Priručnik s uputama za višekomponentni senzor za sučelje 6AXX

Skup višekomponentnih senzora 6AXX sastoji se od šest nezavisnih senzora sile opremljenih mjeračima naprezanja. Koristeći šest signala senzora, primjenjuje se pravilo izračuna za izračun sila unutar tri prostorne osi i tri momenta oko njih. Raspon mjerenja višekomponentnog senzora određuje se:

mjernim rasponima šest neovisnih senzora sile, i
geometrijskim rasporedom šest senzora sile ili preko promjera senzora.

Pojedinačni signali iz šest senzora sile ne mogu se izravno povezati s specifičnom silom ili momentom množenjem s faktorom skaliranja.

Pravilo izračuna se može precizno opisati matematičkim terminima unakrsnim umnoškom iz kalibracijske matrice s vektorom šest signala senzora.

Ovaj funkcionalni pristup ima sljedeće prednostitages:

Posebno visoka krutost,

Osobito učinkovito odvajanje šest komponenti ("low cross-talk").

Kalibracijska matrica

Kalibracijska matrica 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.

Mjerna 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 umnožak	L = A x U

Kalibracijska matrica Aij uključuje 36 elemenata, raspoređenih u 6 redaka (i=1..6) i 6 stupaca (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.
Kalibracijska matrica ovisi o svojstvima senzora i mjerenja ampsredstvo za podsticanje.
Primjenjuje se za mjerenje BX8 amplifier i za sve amplifiers, koji označavaju izlazne signale mosta u mV/V.
Elementi matrice mogu se ponovno skalirati u drugim jedinicama zajedničkim faktorom putem množenja (koristeći "skalarni produkt").
Kalibracijska matrica izračunava momente oko ishodišta temeljnog koordinatnog sustava.
Ishodište koordinatnog sustava nalazi se u točki gdje se z-os siječe s okrenutom površinom senzora. 1) Ishodište i usmjerenja osi prikazani su gravurom na okrenutoj površini senzora.

1) Položaj ishodišta može varirati s različitim tipovima 6AXX senzora. Podrijetlo je dokumentirano u kalibracijskom listu. Npr. ishodište 6A68 je u središtu senzora.

Example kalibracijske matrice (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
Moje 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 izračunava se množenjem i zbrajanjem elemenata matrice prvog retka a1j s 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

Na primjerample: 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 smjeru z izračunava se u skladu s tim množenjem i zbrajanjem trećeg retka matrice a3j s vektorom naznačenog 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 za 6AXX / 6ADF senzore

Kada koristite postupak kalibracije "Matrix Plus", izračunavaju se dva unakrsna umnoška: matrica A x U + matrica B x U *

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

Example kalibracijske matrice "B"

	u1·u2 u (mV/V)²	u1·u3 u (mV/V)²	u1·u4 u (mV/V)²	u1·u5 u (mV/V)²	u1·u6 u (mV/V)²	u2·u3 u (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
Moje 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 izračunava se množenjem i zbrajanjem matričnih elemenata A prvog retka a1j s redovima j vektora izlaznih signala uj plus matričnih elemenata B prvog retka a1j s redovima j vektora 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 miješanih kvadratnih članova može se mijenjati ovisno o senzoru.

Pomak ishodišta

Sile koje ne djeluju u ishodištu koordinatnog sustava prikazane su indikatorom u obliku Mx, My i Mz momenata na temelju kraka poluge.

Općenito govoreći, sile djeluju na udaljenosti z od okrenute površine senzora. Mjesto prijenosa sile također se može pomaknuti u smjerovima x i z prema potrebi.

Ako se sile primjenjuju na udaljenosti x, y ili z od ishodišta koordinatnog sustava, a potrebno je prikazati momente oko mjesta prijenosa sile pomaka, potrebne su sljedeće korekcije:

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

Mx1 = Mx + y*Fz – z*Fy
Moj1 = Moj + z*Fx – x*Fz
Mz1 = Mz + x*Fy – y*Fx

Bilješka: Senzor je također izložen momentima Mx, My i Mz, pri čemu se prikazuju momenti Mx1, My1 i Mz1. Dopušteni momenti Mx, My i Mz ne smiju se prekoračiti.

Skaliranje kalibracijske matrice

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

Kalibracijska matrica s elementima matrice N/V i Nm/V primjenjuje se na BSC8 mjerenje amplifier s ulaznom osjetljivošću od 2 mV/V i izlaznim signalom od 5V s ulaznim signalom od 2mV/V.

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

Množenjem svih elemenata matrice s faktorom 3.5/10, Matrica se skalira od N/(mV/V) i Nm/(mV/V) za izlazni signal od 10V 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) je vol.tages u V

Example od Fx

Analogni izlaz s 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

Kod senzora 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 moguće je koristiti matricu 6×12 umjesto matrice 6x6 za kompenzaciju pogreške.

Matrica 6×12 nudi najveću točnost i najmanji preslušavanje, te se preporučuje za senzore od 50kN sile.

U ovom slučaju senzori imaju ukupno 12 mjernih kanala i dva konektora. Svaki konektor sadrži električni neovisni senzor sile-okretnog momenta sa 6 signala senzora. Svaki od ovih konektora je spojen na svoje vlastito mjerenje amplifier BX8.

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

Sinkronizacija izmjerenih podataka može biti npr. uz pomoć sinkronizacijskog kabela. Za ampLifiers s EtherCat sučeljem moguća je sinkronizacija preko BUS linija.

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

Kanali konektora “A” dodijeljeni su kanalima 1…6 u softveru BlueDAQ. Kanali konektora “B” dodijeljeni su kanalima 7…12 u softveru BlueDAQ.
Nakon učitavanja i aktiviranja matrice 6×12 u BlueDAQ softveru, sile i momenti se prikazuju na kanalima 1 do 6.
Kanali 7…12 sadrže neobrađene podatke konektora B i nisu relevantni za daljnju procjenu. Ovi kanali (s oznakom "dummy7") do "dummy12") mogu se sakriti mogu se sakriti Kada koristite matricu 6×12, sile i momenti izračunavaju se isključivo softverom, budući da se sastoji od podataka iz dva odvojena mjerenja amplifiri.

Savjet: Kada koristite softver BlueDAQ, konfiguracija i povezivanje s matricom 6×12 može se izvršiti pomoću “Spremi sesiju”. i pritisne se “Open Session”. tako da se konfiguracija senzora i kanala mora izvršiti samo jednom.

Matrica 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	fiksirati
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	faca

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

Kalibracijska matrica za 5AR senzore

Senzori tipa 5AR omogućuju mjerenje sile Fz i momenata Mx i My.
Senzori 5AR mogu se koristiti za prikaz 3 ortogonalne sile Fx, Fy i Fz, kada se izmjereni momenti dijele s krakom poluge z (udaljenost primjene sile Fx, Fy od početka koordinatnog sustava).

	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
Moje u Nm / mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Sila u smjeru z izračunava se množenjem i zbrajanjem matričnih elemenata prvog reda A1J s 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 primijenite rezultate Fz od 400 N.

Kalibracijska matrica A 5AR senzora ima dimenzije 4 x. 4
Vektor u izlaznih signala mjerenja amplifier ima dimenzije 4 x. 1 Vektor rezultata (Fz, Mx, My, H) ima dimenziju 4 x. 1 Na izlazima ch1, ch2 i ch3 nakon primjene kalibracijske matrice prikazuju se sila Fz i momenti Mx i My. Na izlazu kanala 4 H stalno se prikazuje 0V u četvrtoj liniji.

Puštanje senzora u rad

Za prikaz izmjerenih sila i momenata koristi se softver BlueDAQ. Softver BlueDAQ i povezani priručnici mogu se preuzeti s webmjesto.

Korak	Opis
1	Instalacija Blue DAQ softvera
2	Spojite mjerni amplifier BX8 putem USB priključka; Spojite senzor 6AXX na mjerenje amplifier. Uključite mjerenje ampsredstvo za podsticanje.
3	Kopirajte direktorij s kalibracijskom matricom (isporučen USB stick) na odgovarajući pogon i stazu.
4	Pokrenite Blue DAQ softver
5	Glavni prozor: Gumb Dodaj kanal; Odaberite vrstu uređaja: BX8 Odaberite sučelje: nprample COM3Odaberite kanal 1 do 6 da biste otvorili gumb za povezivanje
6	Glavni prozor: Gumb Posebni senzor Odaberite senzor sa šest osi
7	Prozor “Postavke senzora sa šest osi: gumb Dodaj senzor
8	a) Gumb Promijeni smjer Odaberite direktorij pomoću files Serijski broj.dat i Serijski broj. Matrica. b) Gumb Odaberite senzor i odaberite serijski broj c) Gumb Automatsko preimenovanje kanala d) ako je potrebno. Odaberite pomak točke primjene sile. e) Gumb OK Omogući ovaj senzor
9C	Select Recorder Yt” prozor, započnite mjerenje;

Puštanje u rad senzora 6×12

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

Kanali 7…12 mjernog amplifier na konektoru "B" dodijeljeni su komponentama 7 do 12.

Kada koristite kabel za sinkronizaciju, 25-pinski SUB-D ženski konektori (muški) na stražnjoj strani amplifier spojeni su na kabel za sinkronizaciju.

Sinkronizacijski kabel povezuje priključke br. 16 mjerenja amplifiers A i B jedan s drugim.

Za amplifier Priključak 16 je konfiguriran kao izlaz za funkciju glavnog, za amplifier Bport 16 je konfiguriran kao ulaz za funkciju slave.

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

Savjet: Konfiguracija frekvencije podataka mora se izvršiti na "Master" kao i na "Slave". Mjerna frekvencija mastera nikada ne smije biti viša od mjerne frekvencije slave.