インターフェイス6AXX多成分センサー取扱説明書

6AXX マルチコンポーネントセンサーセットは、ひずみゲージを備えた XNUMX つの独立した力センサーで構成されています。XNUMX つのセンサー信号を使用して、計算ルールを適用し、XNUMX つの空間軸内の力とそれらの周りの XNUMX つのモーメントを計算します。マルチコンポーネントセンサーの測定範囲は次のように決定されます。

6つの独立した力センサーの測定範囲によって、
6 つの力センサーの幾何学的配置によって、またはセンサーの直径によって決まります。

6 つの力センサーからの個々の信号は、スケーリング係数を乗算することによって特定の力またはモーメントに直接関連付けることはできません。

計算規則は、キャリブレーションマトリックスと 6 つのセンサー信号のベクトルの外積によって数学的に正確に記述できます。

この機能的アプローチには次のような利点がある。tages:

特に高い剛性、

6 つのコンポーネントの分離が特に効果的です (「クロストークが低い」)。

キャリブレーションマトリックス

キャリブレーションマトリックスAは、示された出力信号間の接続を記述する。 U 測定の ampチャネル 1 ～ 6 (u1、u2、u3、u4、u5、u6) の負荷と、負荷ベクトル L のコンポーネント 1 ～ 6 (Fx、Fy、Fz、Mx、My、Mz)。

測定値: チャネル1～2の出力信号u6、u1、…u6	出力信号U
計算値: 力 Fx、Fy、Fz、モーメント Mx、My、Mz	荷重ベクトルL
計算ルール: 外積	L = A x U

キャリブレーションマトリックス Aij には、36 行 (i=6..1) と 6 列 (j=6..1) に配置された 6 個の要素が含まれます。
行列の 1 行目から 3 行目までの行列要素の単位は N/(mV/V) です。
行列の 4 行目から 6 行目までの行列要素の単位は Nm/(mV/V) です。
校正マトリックスは、センサーの特性と測定の特性によって異なります。 amplifier。
BX8測定に適用 amp生き残り、そしてすべての人のために ampブリッジ出力信号を mV/V で示すリファイア。
行列要素は、共通係数による乗算（「スカラー積」を使用）によって他の単位で再スケールされる場合があります。
キャリブレーションマトリックスは、基礎となる座標系の原点の周りのモーメントを計算します。
座標系の原点は、Z 軸がセンサーの対向面と交差する点にあります。1) 軸の原点と方向は、センサーの対向面の刻印で示されます。

1) 原点の位置は、6AXX センサーの種類によって異なる場合があります。原点はキャリブレーションシートに記載されています。たとえば、6A68 の原点はセンサーの中央にあります。

Exampキャリブレーションマトリックス（6AXX、6ADF）

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

x 方向の力は、最初の行 a1j の行列要素を出力信号 uj のベクトルの行に乗じて合計することによって計算されます。
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

例えばample: 6つの測定チャンネルすべてにu1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/Vが表示されます。次に、-13.7 Nの力Fxがあります。z方向の力は、マトリックスa3jのXNUMX行目と、示されたvolのベクトルを乗じて合計することで計算されます。tagそうです:
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。

6AXX / 6ADFセンサー用マトリックスプラス

「マトリックスプラス」キャリブレーション手順を使用する場合、2つのクロス積が計算されます：マトリックスA x U + マトリックスB x U *

測定値: チャネル1～2の出力信号u6、u1、…u6	出力信号 U
測定値は、チャネル1～2のu1u3、u1u4、u1u5、u1u6、u2u3、u1u6の混合積として出力信号となる。	出力信号 U*
計算値: 力 Fx、Fy、Fz;モーメント Mx、My、Mz	荷重ベクトル L.
計算ルール: 外積	L = A x U + B x あなた*

Examp校正マトリックス「B」

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

x 方向の力は、最初の行 a1j の行列要素 A と出力信号 uj のベクトルの行 j を乗算して合計し、さらに最初の行 a1j の行列要素 B と混合二次出力信号のベクトルの行 j を乗算して合計することで計算されます。

ExampFxの

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

ExampFzのle

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
注意： 混合二次項の構成はセンサーによって変わる場合があります。

原点のオフセット

座標系の原点に適用されない力は、レバーアームを基準とした Mx、My、Mz モーメントの形でインジケータで表示されます。

一般的に、力はセンサーの対向面から距離 z で加えられます。力の伝達位置は、必要に応じて x 方向と z 方向にシフトすることもできます。

座標系の原点から距離 x、y、または z に力が適用され、オフセット力伝達位置の周りのモーメントを表示する必要がある場合は、次の修正が必要です。

原点からの力の伝達（x、y、z）のシフトに伴う修正モーメントMx1、My1、Mz1

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

注記： センサーはモーメント Mx、My、Mz にもさらされており、モーメント Mx1、My1、Mz1 が表示されます。許容モーメント Mx、My、Mz を超過してはなりません。

キャリブレーションマトリックスのスケーリング

マトリックス要素をmV/V単位にすることで、キャリブレーションマトリックスをすべての利用可能な amplifiers。

N/VおよびNm/Vマトリックス要素を含む校正マトリックスは、BSC8測定に適用される。 amp入力感度が 2 mV/V で、入力信号が 5mV/V の場合に出力信号が 2V になる増幅器です。

すべての行列要素を係数 2/5 で乗算すると、行列は N/(mV/V) と Nm/(mV/V) からスケーリングされ、入力感度 5 mV/V (BSC2) で出力 8V になります。

すべてのマトリックス要素を3.5/10倍にすると、マトリックスはN/(mV/V)とNm/(mV/V)からスケーリングされ、入力感度10 mV/V (BX3.5)で出力信号8Vになります。

係数の単位は(mV/V)/Vです。
荷重ベクトルの要素（u1、u2、u3、u4、u5、u6）の単位はvolである。tagVのes

ExampFxの

BX8によるアナログ出力、入力感度3.5 mV / V、出力信号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)

6AXXセンサー用マトリックス12×6

センサー 6A150、6A175、6A225、6A300 では、エラー補正に 6x12 マトリックスの代わりに 6x6 マトリックスを使用できます。

6×12 マトリックスは最高の精度と最低のクロストークを提供し、50kN の力のセンサーに推奨されます。

この場合、センサーには合計12の測定チャネルと6つのコネクタがあります。各コネクタには、XNUMXつのセンサー信号を備えた電気的に独立した力トルクセンサーが含まれています。これらの各コネクタは、独自の測定チャネルに接続されています。 ampリファイアーBX8。

6×12 マトリックスを使用する代わりに、センサーはコネクタ A のみ、コネクタ B のみ、または冗長測定のために両方のコネクタで使用することもできます。この場合、コネクタ A とコネクタ B に 6×6 マトリックスが提供されます。6×6 マトリックスは標準で提供されます。

測定データの同期は、例えば同期ケーブルを使用して行うことができます。 ampEtherCat インターフェースを備えたデバイスでは、BUS ラインを介した同期が可能です。

力 Fx、Fy、Fz およびモーメント Mx、My、Mz はソフトウェア BlueDAQ で計算されます。そこで、12 個の入力チャネル u1…u12 が 6×12 マトリックス A で乗算され、荷重ベクトル L の 6 つの出力チャネルが得られます。

コネクタ「A」のチャネルは、BlueDAQ ソフトウェアのチャネル 1…6 に割り当てられます。コネクタ「B」のチャネルは、BlueDAQ ソフトウェアのチャネル 7…12 に割り当てられます。
BlueDAQ ソフトウェアでマトリックス 6×12 をロードしてアクティブ化すると、力とモーメントがチャネル 1 ～ 6 に表示されます。
チャンネル7…12にはコネクタBの生データが含まれており、それ以上の評価には関係ありません。これらのチャンネル（「ダミー7」から「ダミー12」の名称）は非表示にすることができます。6×12マトリックスを使用する場合、力とモーメントはXNUMXつの別々の測定データから構成されるため、ソフトウェアによってのみ計算されます。 amplifiers。

ヒント： BlueDAQ ソフトウェアを使用する場合、6×12 マトリックスの構成とリンクは、「セッションを保存」して「セッションを開く」を押すことで実行できます。これにより、センサーとチャンネルの構成は XNUMX 回だけ実行すれば済みます。

剛性マトリックス

Examp剛性マトリックスの

6A130 5kN/500Nm

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8kN/mm	0,0	0,0	0,0	3750kN	0,0	Ux
0,0	93,8kN/mm	0,0	-3750kN	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9kN/mm	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750kN	0,0	505,2kNm	0,0	0,0	ファイクス
3750kN	0,0	0,0	0,0	505,2kNm	0,0	ファイ
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4kNm	フィズ

x 方向に 5kN の荷重をかけると、x 方向に 5 / 93.8 mm = 0.053 mm のシフトが発生し、y 方向に 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad のねじれが発生します。
Z 方向に 15kN の荷重をかけると、Z 方向に 15 / 387.9 mm = 0.039 mm のシフトが発生します (ねじれなし)。
Mx 500 Nm の場合、x 軸に 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad のねじれが生じ、0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm のシフトが生じます。
Mz 500Nm の荷重がかかると、ねじれは z 軸を中心に 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad になります (シフトなし)。

5ARセンサーのキャリブレーションマトリックス

タイプ 5AR のセンサーは、力 Fz とモーメント Mx および My の測定を可能にします。
センサー 5AR は、測定されたトルクをレバーアーム z (座標系の原点の力の適用距離 Fx、Fy) で割ったときに、3 つの直交力 Fx、Fy、Fz を表示するために使用できます。

	1 章	2 章	3 章	4 章
Fz（N / mV/V）	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx（Nm / mV/V）	0,00	-1,30	0,00	1,30
私のNm / mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Z方向の力は、最初の行A1Jの行列要素と出力信号ujのベクトルの線を乗じて合計することによって計算されます。

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

Example: 6 つの測定チャネルすべてに u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V が表示されます。次に、力 Fz の結果は 400 N です。

5ARセンサーのキャリブレーションマトリックスAの寸法は4 x 4です。
測定器の出力信号のベクトルuは amp係数器の次元は 4 x 1 です。結果ベクトル (Fz、Mx、My、H) の次元は 4 x 1 です。キャリブレーションマトリックスを適用した後、ch1、ch2、ch3 の出力に、力 Fz とモーメント Mx および My が表示されます。チャネル 4 の出力 H では、0 行目に常に XNUMXV が表示されます。

センサーの試運転

BlueDAQソフトウェアは、測定された力とモーメントを表示するために使用されます。BlueDAQソフトウェアと関連マニュアルは、以下からダウンロードできます。 webサイト。

ステップ	説明
1	Blue DAQソフトウェアのインストール
2	測定器を接続する ampUSBポート経由でBX8を充電します。センサー6AXXを測定器に接続します。 amp測定器をオンにする amplifier。
3	キャリブレーションマトリックス (付属の USB スティック) を含むディレクトリを適切なドライブとパスにコピーします。
4	Blue DAQソフトウェアを起動する
5	メインウィンドウ: チャネルの追加ボタン。デバイスタイプを選択: BX8 インターフェースを選択: 例ample COM3チャンネル1～6を選択してボタン接続を開きます
6	メインウィンドウ: ボタン特殊センサー 6軸センサーを選択
7	ウィンドウ「6軸センサー設定：センサーの追加ボタン
8	a) ディレクトリ変更ボタンディレクトリを選択する files シリアル番号.dat およびシリアル番号.マトリックス。 b) ボタンでセンサーを選択し、シリアル番号を選択します。 c) ボタンの自動チャンネル名変更 d) 必要に応じて、力の作用点の変位を選択します。 e) OKボタンこのセンサーを有効にする
9C	「レコーダーYtを選択」ウィンドウで測定を開始します。