Manuale di istruzioni del sensore multicomponente dell'interfaccia 6AXX

Il set di sensori multicomponente 6AXX comprende sei sensori di forza indipendenti dotati di estensimetri. Utilizzando i sei segnali del sensore, viene applicata una regola di calcolo per calcolare le forze all'interno di tre assi spaziali e i tre momenti attorno ad essi. Il campo di misura del sensore multicomponente è determinato:

dai campi di misura dei sei sensori di forza indipendenti e
dalla disposizione geometrica dei sei sensori di forza o dal diametro del sensore.

I singoli segnali dei sei sensori di forza non possono essere associati direttamente a una forza oa un momento specifico moltiplicandoli per un fattore di scala.

La regola di calcolo può essere descritta con precisione in termini matematici dal prodotto incrociato della matrice di calibrazione con il vettore dei sei segnali del sensore.

Questo approccio funzionale ha il seguente vantaggiotages:

Rigidità particolarmente elevata,

Separazione particolarmente efficace delle sei componenti ("low cross-talk").

Matrice di calibrazione

La matrice di calibrazione A descrive la connessione tra i segnali di uscita indicati U della misura amplificatore sui canali da 1 a 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) e componenti da 1 a 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) del vettore di carico L.

Valore misurato: segnali di uscita u1, u2, …u6 sui canali da 1 a 6	segnale di uscita U
Valore calcolato: forze Fx, Fy, Fz; momenti Mx, My, Mz	Carica vettore L
Regola di calcolo: prodotto incrociato	L = A x U

La matrice di calibrazione Aij comprende 36 elementi, disposti in 6 righe (i=1..6) e 6 colonne (j=1..6).
L'unità degli elementi della matrice è N/(mV/V) nelle righe da 1 a 3 della matrice.
L'unità degli elementi della matrice è Nm/(mV/V) nelle righe da 4 a 6 della matrice.
La matrice di calibrazione dipende dalle proprietà del sensore e da quelle della misura amppiù vivace.
Si applica alla misurazione BX8 amplifier e per tutti amplifiers, che indicano i segnali di uscita del ponte in mV/V.
Gli elementi della matrice possono essere riscalati in altre unità di un fattore comune tramite moltiplicazione (usando un "prodotto scalare").
La matrice di calibrazione calcola i momenti attorno all'origine del sistema di coordinate sottostante.
L'origine del sistema di coordinate si trova nel punto in cui l'asse z si interseca con la superficie frontale del sensore. 1) L'origine e gli orientamenti degli assi sono indicati da un'incisione sulla superficie frontale del sensore.

1) La posizione dell'origine può variare con diversi tipi di sensori 6AXX. L'origine è documentata nel foglio di calibrazione. Ad esempio, l'origine di 6A68 è al centro del sensore.

Example di una matrice di calibrazione (6AXX, 6ADF)

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

La forza nella direzione x viene calcolata moltiplicando e sommando gli elementi di matrice della prima riga a1j con le righe del vettore dei segnali di uscita 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

Per esempioample: su tutti i 6 canali di misura viene visualizzato u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Allora c'è una forza Fx di -13.7 N. La forza nella direzione z viene calcolata di conseguenza moltiplicando e sommando la terza riga della matrice a3j con il vettore del vol indicatotagè 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 per sensori 6AXX / 6ADF

Quando si utilizza la procedura di calibrazione “Matrix Plus”, vengono calcolati due prodotti incrociati: matrice A x U + matrice B x U *

Valori misurati: segnali di uscita u1, u2, … u6 sui canali da 1 a 6	segnali di uscita U
I valori misurati sono segnali di uscita come prodotti misti: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 dei canali da 1 a 6	segnali di uscita U*
Valore calcolato: Forze Fx, Fy, Fz; Momenti Mx, My, Mz	Carica vettore L.
Regola di calcolo: prodotto incrociato	L = A x U + B xU*

Example di una matrice di calibrazione “B”

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

La forza nella direzione x si calcola moltiplicando e sommando gli elementi di matrice A della prima riga a1j con le righe j del vettore dei segnali di uscita uj più gli elementi di matrice B della prima riga a1j con le righe j del vettore di i segnali di uscita mixedquadratic:

Example di 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 di 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
Attenzione: La composizione dei termini quadratici misti può variare a seconda del sensore.

Offset dell'origine

Le forze che non sono applicate nell'origine del sistema di coordinate sono mostrate da un indicatore sotto forma di momenti Mx, My e Mz in base al braccio di leva.

In generale, le forze vengono applicate a una distanza z dalla superficie frontale del sensore. La posizione della trasmissione della forza può anche essere spostata nelle direzioni x e z secondo necessità.

Se le forze vengono applicate alla distanza x, y o z dall'origine del sistema di coordinate, ed è necessario mostrare i momenti intorno alla posizione di trasmissione della forza di offset, sono necessarie le seguenti correzioni:

Momenti corretti Mx1, My1, Mz1 a seguito di uno spostamento della trasmissione di forza (x, y, z) dall'origine

Mx1 = Mx + y*Fz – z*Fy
Mio1 = Mio + z*Fx – x*Fz
Mz1 = Mz + x*Fy – y*Fx

Nota: Il sensore è inoltre esposto ai momenti Mx, My e Mz, con i momenti Mx1, My1 e Mz1 visualizzati. I momenti consentiti Mx, My e Mz non devono essere superati.

Ridimensionamento della matrice di calibrazione

Riferendo gli elementi della matrice all'unità mV/V, la matrice di calibrazione può essere applicata a tutti disponibili amplificatori.

La matrice di calibrazione con gli elementi della matrice N/V e Nm/V si applica alla misurazione BSC8 amplifier con una sensibilità di ingresso di 2 mV / V e un segnale di uscita di 5 V con un segnale di ingresso di 2 mV/V.

La moltiplicazione di tutti gli elementi della matrice per un fattore 2/5 scala la matrice da N/(mV/V) e Nm/(mV/V) per un'uscita di 5 V con una sensibilità di ingresso di 2 mV/V (BSC8).

Moltiplicando tutti gli elementi della matrice per un fattore 3.5/10, la matrice viene scalata da N/(mV/V) e Nm/(mV/V) per un segnale di uscita di 10 V con una sensibilità di ingresso di 3.5 mV/V (BX8 )

L'unità del fattore è (mV/V)/V
L'unità degli elementi del vettore di carico (u1, u2, u3, u4, u5, u6) sono voltages in V

Example di Fx

Uscita analogica con BX8, sensibilità di ingresso 3.5 mV / V, segnale di uscita 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)

Matrice 6×12 per sensori 6AXX

Con i sensori 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 è possibile utilizzare una matrice 6×12 invece di una matrice 6x6 per la compensazione degli errori.

La matrice 6×12 offre la massima precisione e la minima diafonia ed è consigliata per sensori con una forza di 50 kN.

In questo caso, i sensori hanno un totale di 12 canali di misurazione e due connettori. Ogni connettore contiene un sensore di forza-coppia elettricamente indipendente con 6 segnali del sensore. Ciascuno di questi connettori è collegato alla propria misurazione amplificatore BX8.

Invece di utilizzare una matrice 6×12, il sensore può essere utilizzato anche esclusivamente con il connettore A, o esclusivamente con il connettore B, oppure con entrambi i connettori per la misura ridondante. In questo caso viene fornita una matrice 6×6 per il connettore A e per il connettore B. La matrice 6×6 viene fornita di serie.

La sincronizzazione dei dati misurati può avvenire ad es. con l'ausilio di un cavo di sincronizzazione. Per amplificatori con interfaccia EtherCat è possibile una sincronizzazione tramite le linee BUS.

Le forze Fx, Fy, Fz e i momenti Mx, My, Mz sono calcolate nel software BlueDAQ. Lì i 12 canali di ingresso u1…u12 vengono moltiplicati per la matrice 6×12 A per ottenere 6 canali di uscita del vettore di carico L.

I canali del connettore “A” sono assegnati ai canali 1…6 nel software BlueDAQ. I canali del connettore “B” sono assegnati ai canali 7…12 nel software BlueDAQ.
Dopo aver caricato e attivato la matrice 6×12 nel software BlueDAQ, le forze e i momenti vengono visualizzati sui canali da 1 a 6.
I canali 7…12 contengono i dati grezzi del connettore B e non sono rilevanti per un'ulteriore valutazione. Questi canali (con la designazione da "dummy7") a "dummy12") possono essere nascosti possono essere nascosti Quando si utilizza la matrice 6×12, le forze e i momenti vengono calcolati esclusivamente dal software, poiché è composto dai dati di due misurazioni separate amplificatori.

Mancia: Quando si utilizza il software BlueDAQ, la configurazione e il collegamento alla matrice 6×12 possono essere eseguiti tramite "Salva sessione". e viene premuto “Open Session”. in modo che la configurazione del sensore e del canale debba essere eseguita una sola volta.

Matrice di rigidità

Example di una matrice di rigidezza

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	-3750kN	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9 kN/mm	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750kN	0,0	505,2 kNm	0,0	0,0	phix
3750 kN	0,0	0,0	0,0	505,2 kNm	0,0	fiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	fiz

Se caricato con 5 kN nella direzione x, uno spostamento di 5 / 93.8 mm = 0.053 mm nella direzione x e una torsione di 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad risulta nella direzione y.
Quando caricato con 15kN nella direzione z, uno spostamento di 15/387.9 mm = 0.039 mm nella direzione z (e nessuna torsione).
Quando Mx 500 Nm una torsione di 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad risulta nell'asse x, e uno spostamento da 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Quando caricato con Mz 500Nm risulta una torsione di 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad attorno all'asse z (e nessuno spostamento).

Matrice di calibrazione per sensori 5AR

I sensori del tipo 5AR consentono la misura della forza Fz e dei momenti Mx e My.
I sensori 5AR possono essere utilizzati per visualizzare 3 forze ortogonali Fx, Fy e Fz, quando le coppie misurate sono divise per il braccio di leva z (distanza di applicazione della forza Fx, Fy di origine del sistema di coordinate).

	capitolo 1	capitolo 2	capitolo 3	capitolo 4
Fz in N/mV/V	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx in Nm/mV/V	0,00	-1,30	0,00	1,30
Mio in Nm / mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

La forza nella direzione z si calcola moltiplicando e sommando gli elementi della matrice della prima riga A1J con le linee del vettore dei segnali di uscita uj

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

Example: su tutti e 6 i canali di misura viene visualizzato u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Quindi aforce Fz risulta di 400 N.

La matrice di calibrazione A del sensore 5AR ha le dimensioni 4 x. 4
Il vettore u dei segnali di uscita della misura amplifier ha le dimensioni 4 x. 1 Il vettore dei risultati (Fz, Mx, My, H) ha dimensione 4 x. 1 Alle uscite di ch1, ch2 e ch3 dopo aver applicato la matrice di calibrazione, vengono visualizzati la forza Fz ei momenti Mx e My. Sull'uscita del canale 4 H viene visualizzato costantemente 0V dalla quarta riga.

Messa in servizio del sensore

Il software BlueDAQ viene utilizzato per mostrare le forze ei momenti misurati. Il software BlueDAQ e i relativi manuali possono essere scaricati da websito.

Fare un passo	Descrizione
1	Installazione del software Blue DAQ
2	Collegare la misurazione amplifier BX8 tramite porta USB; Collegare il sensore 6AXX alla misurazione amplificatore. Accendere la misurazione amppiù vivace.
3	Copiare la directory con la matrice di calibrazione (chiavetta USB in dotazione) su un'unità e un percorso adeguati.
4	Avvia il software Blue DAQ
5	Finestra principale: pulsante Aggiungi canale; Seleziona il tipo di dispositivo: BX8 Seleziona interfaccia: ad esample COM3Selezionare i canali da 1 a 6 per aprire Button Connect
6	Finestra principale: Pulsante Sensore speciale Seleziona un sensore a sei assi
7	Finestra "Impostazioni sensore a sei assi: pulsante Aggiungi sensore
8	a) Pulsante Cambia Dir Selezionare la directory con il files Numero di serie.dat e Numero di serie. Matrice. b) Pulsante Selezionare Sensore e selezionare Numero di serie c) Pulsante Rinomina automaticamente i canali d) se necessario. Selezionare lo spostamento del punto di applicazione della forza. e) Pulsante OK Abilita questo sensore
9C	Selezionare la finestra "Registratore Yt", avviare la misurazione;

Messa in servizio del sensore 6×12

Durante la messa in servizio del sensore 6×12, i canali da 1 a 6 della misurazione amplificatore al connettore “A” deve essere assegnato ai componenti da 1 a 6.

Canali 7…12 della misura amplificatore al connettore “B” sono assegnati ai componenti da 7 a 12.

Quando si utilizza il cavo di sincronizzazione, i connettori femmina SUB-D a 25 pin (maschio) sul retro del amplifier sono collegati al cavo di sincronizzazione.

Il cavo di sincronizzazione collega le porte n. 16 della misura amplifiers A e B tra loro.

Per amplifier Una porta 16 è configurata come uscita per la funzione come master, per amplifier Bport 16 è configurato come ingresso per la funzione come slave.

Le impostazioni si trovano in "Dispositivo" Impostazioni avanzate" Dig-IO.

Suggerimento: La configurazione della frequenza dati deve essere eseguita sia sul “Master” che sullo “Slave”. La frequenza di misura del master non deve mai essere superiore alla frequenza di misura dello slave.