Manual de Instruções do Sensor Multicomponente Interface 6AXX

O conjunto de sensores multicomponentes 6AXX é composto por seis sensores de força independentes equipados com extensômetros. Usando os seis sinais dos sensores, uma regra de cálculo é aplicada para calcular as forças dentro de três eixos espaciais e os três momentos em torno deles. A faixa de medição do sensor multicomponente é determinada:

pelas faixas de medição dos seis sensores de força independentes, e
pela disposição geométrica dos seis sensores de força ou pelo diâmetro do sensor.

Os sinais individuais dos seis sensores de força não podem ser associados diretamente a uma força ou momento específico, multiplicando-se por um fator de escala.

A regra de cálculo pode ser descrita com precisão em termos matemáticos pelo produto vetorial da matriz de calibração com o vetor dos seis sinais do sensor.

Esta abordagem funcional tem a seguinte vantagemtagé:

Rigidez particularmente alta,

Separação particularmente eficaz dos seis componentes (“low cross-talk”).

Matriz de calibração

A matriz de calibração A descreve a conexão entre os sinais de saída indicados U da medida amplifier nos canais 1 a 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) e componentes 1 a 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) do vetor de carga L.

Valor medido: sinais de saída u1, u2,…u6 nos canais 1 a 6	sinal de saída U
Valor calculado: forças Fx, Fy, Fz; momentos Mx, meu, Mz	Carregar vetor L
Regra de cálculo: Produto vetorial	L = A x U

A matriz de calibração Aij inclui 36 elementos, dispostos em 6 linhas (i=1..6) e 6 colunas (j=1..6).
A unidade dos elementos da matriz é N/(mV/V) nas linhas 1 a 3 da matriz.
A unidade dos elementos da matriz é Nm/(mV/V) nas linhas 4 a 6 da matriz.
A matriz de calibração depende das propriedades do sensor e da medição ampmais vivo.
Aplica-se à medição BX8 amplificador e para todos amplificadores, que indicam sinais de saída da ponte em mV/V.
Os elementos da matriz podem ser redimensionados em outras unidades por um fator comum via multiplicação (usando um “produto escalar”).
A matriz de calibração calcula os momentos em torno da origem do sistema de coordenadas subjacente.
A origem do sistema de coordenadas está localizada no ponto onde o eixo z cruza com a superfície voltada para o sensor. 1) A origem e as orientações dos eixos são mostradas por uma gravação na superfície voltada para o sensor.

1) A posição da origem pode variar com diferentes tipos de sensores 6AXX. A origem está documentada na folha de calibração. Por exemplo, a origem do 6A68 está no centro do sensor.

Examparquivo de uma matriz de calibração (6AXX, 6ADF)

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

A força na direção x é calculada multiplicando e totalizando os elementos da matriz da primeira linha a1j com as linhas do vetor dos sinais de saída 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

Por exemploample: em todos os 6 canais de medição é u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V exibido. Então há uma força Fx de -13.7 N. A força na direção z é calculada multiplicando e somando a terceira linha da matriz a3j com o vetor do vol indicado.tagé você:
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 para sensores 6AXX / 6ADF

Ao usar o procedimento de calibração “Matrix Plus”, dois produtos cruzados são calculados: matriz A x U + matriz B x U *

Valores medidos: sinais de saída u1, u2, … u6 nos canais 1 a 6	sinais de saída U
Os valores medidos são sinais de saída como produtos mistos: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 dos canais 1 a 6	sinais de saída U*
Valor calculado: Forças Fx, Fy, Fz;Momentos Mx, My, Mz	Vetor de carga L.
Regra de cálculo: Produto vetorial	L = A x U + B xvocê*

Examparquivo de uma matriz de calibração “B”

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

A força na direção x é calculada multiplicando e somando os elementos da matriz A da primeira linha a1j com as linhas j do vetor dos sinais de saída uj mais os elementos da matriz B da primeira linha a1j com as linhas j do vetor de os sinais de saída quadráticos mistos:

Examparquivo de 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 de 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
Atenção: A composição dos termos quadráticos mistos pode mudar dependendo do sensor.

Deslocamento da origem

As forças que não são aplicadas na origem do sistema de coordenadas são mostradas por um indicador na forma de momentos Mx, My e Mz baseados no braço da alavanca.

De modo geral, as forças são aplicadas a uma distância z da superfície frontal do sensor. A localização da transmissão de força também pode ser deslocada nas direções x e z conforme necessário.

Se as forças forem aplicadas a uma distância x, y ou z da origem do sistema de coordenadas, e os momentos em torno do local de transmissão da força de deslocamento precisarem ser mostrados, as seguintes correções serão necessárias:

Momentos corrigidos Mx1, My1, Mz1 após uma mudança na transmissão de força (x, y, z) da origem

Mx1 = Mx + y*Fz – z*Fy
Meu1 = Meu + z*Fx – x*Fz
Mz1 = Mz + x*Fy – y*Fx

Observação: O sensor também é exposto aos momentos Mx, My e Mz, sendo exibidos os momentos Mx1, My1 e Mz1. Os momentos permitidos Mx, My e Mz não devem ser excedidos.

Dimensionamento da matriz de calibração

Ao referir os elementos da matriz à unidade mV/V, a matriz de calibração pode ser aplicada a todos os amplificadores.

A matriz de calibração com os elementos da matriz N/V e Nm/V aplica-se ao medidor BSC8 amplificador com sensibilidade de entrada de 2 mV/V e sinal de saída de 5V com sinal de entrada de 2mV/V.

A multiplicação de todos os elementos da matriz por um fator de 2/5 dimensiona a matriz de N/(mV/V) e Nm/(mV/V) para uma saída de 5V com uma sensibilidade de entrada de 2 mV/V (BSC8).

Multiplicando todos os elementos da matriz por um fator de 3.5/10, a matriz é dimensionada de N/(mV/V) e Nm/(mV/V) para um sinal de saída de 10 V com uma sensibilidade de entrada de 3.5 mV/V (BX8 )

A unidade do fator é (mV/V)/V
A unidade dos elementos do vetor de carga (u1, u2, u3, u4, u5, u6) são voltagestá em V

Examparquivo de Fx

Saída analógica com BX8, sensibilidade de entrada 3.5 mV/V, sinal de saída 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)

Matriz 6×12 para sensores 6AXX

Com os sensores 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 é possível utilizar uma matriz 6×12 em vez de uma matriz 6x6 para compensação de erros.

A matriz 6×12 oferece a maior precisão e o menor crosstalk, sendo recomendada para sensores a partir de força de 50kN.

Neste caso, os sensores possuem um total de 12 canais de medição e dois conectores. Cada conector contém um sensor de força-torque eletricamente independente com 6 sinais de sensor. Cada um desses conectores é conectado ao seu próprio medidor amplificador BX8.

Em vez de usar uma matriz 6×12, o sensor também pode ser usado exclusivamente com o conector A, ou exclusivamente com o conector B, ou com ambos os conectores para medição redundante. Neste caso, é fornecida uma matriz 6×6 para o conector A e para o conector B. A matriz 6×6 é fornecida como padrão.

A sincronização dos dados medidos pode ser feita, por exemplo, com a ajuda de um cabo de sincronização. Para amplificadores com interface EtherCat é possível uma sincronização através das linhas BUS.

As forças Fx, Fy, Fz e momentos Mx, My, Mz são calculados no software BlueDAQ. Lá, os 12 canais de entrada u1…u12 são multiplicados pela matriz 6×12 A para obter 6 canais de saída do vetor de carga L.

Os canais do conector “A” são atribuídos aos canais 1 a 6 no software BlueDAQ. Os canais do conector “B” são atribuídos aos canais 7 a 12 no software BlueDAQ.
Após carregar e ativar a matriz 6×12 no software BlueDAQ, as forças e momentos são exibidos nos canais 1 a 6.
Os canais 7 a 12 contêm os dados brutos do conector B e não são relevantes para avaliação adicional. Estes canais (com a designação “dummy7”) a “dummy12”) podem ser ocultados podem ser ocultados Ao utilizar a matriz 6×12, as forças e momentos são calculados exclusivamente por software, uma vez que é composta por dados de duas medições distintas amplificadores.

Dica: Ao utilizar o software BlueDAQ, a configuração e vinculação à matriz 6×12 pode ser feita por “Salvar Sessão”. e “Abrir Sessão” é pressionado. de modo que a configuração do sensor e do canal só precise ser realizada uma vez.

Matriz de Rigidez

Examparquivo de uma matriz de rigidez

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	phiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	foto

Quando carregado com 5kN na direção x, um deslocamento de 5/93.8 mm = 0.053 mm na direção x e uma torção de 5 kN/3750 kN = 0.00133 rad resulta na direção y.
Quando carregado com 15kN na direção z, um deslocamento de 15/387.9 mm = 0.039 mm na direção z (e sem torção).
Quando Mx 500 Nm uma torção de 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad resulta no eixo x, e um deslocamento de 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Quando carregado com Mz 500Nm, resulta uma torção de 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad em torno do eixo z (e sem deslocamento).

Matriz de calibração para sensores 5AR

Os sensores do tipo 5AR permitem a medição da força Fz e dos momentos Mx e My.
Os sensores 5AR podem ser utilizados para exibição de 3 forças ortogonais Fx, Fy e Fz, quando os torques medidos são divididos pelo braço de alavanca z (distância de aplicação da força Fx, Fy da origem do sistema de coordenadas).

	capítulo 1	capítulo 2	capítulo 3	capítulo 4
Fz em N/mV/V	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx em Nm/mV/V	0,00	-1,30	0,00	1,30
Meu em Nm / mV/V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

A força na direção z é calculada multiplicando e somando os elementos da matriz da primeira linha A1J com as linhas do vetor dos sinais de saída uj

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

Example: em todos os 6 canais de medição é exibido u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Então uma força Fz resulta de 400 N.

A matriz de calibração A do sensor 5AR possui dimensões 4 x. 4
O vetor u dos sinais de saída do medidor amplifier tem as dimensões 4 x. 1 O vetor resultado (Fz, Mx, My, H) tem a dimensão de 4 x. 1 Nas saídas de ch1, ch2 e ch3 após a aplicação da matriz de calibração são exibidos a força Fz e os momentos Mx e My. Na saída H do Canal 4 é constantemente exibido 0V pela quarta linha.

Comissionamento do sensor

O software BlueDAQ é usado para mostrar as forças e momentos medidos. O software BlueDAQ e manuais relacionados podem ser baixados do website.

Etapa	Descrição
1	Instalação do software Blue DAQ
2	Conecte a medição amplificador BX8 via porta USB; Conecte o sensor 6AXX ao medidor amplificador. Ligue a medição ampmais vivo.
3	Copie o diretório com a matriz de calibração (pendrive USB fornecido) para a unidade e caminho adequados.
4	Inicie o software Blue DAQ
5	Janela principal: Botão Adicionar Canal; Selecione o tipo de dispositivo: BX8 Selecione a interface: por exemploample COM3Selecione os canais 1 a 6 para abrir o Button Connect
6	Janela principal: Botão Sensor Especial Selecione sensor de seis eixos
7	Janela “Configurações do sensor de seis eixos: botão Adicionar sensor
8	a) Botão Alterar Dir Selecione o diretório com o files Número de série.dat e Número de série. Matriz. b) Botão Selecionar Sensor e selecionar Número de série c) Botão Renomear canais automaticamente d) se necessário. Selecione o deslocamento do ponto de aplicação da força. e) Botão OK Habilitar este Sensor
9C	Janela Select Recorder Yt”, inicia a medição;

Comissionamento do sensor 6×12

Ao comissionar o sensor 6×12, os canais 1 a 6 do medidor ampO amplificador no conector “A” deve ser atribuído aos componentes 1 a 6.

Canais 7 a 12 da medição ampOs amplificadores no conector “B” são atribuídos aos componentes 7 a 12.

Ao usar o cabo de sincronização, os conectores fêmea SUB-D de 25 pinos (macho) na parte traseira do amplifier estão conectados ao cabo de sincronização.

O cabo de sincronização conecta as portas no. 16 da medição amplificadores A e B entre si.

Para amplificador Uma porta 16 é configurada como saída para a função de mestre, para ampO lifier Bport 16 está configurado como entrada para a função como escravo.

As configurações podem ser encontradas em “Device” Advanced Setting” Dig-IO.

Dica: A configuração da frequência de dados deve ser feita tanto no “Master” quanto no “Slave”. A frequência de medição do mestre nunca deve ser superior à frequência de medição do escravo.