Interface 6AXX Multicomponent Sensor Instruktionsmanual

Sættet med 6AXX multikomponentsensorer består af seks uafhængige kraftsensorer udstyret med strain gauges. Ved hjælp af de seks sensorsignaler anvendes en beregningsregel til at beregne kræfterne inden for tre rumlige akser og de tre momenter omkring dem. Måleområdet for multikomponentsensoren bestemmes:

ved måleområderne for de seks uafhængige kraftsensorer, og
ved det geometriske arrangement af de seks kraftsensorer eller via sensorens diameter.

De enkelte signaler fra de seks kraftsensorer kan ikke forbindes direkte med en bestemt kraft eller moment ved at gange med en skaleringsfaktor.

Beregningsreglen kan præcist beskrives i matematiske termer ved krydsproduktet fra kalibreringsmatricen med vektoren af de seks sensorsignaler.

Denne funktionelle tilgang har følgende fordeltages:

Særlig høj stivhed,

Særligt effektiv adskillelse af de seks komponenter ("low cross-talk").

Kalibreringsmatrix

Kalibreringsmatricen A beskriver forbindelsen mellem de angivne udgangssignaler U af målingen amplifier på kanalerne 1 til 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) og komponenterne 1 til 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) af belastningsvektoren L.

Målt værdi: udgangssignaler u1, u2, …u6 på kanal 1 til 6	udgangssignal U
Beregnet værdi: kræfter Fx, Fy, Fz; øjeblikke Mx, My, Mz	Indlæs vektor L
Regneregel: Krydsprodukt	L = A x U

Kalibreringsmatricen Aij omfatter 36 elementer, arrangeret i 6 rækker (i=1..6) og 6 kolonner (j=1..6).
Enheden af matrixelementerne er N/(mV/V) i rækkerne 1 til 3 i matrixen.
Enheden af matrixelementerne er Nm/(mV/V) i rækkerne 4 til 6 i matrixen.
Kalibreringsmatricen afhænger af sensorens og målingens egenskaber amplivligere.
Det gælder for BX8-målingen amplifier og for alle ampløftere, som angiver broudgangssignaler i mV/V.
Matrixelementerne kan omskaleres i andre enheder med en fælles faktor via multiplikation (ved hjælp af et "skalært produkt").
Kalibreringsmatricen beregner momenterne omkring origo for det underliggende koordinatsystem.
Koordinatsystemets oprindelse er placeret på det punkt, hvor z-aksen skærer den modstående overflade af sensoren. 1) Aksernes oprindelse og orientering er vist med en indgravering på sensorens modstående overflade.

1) Placeringen af oprindelsen kan variere med forskellige 6AXX sensortyper. Oprindelsen er dokumenteret i kalibreringsarket. Fx er oprindelsen af 6A68 i midten af sensoren.

Example af en kalibreringsmatrix (6AXX, 6ADF)

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

Kraften i x-retningen beregnes ved at multiplicere og summere matrixelementerne i den første række a1j med rækkerne af vektoren for udgangssignalerne 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

F.eksample: på alle 6 målekanaler vises u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Så er der en kraft Fx på -13.7 N. Kraften i z-retningen beregnes i overensstemmelse hermed ved at multiplicere og summere den tredje række af matricen a3j med vektoren for den angivne vol.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 til 6AXX / 6ADF sensorer

Ved brug af "Matrix Plus"-kalibreringsproceduren beregnes to krydsprodukter: matrix A x U + matrix B x U *

Målte værdier: udgangssignaler u1, u2, … u6 på kanalerne 1 til 6	udgangssignaler U
Målte værdier er udgangssignaler som blandede produkter: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 af kanalerne 1 til 6	udgangssignaler U*
Beregnet værdi: Tvinger Fx, Fy, Fz;Moments Mx, My, Mz	Indlæs vektor L.
Regneregel: Krydsprodukt	L = A x U + B x U*

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

Kraften i x-retningen beregnes ved at multiplicere og summere matrixelementerne A i den første række a1j med rækkerne j af vektoren af udgangssignalerne uj plus matrixelementerne B i den første række a1j med rækkerne j af vektoren af de blandede kvadratiske udgangssignaler:

Example af 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 af 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
Opmærksomhed: Sammensætningen af de blandede kvadratiske termer kan ændre sig afhængigt af sensoren.

Offset af oprindelsen

Kræfter, der ikke påføres i koordinatsystemets oprindelse, vises med en indikator i form af Mx-, My- og Mz-momenter baseret på vægtstangsarmen.

Generelt påføres kræfterne i en afstand z fra den modstående overflade af sensoren. Placeringen af kraftoverførslen kan også forskydes i x- og z-retninger efter behov.

Hvis kræfterne påføres i afstanden x, y eller z fra koordinatsystemets oprindelse, og momenterne omkring den offset kraftoverførselsplacering skal vises, er følgende rettelser påkrævet:

Korrigerede momenter Mx1, My1, Mz1 efter et skift i kraftoverførsel (x, y, z) fra oprindelsen

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

Note: Sensoren udsættes også for momenterne Mx, My og Mz, med momenterne Mx1, My1 og Mz1 vist. De tilladte momenter Mx, My og Mz må ikke overskrides.

Skalering af kalibreringsmatrix

Ved at henvise matrixelementerne til enheden mV/V kan kalibreringsmatricen anvendes på alletilgængelige amplivførere.

Kalibreringsmatricen med N/V- og Nm/V-matrixelementerne gælder for BSC8-målingen amplifier med en indgangsfølsomhed på 2 mV/V og et udgangssignal på 5V med et 2mV/V indgangssignal.

Multiplikation af alle matrixelementer med en faktor på 2/5 skalerer matrixen fra N/(mV/V) og Nm/(mV/V) for et output på 5V ved en indgangsfølsomhed på 2 mV/V (BSC8).

Ved at multiplicere alle matrixelementer med en faktor på 3.5/10 skaleres matrixen fra N/(mV/V) og Nm/(mV/V) for et udgangssignal på 10V ved en indgangsfølsomhed på 3.5 mV/V (BX8) )

Enheden for faktoren er (mV/V)/V
Enheden for elementerne i belastningsvektoren (u1, u2, u3, u4, u5, u6) er vol.tages i V

Example af Fx

Analog udgang med BX8, indgangsfølsomhed 3.5 mV / V, udgangssignal 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)

Matrix 6×12 til 6AXX sensorer

Med sensorerne 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 er det muligt at bruge en 6×12 matrix i stedet for en 6x6 matrix til fejlkompensation.

6×12 matrixen tilbyder den højeste nøjagtighed og den laveste krydstale og anbefales til sensorer fra 50kN kraft.

I dette tilfælde har sensorerne i alt 12 målekanaler og to stik. Hvert stik indeholder en elektrisk uafhængig kraft-momentsensor med 6 sensorsignaler. Hvert af disse stik er forbundet med sin egen måling amplifier BX8.

I stedet for at bruge en 6×12 matrix, kan sensoren også bruges udelukkende med stik A, eller udelukkende med stik B, eller med begge stik til redundant måling. I dette tilfælde leveres en 6×6 matrix til stik A og til stik B. 6×6 matrix leveres som standard.

Synkroniseringen af de målte data kan f.eks. ske ved hjælp af et synkroniseringskabel. Til ampløftere med EtherCat-interface er en synkronisering via BUS-linjerne mulig.

Kræfterne Fx, Fy, Fz og momenterne Mx, My, Mz beregnes i softwaren BlueDAQ. Der multipliceres de 12 indgangskanaler u1…u12 med 6×12 matrix A for at få 6 udgangskanaler af belastningsvektoren L.

Kanalerne for stik "A" er tildelt kanalerne 1...6 i BlueDAQ-softwaren. Kanalerne for stik "B" er tildelt kanalerne 7...12 i BlueDAQ-softwaren.
Efter indlæsning og aktivering af matrixen 6×12 i BlueDAQ-softwaren, vises kræfterne og momenterne på kanal 1 til 6.
Kanaler 7...12 indeholder rådata for stik B og er ikke relevante for yderligere evaluering. Disse kanaler (med betegnelsen "dummy7") til "dummy12") kan skjules, kan skjules Ved brug af 6×12-matricen beregnes kræfterne og momenterne udelukkende af software, da det er sammensat af data fra to separate målinger amplivførere.

Tip: Når du bruger BlueDAQ-softwaren, kan konfigurationen og linkningen til 6×12-matricen udføres med "Gem session". og der trykkes på "Åben session". således at sensor- og kanalkonfigurationen kun skal udføres én gang.

Stivhedsmatrix

Example af en stivhedsmatrix

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

Når den er belastet med 5kN i x-retningen, resulterer et skift på 5 / 93.8 mm = 0.053 mm i x-retningen, og et vrid på 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad i y-retningen.
Ved belastning med 15kN i z-retning, en forskydning på 15 / 387.9 mm = 0.039 mm i z-retningen (og ingen drejning).
Når Mx 500 Nm resulterer i en drejning på 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad i x-aksen, og forskydning fra 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Ved belastning med Mz 500Nm resulterer en vridning på 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad om z-aksen (og ingen forskydning).

Kalibreringsmatrix til 5AR-sensorer

Sensorerne af typen 5AR tillader måling af kraften Fz og momenterne Mx og My.
Sensorerne 5AR kan bruges til at vise 3 ortogonale kræfter Fx, Fy og Fz, når de målte drejningsmomenter er divideret med vægtstangsarmen z (afstand for kraftpåføring Fx, Fy af koordinatsystemets oprindelse).

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

Kraften i z-retningen beregnes ved at multiplicere og summere matrixelementerne i første række A1J med linjerne i vektoren for udgangssignalerne uj

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

Example: på alle 6 målekanaler vises u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Fremfør derefter Fz-resultater på 400 N.

Kalibreringsmatrix A af 5AR sensor har dimensionerne 4 x. 4
Vektoren u af udgangssignalerne for målingen amplifner har dimensionerne 4 x. 1 Resultatvektoren (Fz, Mx, My, H) har dimensionen 4 x. 1 Ved udgangene af ch1, ch2 og ch3 efter påføring af kalibreringsmatricen vises kraften Fz og momenterne Mx og My. På kanal 4 udgang H vises konstant 0V ved den fjerde linje.

Idriftsættelse af sensoren

BlueDAQ-softwaren bruges til at vise de målte kræfter og momenter. BlueDAQ-softwaren og relaterede manualer kan downloades fra webwebsted.

Trin	Beskrivelse
1	Installation af Blue DAQ-softwaren
2	Tilslut målingen amplifier BX8 via USB-port; Tilslut sensor 6AXX til målingen amplifier. Tænd for målingen amplivligere.
3	Kopier mappe med kalibreringsmatrix (medfølger USB-stick) til passende drev og sti.
4	Start Blue DAQ-softwaren
5	Hovedvindue: Knap Tilføj kanal; Vælg enhedstype: BX8 Vælg interface: f.eksample COM3Vælg kanal 1 til 6 for at åbne Button Connect
6	Hovedvindue: Knap Specialsensor Vælg seksakset sensor
7	Vindue "Seksakse sensorindstillinger: Knap Tilføj sensor
8	a) Knap Skift Dir Vælg biblioteket med files Serienummer.dat og serienummer. Matrix. b) Knap Vælg Sensor og vælg Serienummer c) Knap Auto omdøb kanaler d) hvis nødvendigt. Vælg forskydningen af kraftpåføringspunktet. e) Knap OK Aktiver denne sensor
9C	Vælg Recorder Yt” vindue, start måling;

Idriftsættelse af 6×12 sensoren

Ved idriftsættelse af 6×12-sensoren, kanal 1 til 6 af målingen ampLifier ved stik "A" skal tildeles komponenter 1 til 6.

Kanaler 7…12 af målingen amplifier ved stik "B" er tildelt komponenter 7 til 12.

Når du bruger synkroniseringskablet, skal de 25-benede SUB-D hunstik (han) på bagsiden af amplifier er tilsluttet synkroniseringskablet.

Synkroniseringskablet forbinder portene nr. 16 af målingen ampløftere A og B med hinanden.

For amplifier En port 16 er konfigureret som udgang for funktionen som master, for amplifier Bport 16 er konfigureret som input for funktionen som slave.

Indstillingerne kan findes under "Device" Advanced Setting" Dig-IO.

Tip: Konfigurationen af datafrekvensen skal foretages på "Master" såvel som ved "Slave". Masterens målefrekvens bør aldrig være højere end slavens målefrekvens.