ממשק 6AXX חיישן מרובה רכיבים מדריך הוראות

הסט של חיישני 6AXX מרובי רכיבים כולל שישה חיישני כוח עצמאיים המצוידים במדדי מתח. באמצעות ששת אותות החיישנים, מיושם כלל חישוב לחישוב הכוחות בתוך שלושה צירים מרחביים ושלושת הרגעים סביבם. טווח המדידה של החיישן הרב-רכיבי נקבע:

לפי טווחי המדידה של ששת חיישני הכוח העצמאיים, ו
על ידי הסידור הגיאומטרי של ששת חיישני הכוח או באמצעות קוטר החיישן.

האותות הבודדים מששת חיישני הכוח אינם יכולים להיות קשורים ישירות לכוח או מומנט מסוים על ידי הכפלה עם גורם קנה מידה.

ניתן לתאר את כלל החישוב במדויק במונחים מתמטיים על ידי תוצר הצלב ממטריצת הכיול עם הווקטור של ששת אותות החיישנים.

לגישה פונקציונלית זו יש את היתרון הבאtages:

קשיחות גבוהה במיוחד,

הפרדה יעילה במיוחד של ששת המרכיבים ("הצלבה נמוכה").

מטריצת כיול

מטריצת הכיול A מתארת את הקשר בין אותות המוצא המצוינים U של המדידה ampליבר על ערוצים 1 עד 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) ורכיבים 1 עד 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) של וקטור העומס L.

ערך נמדד: אותות פלט u1, u2, …u6 בערוצים 1 עד 6	אות פלט U
ערך מחושב: כוחות Fx, Fy, Fz; רגעים Mx, My, Mz	טען וקטור L
כלל חישוב: מוצר צולב	L = A x U

מטריצת הכיול Aij כוללת 36 אלמנטים, המסודרים ב-6 שורות (i=1..6) ו-6 עמודות (j=1..6).
היחידה של רכיבי המטריצה היא N/(mV/V) בשורות 1 עד 3 של המטריצה.
היחידה של רכיבי המטריצה היא Nm/(mV/V) בשורות 4 עד 6 של המטריצה.
מטריצת הכיול תלויה במאפייני החיישן ובמאפייני המדידה ampחיים יותר.
זה חל על מדידת BX8 ampליפיר ולכולם ampמגבונים, המציינים אותות מוצא גשר ב-mV/V.
ניתן לשנות את קנה המידה של רכיבי המטריצה ביחידות אחרות על ידי גורם משותף באמצעות כפל (באמצעות "מכפל סקלרי").
מטריצת הכיול מחשבת את הרגעים סביב המקור של מערכת הקואורדינטות הבסיסית.
המקור של מערכת הקואורדינטות ממוקם בנקודה שבה ציר ה-Z מצטלב עם המשטח הפונה של החיישן. 1) המקור והכיוון של הצירים מוצגים על ידי חריטה על פני החיישן הפונה.

1) מיקום המקור עשוי להשתנות עם סוגי חיישני 6AXX שונים. המקור מתועד בגיליון הכיול. EG המקור של 6A68 הוא במרכז החיישן.

Example של מטריצת כיול (6AXX, 6ADF)

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

הכוח בכיוון x מחושב על ידי הכפלה וסיכום של רכיבי המטריצה של השורה הראשונה a1j עם השורות של הווקטור של אותות המוצא 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

למשלample: בכל 6 ערוצי המדידה מוצג u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. אז יש כוח Fx של -13.7 N. הכוח בכיוון z מחושב בהתאם על ידי הכפלה וסיכום השורה השלישית של המטריצה a3j עם הווקטור של הכרך המצויןtagזה 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 עבור חיישני 6AXX / 6ADF

בעת שימוש בהליך הכיול "מטריקס פלוס", מחושבים שני מוצרים צולבים: מטריצה A x U + מטריצה B x U *

ערכים נמדדים: אותות פלט u1, u2, … u6 בערוצים 1 עד 6	אותות פלט U
הערכים הנמדדים הם אותות פלט כמוצרים מעורבים: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 של ערוצים 1 עד 6	אותות פלט U*
ערך מחושב: כוחות Fx, Fy, Fz; Moments Mx, My, Mz	טען וקטור L.
כלל חישוב: מוצר צולב	L = A x U + B x U*

Example של מטריצת כיול "B"

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

הכוח בכיוון x מחושב על ידי הכפלה וסיכום של מרכיבי המטריצה A של השורה הראשונה a1j עם השורות j של הווקטור של אותות המוצא uj בתוספת רכיבי המטריצה B של השורה הראשונה a1j עם השורות j של הווקטור של אותות פלט ריבועיים מעורבים:

Example של 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 of 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
תְשׁוּמַת לֵב: הרכב המונחים הריבועיים המעורבים עשוי להשתנות בהתאם לחיישן.

קיזוז המקור

כוחות שאינם מופעלים במקור מערכת הקואורדינטות מוצגים על ידי מחוון בצורה של רגעי Mx, My ו-Mz המבוססים על זרוע המנוף.

באופן כללי, הכוחות מופעלים במרחק z מהמשטח הפונה של החיישן. מיקומו של העברת הכוח עשוי להיות מוסט גם בכיווני x ו-z לפי הצורך.

אם הכוחות מופעלים במרחק x, y או z ממקור מערכת הקואורדינטות, ויש להציג את הרגעים סביב מיקום העברת הכוח ההיסט, התיקונים הבאים נדרשים:

רגעים מתוקנים Mx1, My1, Mz1 בעקבות שינוי בהעברת הכוח (x, y, z) מהמקור

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

פֶּתֶק: החיישן נחשף גם לרגעים Mx, My ו-Mz, כאשר הרגעים Mx1, My1 ו-Mz1 מוצגים. אין לחרוג מהרגעים המותרים Mx, My ו-Mz.

קנה מידה של מטריצת הכיול

על ידי הפניית מרכיבי המטריצה ליחידת mV/V, ניתן להחיל את מטריצת הכיול על כל זמינים ampבעלי חיים.

מטריצת הכיול עם רכיבי המטריצה N/V ו-Nm/V חלה על מדידת BSC8 ampליפר עם רגישות כניסה של 2 mV/V ואות מוצא של 5V עם אות כניסה של 2mV/V.

הכפלה של כל מרכיבי המטריצה בפקטור של 2/5 מקנה קנה מידה של המטריצה מ-N/(mV/V) ו-Nm/(mV/V) עבור פלט של 5V ברגישות כניסה של 2 mV/V (BSC8).

על ידי הכפלת כל רכיבי המטריצה בפקטור של 3.5/10, המטריצה משתנה מ-N/(mV/V) ו-Nm/(mV/V) עבור אות פלט של 10V ברגישות כניסה של 3.5 mV/V (BX8 )

יחידת הגורם היא (mV/V)/V
יחידת האלמנטים של וקטור העומס (u1, u2, u3, u4, u5, u6) הם כרךtages ב-V

Example של Fx

פלט אנלוגי עם BX8, רגישות כניסה 3.5 mV/V, אות פלט 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)

מטריקס 6×12 עבור חיישני 6AXX

עם החיישנים 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 ניתן להשתמש במטריצה 6×12 במקום מטריצה a6x6 לפיצוי שגיאות.

המטריצה של 6×12 מציעה את הדיוק הגבוה ביותר ואת ההצלבה הנמוכה ביותר, ומומלצת עבור חיישנים בעוצמה של 50kN.

במקרה זה, לחיישנים יש בסך הכל 12 ערוצי מדידה ושני מחברים. כל מחבר מכיל חיישן כוח-מומנט בלתי תלוי חשמלי עם 6 אותות חיישנים. כל אחד מהמחברים הללו מחובר למדידה משלו ampliifier BX8.

במקום להשתמש במטריצה 6×12, החיישן יכול לשמש אך ורק עם מחבר A, או בלעדי עם מחבר B, או עם שני המחברים למדידה מיותרת. במקרה זה מסופקת מטריצת 6×6 עבור מחבר A ועבור מחבר B. מטריצת 6×6 מסופקת כסטנדרט.

הסנכרון של הנתונים הנמדדים יכול להיות למשל בעזרת כבל סנכרון. ל ampמעבדים עם ממשק EtherCat אפשרי סנכרון דרך קווי ה-BUS.

הכוחות Fx, Fy, Fz והמומנטים Mx, My, Mz מחושבים בתוכנה BlueDAQ. שם מוכפלים 12 ערוצי הקלט u1…u12 במטריצת 6×12 A כדי לקבל 6 ערוצי פלט של וקטור העומס L.

הערוצים של מחבר "A" מוקצים לערוצים 1...6 בתוכנת BlueDAQ.. הערוצים של מחבר "B" מוקצים לערוצים 7...12 בתוכנת BlueDAQ.
לאחר טעינה והפעלת המטריצה 6×12 בתוכנת BlueDAQ, הכוחות והמומנטים מוצגים בערוצים 1 עד 6.
ערוצים 7...12 מכילים את הנתונים הגולמיים של מחבר B ואינם רלוונטיים להערכה נוספת. ערוצים אלה (עם הכינוי "dummy7") עד "dummy12") ניתנים להסתרה בעת שימוש במטריצת 6×12, הכוחות והמומנטים מחושבים אך ורק על ידי תוכנה, שכן הם מורכבים מנתונים משתי מדידות נפרדות ampבעלי חיים.

עֵצָה: בעת שימוש בתוכנת BlueDAQ, ניתן לבצע את התצורה והקישור למטריצת 6×12 באמצעות "Save Session". ו-"Open Session" נלחץ. כך שתצורת החיישן והערוץ צריכה להתבצע רק פעם אחת.

מטריצת קשיחות

Example של מטריצת קשיחות

6A130 5kN/500Nm

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8 קילו-ניין/מ"מ	0,0	0,0	0,0	3750 קילוואן	0,0	Ux
0,0	93,8 קילו-ניין/מ"מ	0,0	-3750 קילוואן	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9 קילו-ניין/מ"מ	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750 קילוואן	0,0	505,2 קנ"מ	0,0	0,0	phix
3750 קילוואן	0,0	0,0	0,0	505,2 קנ"מ	0,0	phiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 קנ"מ	phiz

כאשר הוא טעון עם 5kN בכיוון x, תזוזה של 5 / 93.8 מ"מ = 0.053 מ"מ בכיוון x, ופיתול של 5 kN / 3750 kN = 0.00133 רד מביאה לכיוון y.
כאשר הוא טעון עם 15kN בכיוון z, תזוזה של 15 / 387.9 מ"מ = 0.039 מ"מ בכיוון z (וללא פיתול).
כאשר Mx 500 Nm, פיתול של 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 רד מביא לציר x, והסטה מ-0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
כאשר הוא טעון עם Mz 500Nm, תוצאות פיתול של 0,5kNm / 343.4kNm = 0.00146 רד סביב ציר ה-Z (ואין תזוזה).

מטריצת כיול עבור חיישני 5AR

החיישנים מסוג 5AR מאפשרים את מדידת הכוח Fz ואת הרגעים Mxand My.
החיישנים 5AR עשויים לשמש להצגת 3 כוחות אורתוגונליים Fx, Fy ו-Fz, כאשר המומנטים הנמדדים מחולקים בזרוע המנוף z (מרחק הפעלת הכוח Fx, Fy ממקור מערכת הקואורדינטות).

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

הכוח בכיוון z מחושב על ידי הכפלה וסיכום של רכיבי המטריצה של השורה הראשונה A1J עם קווי הווקטור של אותות המוצא uj

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

Example: בכל 6 ערוצי המדידה מוצג u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. אז תכוף תוצאות Fz של 400 N.

למטריצת הכיול A של חיישן 5AR יש את הממדים 4x. 4
הווקטור u של אותות המוצא של המדידה ampלמכשיר יש את הממדים 4 x. 1 לוקטור התוצאה (Fz, Mx, My, H) יש את הממד של 4 x. 1 ביציאות ch1, ch2 ו-ch3 לאחר החלת מטריצת הכיול, הכוח Fz והמומנטים Mx ו-My מוצגים. על ערוץ 4 פלט H מוצג כל הזמן 0V על ידי השורה הרביעית.

הפעלה של החיישן

תוכנת BlueDAQ משמשת להצגת הכוחות והמומנטים הנמדדים. ניתן להוריד את תוכנת BlueDAQ ומדריכים קשורים מה- webאֲתַר.

שָׁלָב	תֵאוּר
1	התקנת תוכנת Blue DAQ
2	חבר את המדידה ampliifier BX8 דרך יציאת USB; חבר את החיישן 6AXX למדידה ampליפר. הפעל את המדידה ampחיים יותר.
3	העתק ספרייה עם מטריצת כיול (מקל USB מסופק) לכונן ולנתיב המתאים.
4	הפעל את תוכנת Blue DAQ
5	חלון ראשי: לחצן הוסף ערוץ; בחר סוג מכשיר: BX8 בחר ממשק: למשלample COM3בחר ערוץ 1 עד 6 כדי לפתוח את Button Connect
6	חלון ראשי: לחצן חיישן מיוחד בחר חיישן שישה צירים
7	חלון "הגדרות חיישן שישה צירים: לחצן הוסף חיישן
8	א) לחצן שינוי Dir בחר את הספרייה עם ה- files Serial number.dat ומספר סידורי. מַטרִיצָה. ב) לחצן בחר חיישן ובחר מספר סידורי ג) לחצן שנה שם ערוצים אוטומטית ד) במידת הצורך. בחר את העקירה של נקודת הפעלת הכוח. ה) לחצן אישור הפעל חיישן זה
9C	בחר מקליט Yt" חלון, התחל מדידה;