Interface 6AXX Multicomponent Sensor Instructiehandleiding

De set van 6AXX Multicomponent Sensoren bestaat uit zes onafhankelijke krachtsensoren uitgerust met rekstrookjes. Met behulp van de zes sensorsignalen wordt een rekenregel toegepast om de krachten binnen drie ruimtelijke assen en de drie momenten daaromheen te berekenen. Het meetbereik van de meercomponentensensor wordt bepaald:

door de meetbereiken van de zes onafhankelijke krachtsensoren, en
door de geometrische opstelling van de zes krachtsensoren of via de diameter van de sensor.

De individuele signalen van de zes krachtsensoren kunnen niet direct worden geassocieerd met een specifieke kracht of moment door te vermenigvuldigen met een schaalfactor.

De rekenregel kan wiskundig nauwkeurig worden beschreven door het kruisproduct uit de kalibratiematrix met de vector van de zes sensorsignalen.

Deze functionele aanpak heeft het volgende voordeeltagzijn:

Bijzonder hoge stijfheid,

Bijzonder effectieve scheiding van de zes componenten (“low cross-talk”).

Kalibratiematrix

De kalibratiematrix A beschrijft het verband tussen de aangegeven uitgangssignalen U van de meting amplifier op kanalen 1 tot 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) en componenten 1 tot 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) van de belastingsvector L.

Meetwaarde: uitgangssignalen u1, u2, …u6 op kanaal 1 t/m 6	uitgangssignaal U
Berekende waarde: krachten Fx, Fy, Fz; momenten Mx, Mijn, Mz	Laad vector L
Rekenregel: Kruisproduct	L = A x U

De kalibratiematrix Aij bevat 36 elementen, gerangschikt in 6 rijen (i=1..6) en 6 kolommen (j=1..6).
De eenheid van de matrixelementen is N/(mV/V) in rijen 1 tot en met 3 van de matrix.
De eenheid van de matrixelementen is Nm/(mV/V) in rijen 4 tot en met 6 van de matrix.
De kalibratiematrix is afhankelijk van de eigenschappen van de sensor en die van de meting ampverliezer.
Het geldt voor de BX8-meting amplifier en voor iedereen amplifiers, die bruguitgangssignalen in mV/V aangeven.
De matrixelementen kunnen via vermenigvuldiging (met behulp van een “scalair product”) worden herschaald in andere eenheden met een gemeenschappelijke factor.
De kalibratiematrix berekent de momenten rond de oorsprong van het onderliggende coördinatensysteem.
De oorsprong van het coördinatensysteem bevindt zich op het punt waar de z-as het tegenoverliggende oppervlak van de sensor snijdt. 1) De oorsprong en oriëntaties van de assen worden weergegeven door een gravure op het tegenoverliggende oppervlak van de sensor.

1) De positie van de oorsprong kan variëren bij verschillende 6AXX-sensortypen. De herkomst wordt gedocumenteerd op het kalibratieblad. De oorsprong van 6A68 bevindt zich bijvoorbeeld in het midden van de sensor.

Exampbestand van een kalibratiematrix (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
Mijn 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

De kracht in de x-richting wordt berekend door de matrixelementen van de eerste rij a1j te vermenigvuldigen en op te tellen met de rijen van de vector van de uitgangssignalen uj.
F x =
-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

Bijvoorbeeldample: op alle 6 meetkanalen wordt u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V weergegeven. Dan is er een kracht Fx van -13.7 N. De kracht in de z-richting wordt dienovereenkomstig berekend door de derde rij van de matrix a3j te vermenigvuldigen en op te tellen met de vector van de aangegeven voltaghet is:
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 voor 6AXX / 6ADF-sensoren

Bij gebruik van de kalibratieprocedure “Matrix Plus” worden twee kruisproducten berekend: matrix A x U + matrix B x U *

Meetwaarden: uitgangssignalen u1, u2, … u6 op kanaal 1 t/m 6	uitgangssignalen: U
Gemeten waarden zijn uitgangssignalen als gemengde producten: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 van kanalen 1 tot 6	uitgangssignalen: U*
Berekende waarde: Krachten Fx, Fy, Fz; Momenten Mx, My, Mz	Vector laden L.
Rekenregel: Kruisproduct	L = A x U + B x U*

Exampbestand van een kalibratiematrix “B”

	u1·u2 inch (mV/V)²	u1·u3 inch (mV/V)²	u1·u4 inch (mV/V)²	u1·u5 inch (mV/V)²	u1·u6 inch (mV/V)²	u2·u3 inch (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
Mijn 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

De kracht in de x-richting wordt berekend door de matrixelementen A van de eerste rij a1j te vermenigvuldigen en op te tellen met de rijen j van de vector van de uitgangssignalen uj plus matrixelementen B van de eerste rij a1j met de rijen j van de vector van de gemengde kwadratische uitgangssignalen:

Example van Fx

F x =
-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 van 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
Aandacht: De samenstelling van de gemengde kwadratische termen kan afhankelijk van de sensor veranderen.

Offset van de oorsprong

Krachten die niet in de oorsprong van het coördinatensysteem worden uitgeoefend, worden weergegeven door een indicator in de vorm van Mx-, My- en Mz-momenten gebaseerd op de hefboomarm.

Over het algemeen worden de krachten uitgeoefend op een afstand z van het tegenoverliggende oppervlak van de sensor. De locatie van de krachtoverbrenging kan indien nodig ook in x- en z-richting worden verschoven.

Als de krachten worden uitgeoefend op afstand x, y of z vanaf de oorsprong van het coördinatensysteem, en de momenten rond de locatie van de offsetkrachtoverdracht moeten worden weergegeven, zijn de volgende correcties vereist:

Gecorrigeerde momenten Mx1, My1, Mz1 volgend op een verschuiving in krachtoverbrenging (x, y, z) vanaf de oorsprong

Mx1 = Mx + y*Fz – z*Fy
Mijn1 = Mijn + z*Fx – x*Fz
Mz1 = Mz + x*Fy – y*Fx

Opmerking: De sensor wordt tevens blootgesteld aan de momenten Mx, My en Mz, waarbij de momenten Mx1, My1 en Mz1 worden weergegeven. De toegestane momenten Mx, My en Mz mogen niet worden overschreden.

Schalen van de kalibratiematrix

Door de matrixelementen te verwijzen naar de eenheid mV/V, kan de kalibratiematrix worden toegepast op alle beschikbare elementen ampverliezers.

Voor de BSC8-meting geldt de kalibratiematrix met de matrixelementen N/V en Nm/V amplifier met een ingangsgevoeligheid van 2 mV/V en een uitgangssignaal van 5V met een 2mV/V ingangssignaal.

Vermenigvuldiging van alle matrixelementen met een factor 2/5 schaalt de matrix op van N/(mV/V) en Nm/(mV/V) voor een uitgangssignaal van 5V bij een ingangsgevoeligheid van 2 mV/V (BSC8).

Door alle matrixelementen met een factor 3.5/10 te vermenigvuldigen, wordt de matrix geschaald van N/(mV/V) en Nm/(mV/V) voor een uitgangssignaal van 10V bij een ingangsgevoeligheid van 3.5 mV/V (BX8 )

De eenheid van de factor is (mV/V)/V
De eenheid van de elementen van de belastingsvector (u1, u2, u3, u4, u5, u6) is voltages in V

Example van Fx

Analoge uitgang met BX8, ingangsgevoeligheid 3.5 mV/V, uitgangssignaal 10V:
F x =
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 voor 6AXX-sensoren

Met de sensoren 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 is het mogelijk om voor foutcompensatie een 6×12 matrix te gebruiken in plaats van een 6x6 matrix.

De 6×12 matrix biedt de hoogste nauwkeurigheid en de laagste overspraak en wordt aanbevolen voor sensoren vanaf een kracht van 50 kN.

In dit geval hebben de sensoren in totaal 12 meetkanalen en twee connectoren. Elke connector bevat een elektrisch onafhankelijke kracht-koppelsensor met 6 sensorsignalen.Elk van deze connectoren is verbonden met een eigen meetapparaat amplifier BX8.

In plaats van een 6×12 matrix te gebruiken, kan de sensor ook uitsluitend met connector A worden gebruikt, of uitsluitend met connector B, of met beide connectoren voor redundante metingen. In dit geval wordt voor connector A en voor connector B een 6×6 matrix meegeleverd. De 6×6 matrix wordt standaard meegeleverd.

De synchronisatie van de gemeten gegevens kan bijvoorbeeld gebeuren met behulp van een synchronisatiekabel. Voor ampBij apparaten met EtherCat-interface is synchronisatie via de BUS-lijnen mogelijk.

De krachten Fx, Fy, Fz en momenten Mx, My, Mz worden berekend in de software BlueDAQ. Daar worden de 12 ingangskanalen u1…u12 vermenigvuldigd met de 6×12 matrix A om 6 uitgangskanalen van de belastingsvector L te krijgen.

De kanalen van connector “A” zijn toegewezen aan kanalen 1…6 in de BlueDAQ-software. De kanalen van connector “B” zijn toegewezen aan kanalen 7…12 in de BlueDAQ-software.
Na het laden en activeren van de matrix 6×12 in de BlueDAQ software worden de krachten en momenten weergegeven op kanaal 1 t/m 6.
Kanalen 7...12 bevatten de ruwe data van connector B en zijn niet relevant voor verdere evaluatie. Deze kanalen (met de aanduiding “dummy7”) tot “dummy12”) kunnen worden verborgen kunnen worden verborgen. Bij gebruik van de 6×12-matrix worden de krachten en momenten uitsluitend door software berekend, omdat deze is samengesteld uit gegevens van twee afzonderlijke meetkanalen. ampverliezers.

Tip: Bij gebruik van de BlueDAQ-software kan de configuratie en koppeling met de 6×12-matrix worden gedaan via “Save Session”. en er wordt op “Open Sessie” gedrukt. zodat de sensor- en kanaalconfiguratie slechts één keer hoeft te worden uitgevoerd.

Stijfheidsmatrix

Example van een stijfheidsmatrix

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	Phi
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	phis

Bij belasting met 5 kN in x-richting resulteert een verschuiving van 5 / 93.8 mm = 0.053 mm in de x-richting en een draaiing van 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad in de y-richting.
Bij belasting met 15 kN in z-richting, een verschuiving van 15 / 387.9 mm = 0.039 mm in de z-richting (en geen twist).
Bij Mx 500 Nm resulteert een verdraaiing van 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad in de x-as, en een verschuiving van 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Bij belasting met Mz 500Nm resulteert een verdraaiing van 0,5 kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad rond de z-as (en geen verschuiving).

Kalibratiematrix voor 5AR-sensoren

De sensoren van het type 5AR maken het meten van de kracht Fz en de momenten Mx en My mogelijk.
De sensoren 5AR kunnen worden gebruikt voor het weergeven van 3 orthogonale krachten Fx, Fy en Fz, wanneer de gemeten koppels worden gedeeld door de hefboomarm z (afstand van krachtuitoefening Fx, Fy van de oorsprong van het coördinatensysteem).

	hoofdstuk 1	hoofdstuk 2	hoofdstuk 3	hoofdstuk 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
Mijn in Nm/mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

De kracht in de z-richting wordt berekend door de matrixelementen van de eerste rij A1J te vermenigvuldigen en op te tellen met de lijnen van de vector van de uitgangssignalen uj

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

Example: op alle 6 meetkanalen wordt u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V weergegeven. Forceer vervolgens Fz-resultaten van 400 N.

De kalibratiematrix A van de 5AR-sensor heeft de afmetingen 4 x. 4
De vector u van de uitgangssignalen van de meting amplifier heeft de afmetingen 4x. 1 De resultaatvector (Fz, Mx, My, H) heeft de afmeting 4 x. 1 Aan de uitgangen van ch1, ch2 en ch3 worden na toepassing van de kalibratiematrix de kracht Fz en de momenten Mx en My weergegeven. Op de uitgang van kanaal 4 wordt op de vierde regel voortdurend 0V weergegeven.

Inbedrijfstelling van de sensor

Voor het weergeven van de gemeten krachten en momenten wordt gebruik gemaakt van de BlueDAQ software. De BlueDAQ-software en bijbehorende handleidingen kunnen worden gedownload van de webplaats.

Stap	Beschrijving
1	Installatie van de Blue DAQ-software
2	Sluit de meting aan amplifier BX8 via USB-poort; Sluit de sensor 6AXX aan op de meting ampLifier. Schakel de meting in ampverliezer.
3	Kopieer de map met kalibratiematrix (meegeleverde USB-stick) naar een geschikt station en pad.
4	Start Blue DAQ-software
5	Hoofdvenster: Knop Kanaal toevoegen; Selecteer apparaattype: BX8 Interface selecteren: bijvample COM3Selecteer kanaal 1 tot 6 om Button Connect te openen
6	Hoofdvenster: Knop Speciale sensor Selecteer zesassige sensor
7	Venster “Sensorinstellingen voor zes assen: Knop Sensor toevoegen
8	a) Knop Wijzig Dir Selecteer de map met de files Serienummer.dat en Serienummer. Matrix. b) Knop Selecteer Sensor en selecteer Serienummer c) Knop Kanalen automatisch hernoemen d) indien nodig. Selecteer de verplaatsing van het krachtaangrijpingspunt. e) Knop OK Schakel deze sensor in
9C	Selecteer Recorder Yt”-venster, start de meting;

Inbedrijfstelling van de 6×12-sensor

Bij inbedrijfstelling van de 6×12 sensor worden kanaal 1 t/m 6 van de meting voorzien ampAan de componenten 1 t/m 6 moet een lifier aan connector “A” worden toegewezen.

Kanalen 7…12 van de meting amplifier op connector “B” zijn toegewezen aan componenten 7 t/m 12.

Bij gebruik van de synchronisatiekabel kunnen de 25-pins SUB-D vrouwelijke connectoren (mannelijk) aan de achterkant van de amplifier zijn aangesloten op de synchronisatiekabel.

De synchronisatiekabel verbindt de poorten nr. 16 van de meting amplifiers A en B met elkaar.

Voor amplifier Een poort 16 is geconfigureerd als uitgang voor de functie als master, voor amplifier Bpoort 16 is geconfigureerd als ingang voor de functie als slave.

De instellingen zijn te vinden onder “Device” Advanced Setting” Dig-IO.

Tip: De configuratie van de datafrequentie moet zowel op de “Master” als op de “Slave” worden uitgevoerd. De meetfrequentie van de master mag nooit hoger zijn dan de meetfrequentie van de slave.