo momentu vynásobením koeficientem měřítka.

Výpočtové pravidlo lze přesně matematicky popsat křížovým součinem z kalibrační matice s vektorem šesti signálů snímače.

Tento funkční přístup má následující výhodytages:

Obzvláště vysoká tuhost,

Obzvláště účinné oddělení šesti složek („low cross-talk“).

Kalibrační matice

Kalibrační matice A popisuje spojení mezi uvedenými výstupními signály U měření amplifier na kanálech 1 až 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) a složkách 1 až 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) vektoru zatížení L.

Naměřená hodnota: výstupní signály u1, u2, …u6 na kanálech 1 až 6	výstupní signál U
Vypočtená hodnota: síly Fx, Fy, Fz; momenty Mx, My, Mz	Vektor zatížení L
Pravidlo výpočtu: Křížový součin	L = A x U

Kalibrační matice Aij obsahuje 36 prvků, uspořádaných v 6 řadách (i=1..6) a 6 sloupcích (j=1..6).
Jednotkou prvků matice je N/(mV/V) v řádcích 1 až 3 matice.
Jednotkou prvků matice je Nm/(mV/V) v řádcích 4 až 6 matice.
Kalibrační matice závisí na vlastnostech snímače a na vlastnostech měření ampživější.
Platí pro měření BX8 amplifier a pro všechny ampliifiers, které indikují výstupní signály můstku v mV/V.
Prvky matice mohou být změněny v jiných jednotkách společným faktorem prostřednictvím násobení (pomocí „skalárního součinu“).
Kalibrační matice vypočítává momenty kolem počátku základního souřadnicového systému.
Počátek souřadnicového systému je umístěn v bodě, kde se osa z protíná s protilehlým povrchem snímače. 1) Počátek a orientace os jsou znázorněny rytinou na čelní ploše snímače.

1) Poloha počátku se může lišit u různých typů snímačů 6AXX. Původ je zdokumentován v kalibračním listu. Např. počátek 6A68 je ve středu snímače.

Example kalibrační matice (6AXX, 6ADF)

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

Síla ve směru x se vypočítá vynásobením a sečtením prvků matice prvního řádku a1j řádky vektoru výstupních signálů 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

Napřample: na všech 6 měřicích kanálech je zobrazeno u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00 mV/V. Pak existuje síla Fx -13.7 N. Síla ve směru z se vypočítá podle toho vynásobením a sečtením třetí řady matice a3j s vektorem udávaného obj.tages 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 pro snímače 6AXX / 6ADF

Při použití kalibračního postupu „Matrix Plus“ se vypočítají dva křížové produkty: matice A x U + matice B x U *

Naměřené hodnoty: výstupní signály u1, u2, … u6 na kanálech 1 až 6	výstupní signály U
Naměřené hodnoty jsou výstupní signály jako smíšené produkty: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 kanálů 1 až 6	výstupní signály U*
Vypočítaná hodnota: Síly Fx, Fy, Fz;Momenty Mx, My, Mz	Vektor zatížení L.
Pravidlo výpočtu: Křížový součin	L = A x U + B x U*

Example kalibrační matice „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 v N / (mV/V)²	-0.204	-0.628	0.774	-0.337	-3.520	2.345
Fy v N /(mV/V)²	-0.251	1.701	-0.107	-2.133	-1.408	1.298
Fz v N / (mV/V)²	5.049	-0.990	1.453	3.924	19.55	-18.25
Mx v Nm /(mV/V)²	-0.015	0.082	-0.055	-0.076	0.192	-0.054
Moje v Nm / (mV/V)²	0.050	0.016	0.223	0.036	0.023	-0.239
Mz v Nm / (mV/V)²	-0.081	-0.101	0.027	-0.097	-0.747	0.616

Síla ve směru x se vypočítá vynásobením a sečtením prvků matice A prvního řádku a1j řádky j vektoru výstupních signálů uj plus prvky matice B prvního řádku a1j řádky j vektoru smíšené kvadratické výstupní signály:

Example z 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 z 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
Pozor: Složení smíšených kvadratických členů se může měnit v závislosti na senzoru.

Offset počátku

Síly, které nejsou aplikovány v počátku souřadného systému, jsou znázorněny indikátorem ve formě momentů Mx, My a Mz na základě ramene páky.

Obecně řečeno, síly působí ve vzdálenosti z od přivrácené plochy snímače. Umístění přenosu síly může být také posunuto ve směrech x a z podle potřeby.

Pokud jsou síly aplikovány ve vzdálenosti x, y nebo z od počátku souřadnicového systému a je třeba zobrazit momenty kolem místa přenosu ofsetové síly, jsou vyžadovány následující opravy:

Korigované momenty Mx1, My1, Mz1 po posunu přenosu síly (x, y, z) od počátku

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

Poznámka: Snímač je vystaven také momentům Mx, My a Mz, přičemž jsou zobrazeny momenty Mx1, My1 a Mz1. Přípustné momenty Mx, My a Mz nesmí být překročeny.

Měřítko kalibrační matice

Odkazováním prvků matice na jednotku mV/V lze kalibrační matici aplikovat na dostupné ampzáchranáři.

Pro měření BSC8 platí kalibrační matice s prvky matice N/V a Nm/V amplifier se vstupní citlivostí 2 mV / V a výstupním signálem 5 V se vstupním signálem 2 mV / V.

Násobením všech prvků matice faktorem 2/5 se matice změní z N/(mV/V) a Nm/(mV/V) pro výstup 5V při vstupní citlivosti 2 mV/V (BSC8).

Vynásobením všech prvků matice faktorem 3.5/10 se matice upraví od N/(mV/V) a Nm/(mV/V) pro výstupní signál 10 V při vstupní citlivosti 3.5 mV/V (BX8 )

Jednotkou faktoru je (mV/V)/V
Jednotkou prvků vektoru zatížení (u1, u2, u3, u4, u5, u6) jsou obj.tagje ve V

Example z Fx

Analogový výstup s BX8, vstupní citlivost 3.5 mV / V, výstupní signál 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)

Matrix 6×12 pro snímače 6AXX

U snímačů 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 je možné pro kompenzaci chyb použít matici 6×12 místo matice a6x6.

Matrice 6×12 nabízí nejvyšší přesnost a nejnižší přeslechy a je doporučena pro snímače od síly 50 kN.

V tomto případě mají snímače celkem 12 měřicích kanálů a dva konektory. Každý konektor obsahuje elektricky nezávislý snímač síly a momentu se 6 signály snímače. Každý z těchto konektorů je připojen k vlastnímu měřicímu ampčistič BX8.

Místo použití matice 6×12 lze snímač použít také výhradně s konektorem A, nebo výhradně s konektorem B, nebo s oběma konektory pro redundantní měření. V tomto případě je dodávána matrice 6×6 pro konektor A a pro konektor B. Matice 6×6 je standardně dodávána.

Synchronizaci naměřených dat lze provést např. pomocí synchronizačního kabelu. Pro amplifiers s rozhraním EtherCat je možná synchronizace přes BUS linky.

Síly Fx, Fy, Fz a momenty Mx, My, Mz jsou vypočteny v softwaru BlueDAQ. Zde se 12 vstupních kanálů u1…u12 vynásobí maticí A 6×12 a získá se 6 výstupních kanálů vektoru zatížení L.

Kanály konektoru „A“ jsou v softwaru BlueDAQ přiřazeny kanálům 1…6. Kanály konektoru „B“ jsou v softwaru BlueDAQ přiřazeny kanálům 7…12.
Po načtení a aktivaci matice 6×12 v softwaru BlueDAQ se síly a momenty zobrazí na kanálech 1 až 6.
Kanály 7…12 obsahují nezpracovaná data konektoru B a nejsou relevantní pro další vyhodnocení. Tyto kanály (s označením „dummy7“) až „dummy12“) lze skrýt lze skrýt Při použití matice 6×12 jsou síly a momenty počítány výhradně softwarově, protože se skládá z dat ze dvou samostatných měření ampzáchranáři.

Tip: Při použití softwaru BlueDAQ lze konfiguraci a propojení s maticí 6×12 provést pomocí „Uložit relaci“. a je stisknuto „Otevřít relaci“. takže konfigurace senzoru a kanálu musí být provedena pouze jednou.

Matice tuhosti

Example matice tuhosti

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

Při zatížení 5 kN ve směru x je výsledkem posun 5 / 93.8 mm = 0.053 mm ve směru x a zkroucení 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad ve směru y.
Při zatížení 15 kN ve směru z posun o 15 / 387.9 mm = 0.039 mm ve směru z (a žádné zkroucení).
Při Mx 500 Nm je výsledkem kroucení 0,5 kNm / 505,2 kNm = 0.00099 rad v ose x a posunutí od 0,5 kNm / -3750 kN = -0,000133 m = -0,133 mm.
Při zatížení Mz 500 Nm je výsledkem kroucení 0,5 kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad kolem osy z (a žádný posun).

Kalibrační matice pro 5AR senzory

Snímače typu 5ARumožňují měření síly Fz a momentů Mx a My.
Snímače 5AR lze použít pro zobrazení 3 ortogonálních sil Fx, Fy a Fz, kdy jsou naměřené momenty děleny ramenem páky z (vzdálenost působení síly Fx, Fy původu souřadnicového systému).

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

Síla ve směru z se vypočítá vynásobením a sečtením prvků matice prvního řádku A1J s čarami vektoru výstupních signálů uj

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

Example: na všech 6 měřicích kanálech je zobrazeno u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Poté vynutit výsledky Fz 400 N.

Kalibrační matice A snímače 5AR má rozměry 4 x. 4
Vektor u výstupních signálů měření amplifier má rozměry 4 x. 1 Výsledný vektor (Fz, Mx, My, H) má rozměr 4 x. 1 Na výstupech ch1, ch2 a ch3 se po aplikaci kalibrační matice zobrazí síla Fz a momenty Mx a My. Na výstupu kanálu 4 H je trvale zobrazeno 0V na čtvrtém řádku.

Uvedení snímače do provozu

K zobrazení naměřených sil a momentů se používá software BlueDAQ. Software BlueDAQ a související příručky lze stáhnout z webu webmísto.

Krok	Popis
1	Instalace softwaru Blue DAQ
2	Připojte měření ampzvlhčovač BX8 přes USB port; Připojte snímač 6AXX k měření amplifikátor. Zapněte měření ampživější.
3	Zkopírujte adresář s kalibrační maticí (dodaný USB flash disk) na vhodný disk a cestu.
4	Spusťte software Blue DAQ
5	Hlavní okno: Tlačítko Přidat kanál; Vyberte typ zařízení: BX8 Vyberte rozhraní: napřample COM3Vyberte kanál 1 až 6 pro otevření Button Connect
6	Hlavní okno: Tlačítko Speciální snímač Vyberte šestiosý snímač
7	Okno „Nastavení šestiosého snímače: Tlačítko Přidat snímač
8	a) Tlačítko Změnit adresář Pomocí tlačítka vyberte adresář files Sériové číslo.dat a Sériové číslo. Matice. b) Tlačítko Vybrat snímač a vybrat Sériové číslo c) Tlačítko Automaticky přejmenovat kanály d) v případě potřeby. Vyberte posunutí bodu působení síly. e) Tlačítko OK Povolit tento senzor
9C	Okno Select Recorder Yt”, spusťte měření;

Uvedení snímače 6×12 do provozu

Při uvádění senzoru 6×12 do provozu, kanály 1 až 6 měření ampKonektor „A“ kondenzátoru musí být přiřazen komponentám 1 až 6.

Kanály 7…12 měření ampliifier na konektoru „B“ jsou přiřazeny komponentám 7 až 12.

Při použití synchronizačního kabelu jsou 25kolíkové konektory SUB-D samice (samec) na zadní straně amplifier jsou připojeny k synchronizačnímu kabelu.

Synchronizační kabel spojuje porty č. 16 měření amplifikátory A a B mezi sebou.

Pro amplifier Port 16 je nakonfigurován jako výstup pro funkci master, for ampBport 16 je nakonfigurován jako vstup pro funkci slave.

Nastavení lze nalézt pod „Device“ Advanced Setting“ Dig-IO.

Tip: Konfigurace datové frekvence musí být provedena na „Master“ i na „Slave“. Měřicí frekvence masteru by nikdy neměla být vyšší než frekvence měření slave.