Grensesnitt 6AXX flerkomponentsensor instruksjonshåndbok

Settet med 6AXX multikomponentsensorer består av seks uavhengige kraftsensorer utstyrt med strekkmålere. Ved å bruke de seks sensorsignalene brukes en beregningsregel for å beregne kreftene innenfor tre romlige akser og de tre momentene rundt dem. Måleområdet til flerkomponentsensoren bestemmes:

av måleområdene til de seks uavhengige kraftsensorene, og
ved det geometriske arrangementet av de seks kraftsensorene eller via sensorens diameter.

De enkelte signalene fra de seks kraftsensorene kan ikke assosieres direkte med en bestemt kraft eller moment ved å multiplisere med en skaleringsfaktor.

Beregningsregelen kan beskrives nøyaktig i matematiske termer av kryssproduktet fra kalibreringsmatrisen med vektoren til de seks sensorsignalene.

Denne funksjonelle tilnærmingen har følgende fordeltages:

Spesielt høy stivhet,

Spesielt effektiv separasjon av de seks komponentene ("lav krysstale").

Kalibreringsmatrise

Kalibreringsmatrisen A beskriver sammenhengen mellom de angitte utgangssignalene U av målingen amplifier på kanalene 1 til 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) og komponentene 1 til 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) til lastvektoren L.

Målt verdi: utgangssignaler u1, u2, …u6 på kanal 1 til 6	utgangssignal U
Beregnet verdi: styrker Fx, Fy, Fz; øyeblikk Mx, My, Mz	Last vektor L
Regneregel: Kryssprodukt	L = A x U

Kalibreringsmatrisen Aij inkluderer 36 elementer, arrangert i 6 rader (i=1..6) og 6 kolonner (j=1..6).
Enheten til matriseelementene er N/(mV/V) i radene 1 til 3 i matrisen.
Enheten til matriseelementene er Nm/(mV/V) i rad 4 til 6 i matrisen.
Kalibreringsmatrisen avhenger av egenskapene til sensoren og målingens egenskaper amplivligere.
Det gjelder for BX8-målingen amplifier og for alle ampløftere, som indikerer broutgangssignaler i mV/V.
Matriseelementene kan skaleres på nytt i andre enheter med en felles faktor via multiplikasjon (ved å bruke et "skalarprodukt").
Kalibreringsmatrisen beregner momentene rundt opprinnelsen til det underliggende koordinatsystemet.
Opprinnelsen til koordinatsystemet er lokalisert på punktet der z-aksen skjærer den motstående overflaten til sensoren. 1) Opprinnelsen og orienteringen til aksene er vist med en gravering på den motstående overflaten av sensoren.

1) Posisjonen til origo kan variere med forskjellige 6AXX sensortyper. Opprinnelsen er dokumentert i kalibreringsarket. EG opprinnelsen til 6A68 er i midten av sensoren.

Example av en kalibreringsmatrise (6AXX, 6ADF)

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

Kraften i x-retningen beregnes ved å multiplisere og summere matriseelementene i den første raden a1j med radene til vektoren til utgangssignalene 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

For eksample: på alle 6 målekanalene vises u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Da er det en kraft Fx på -13.7 N. Kraften i z-retningen beregnes tilsvarende ved å multiplisere og summere den tredje raden av matrisen a3j med vektoren til indikert 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 for 6AXX / 6ADF sensorer

Når du bruker "Matrix Plus"-kalibreringsprosedyren, beregnes to kryssprodukter: matrise A x U + matrise B x U *

Målte verdier: utgangssignaler u1, u2, … u6 på kanaler 1 til 6	utgangssignaler U
Målte verdier er utgangssignaler som blandede produkter: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 av kanalene 1 til 6	utgangssignaler U*
Beregnet verdi: Tvinger Fx, Fy, Fz;Moment Mx, My, Mz	Last vektor L.
Regneregel: Kryssprodukt	L = A x U + B x U*

Example av en kalibreringsmatrise "B"

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

Kraften i x-retningen beregnes ved å multiplisere og summere matriseelementene A i den første raden a1j med radene j i vektoren til utgangssignalene uj pluss matriseelementene B i den første raden a1j med radene j i vektoren til de blandede kvadratiske utgangssignalene:

Example av 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 av 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
Oppmerksomhet: Sammensetningen av de blandede kvadratiske termene kan endres avhengig av sensoren.

Offset av opprinnelsen

Krefter som ikke påføres i opprinnelsen til koordinatsystemet, vises med en indikator i form av Mx, My og Mz momenter basert på spaken.

Generelt sett påføres kreftene i en avstand z fra den motstående overflaten til sensoren. Plasseringen av kraftoverføringen kan også forskyves i x- og z-retninger etter behov.

Hvis kreftene påføres i avstand x, y eller z fra opprinnelsen til koordinatsystemet, og øyeblikkene rundt forskyvningskraftoverføringsstedet må vises, kreves følgende korreksjoner:

Korrigerte øyeblikk Mx1, My1, Mz1 etter et skifte i kraftoverføring (x, y, z) fra origo

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

Note: Sensoren er også utsatt for øyeblikkene Mx, My og Mz, med øyeblikkene Mx1, My1 og Mz1 vist. De tillatte momentene Mx, My og Mz må ikke overskrides.

Skalering av kalibreringsmatrisen

Ved å henvise matriseelementene til enheten mV/V, kan kalibreringsmatrisen brukes på alle tilgjengelige amplivsstil.

Kalibreringsmatrisen med N/V- og Nm/V-matriseelementene gjelder for BSC8-målingen amplifier med en inngangsfølsomhet på 2 mV / V og et utgangssignal på 5V med et 2mV/V inngangssignal.

Multiplikasjon av alle matriseelementer med en faktor på 2/5 skalerer matrisen fra N/(mV/V) og Nm/(mV/V) for en utgang på 5V ved en inngangsfølsomhet på 2 mV/V (BSC8).

Ved å multiplisere alle matriseelementer med en faktor på 3.5/10, skaleres matrisen fra N/(mV/V) og Nm/(mV/V) for et utgangssignal på 10V ved en inngangsfølsomhet på 3.5 mV/V (BX8) )

Enheten for faktoren er (mV/V)/V
Enheten for elementene i lastvektoren (u1, u2, u3, u4, u5, u6) er voltages i V

Example av Fx

Analog utgang med BX8, inngangsfølsomhet 3.5 mV / V, utgangssignal 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)

Matrise 6×12 for 6AXX sensorer

Med sensorene 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 er det mulig å bruke en 6×12 matrise i stedet for en 6x6 matrise for feilkompensering.

6×12-matrisen tilbyr høyest nøyaktighet og lavest krysstale, og anbefales for sensorer fra 50kN kraft.

I dette tilfellet har sensorene totalt 12 målekanaler og to kontakter. Hver kontakt inneholder en elektrisk uavhengig kraft-momentsensor med 6 sensorsignaler. Hver av disse kontaktene er koblet til sin egen måling ampLifier BX8.

I stedet for å bruke en 6×12 matrise, kan sensoren også brukes utelukkende med kontakt A, eller utelukkende med kontakt B, eller med begge kontaktene for redundant måling. I dette tilfellet leveres en 6×6 matrise for kontakt A og for kontakt B. 6×6 matrise leveres som standard.

Synkroniseringen av de målte dataene kan for eksempel skje ved hjelp av en synkroniseringskabel. Til ampløftere med EtherCat-grensesnitt en synkronisering via BUS-linjene er mulig.

Kreftene Fx, Fy, Fz og momentene Mx, My, Mz beregnes i programvaren BlueDAQ. Der blir de 12 inngangskanalene u1…u12 multiplisert med 6×12-matrisen A for å få 6 utgangskanaler til lastvektoren L.

Kanalene til kontakt "A" er tilordnet kanalene 1...6 i BlueDAQ-programvaren. Kanalene til kontakten "B" er tilordnet kanalene 7...12 i BlueDAQ-programvaren.
Etter å ha lastet og aktivert matrisen 6×12 i BlueDAQ-programvaren, vises kreftene og momentene på kanal 1 til 6.
Kanalene 7...12 inneholder rådataene til kontakt B og er ikke relevante for videre evaluering. Disse kanalene (med betegnelsen "dummy7") til "dummy12") kan skjules kan skjules Når du bruker 6×12-matrisen, beregnes kreftene og momentene utelukkende av programvare, siden den er sammensatt av data fra to separate målinger amplivsstil.

Tupp: Når du bruker BlueDAQ-programvaren, kan konfigurasjonen og koblingen til 6×12-matrisen gjøres med "Lagre økt". og "Open Session" trykkes. slik at sensor- og kanalkonfigurasjonen bare må utføres én gang.

Stivhetsmatrise

Example av en stivhetsmatrise

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	phiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	phiz

Når belastet med 5kN i x-retning, resulterer en forskyvning på 5 / 93.8 mm = 0.053 mm i x-retningen, og en vridning på 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad i y-retningen.
Når lastet med 15kN i z-retning, en forskyvning på 15 / 387.9 mm = 0.039 mm i z-retningen (og ingen vridning).
Når Mx 500 Nm resulterer i en vridning på 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad i x-aksen, og forskyvning fra 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Når lastet med Mz 500Nm resulterer en vridning på 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad om z-aksen (og ingen forskyvning).

Kalibreringsmatrise for 5AR-sensorer

Sensorene av typen 5AR tillater måling av kraften Fz og momentene Mx og My.
Sensorene 5AR kan brukes til å vise 3 ortogonale krefter Fx, Fy og Fz, når de målte dreiemomentene er delt med spakarmen z (avstanden for kraftpåføring Fx, Fy av opprinnelsen til koordinatsystemet).

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

Kraften i z-retningen beregnes ved å multiplisere og summere matriseelementene i første rad A1J med linjene i vektoren til utgangssignalene uj

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

Example: på alle 6 målekanalene vises u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Deretter avtving Fz-resultater på 400 N.

Kalibreringsmatrisen A til 5AR-sensoren har dimensjonene 4 x. 4
Vektoren u til utgangssignalene til målingen ampløfteren har dimensjonene 4 x. 1 Resultatvektoren (Fz, Mx, My, H) har dimensjonen 4 x. 1 Ved utgangene til ch1, ch2 og ch3 etter påføring av kalibreringsmatrisen, vises kraften Fz og momentene Mx og My. På kanal 4-utgangen vises H konstant 0V av den fjerde linjen.

Igangsetting av sensoren

BlueDAQ-programvaren brukes til å vise de målte kreftene og momentene. BlueDAQ-programvaren og relaterte håndbøker kan lastes ned fra webnettstedet.

Skritt	Beskrivelse
1	Installasjon av Blue DAQ-programvaren
2	Koble til målingen amplifier BX8 via USB-port; Koble sensor 6AXX til målingen amplifier. Slå på målingen amplivligere.
3	Kopier katalog med kalibreringsmatrise (medfølger USB-pinne) til passende stasjon og bane.
4	Start Blue DAQ-programvaren
5	Hovedvindu: Knapp Legg til kanal; Velg enhetstype: BX8 Velg grensesnitt: f.eksample COM3Velg kanal 1 til 6 for å åpne Button Connect
6	Hovedvindu: Knapp Spesialsensor Velg seksakset sensor
7	Vindu "Seksakse sensorinnstillinger: Knapp Legg til sensor
8	a) Knapp Endre Dir Velg katalogen med files Serienummer.dat og serienummer. Matrise. b) Knapp Velg Sensor og velg Serienummer c) Knapp Auto Gi nytt navn til kanaler d) om nødvendig. Velg forskyvningen av kraftpåføringspunktet. e) Knapp OK Aktiver denne sensoren
9C	Velg Recorder Yt”-vinduet, start måling;

Igangkjøring av 6×12-sensoren

Ved igangkjøring av 6×12-sensoren, kanal 1 til 6 av målingen ampLifier på kobling "A" må tilordnes komponent 1 til 6.

Kanaler 7…12 av målingen amplifier ved kontakt "B" er tilordnet komponentene 7 til 12.

Når du bruker synkroniseringskabelen, vil de 25-pinners SUB-D hunnkontaktene (hann) på baksiden av amplifier er koblet til synkroniseringskabelen.

Synkroniseringskabelen kobler til portene nr. 16 av målingen ampløftere A og B med hverandre.

Til amplifier En port 16 er konfigurert som utgang for funksjonen som master, for amplifier Bport 16 er konfigurert som inngang for funksjonen som slave.

Innstillingene finner du under "Device" Advanced Setting" Dig-IO.

Hint: Konfigurasjonen av datafrekvensen må gjøres på "Master" så vel som ved "Slave". Målefrekvensen til masteren bør aldri være høyere enn målefrekvensen til slaven.