Руководство по эксплуатации многокомпонентного датчика Interface 6AXX

В комплект многокомпонентных датчиков 6AXX входят шесть независимых датчиков силы, оснащенных тензодатчиками. Используя сигналы шести датчиков, применяется правило расчета для расчета сил в пределах трех пространственных осей и трех моментов вокруг них. Диапазон измерений многокомпонентного датчика определяется:

диапазонами измерения шести независимых датчиков силы, и
геометрическим расположением шести датчиков силы или диаметром датчика.

Отдельные сигналы от шести датчиков силы нельзя напрямую связать с определенной силой или моментом путем умножения на коэффициент масштабирования.

Правило расчета может быть точно описано в математических терминах перекрестным произведением калибровочной матрицы на вектор сигналов шести датчиков.

Этот функциональный подход имеет следующие преимущества.tagэс:

Особенно высокая жесткость,

Особенно эффективное разделение шести компонентов («низкие перекрестные помехи»).

Калибровочная матрица

Калибровочная матрица А описывает связь между указанными выходными сигналами U измерения amplifier на каналах с 1 по 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) и компонентах с 1 по 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) вектора нагрузки L.

Измеряемое значение: выходные сигналы u1, u2, …u6 на каналах с 1 по 6	выходной сигнал U
Расчетное значение: силы Fx, Fy, Fz; моменты Mx, My, Mz	Вектор нагрузки L
Правило расчета: Перекрестное произведение	L = A x U

Калибровочная матрица Aij включает 36 элементов, расположенных в 6 строк (i=1..6) и 6 столбцов (j=1..6).
Единицей элементов матрицы является N/(мВ/В) в строках с 1 по 3 матрицы.
Единицей элементов матрицы является Нм/(мВ/В) в строках с 4 по 6 матрицы.
Матрица калибровки зависит от свойств датчика и измерения. ampпожизненнее.
Это относится к измерению BX8 ampЛифер и для всех amplifiers, которые указывают выходные сигналы моста в мВ/В.
Элементы матрицы могут быть пересчитаны в другие единицы на общий коэффициент путем умножения (с использованием «скалярного произведения»).
Матрица калибровки вычисляет моменты вокруг начала базовой системы координат.
Начало системы координат находится в точке, где ось z пересекается с лицевой поверхностью датчика. 1) Начало и ориентация осей показаны гравировкой на лицевой поверхности датчика.

1) Положение исходной точки может различаться в зависимости от типа датчика 6AXX. Происхождение задокументировано в калибровочном листе. Например, происхождение 6А68 находится в центре датчика.

Exampле калибровочной матрицы (6AXX, 6ADF)

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

Сила в направлении x вычисляется путем умножения и суммирования элементов матрицы первой строки a1j со строками вектора выходных сигналов uj.
Фх =
-217.2 Н/(мВ/В) u1+ 108.9 Н/(мВ/В) u2 + 99.9 Н/(мВ/В) u3
-217.8 Н/(мВ/В) u4+ 109.2 Н/(мВ/В) u5 +103.3 Н/(мВ/В) u6

Напримерample: на всех 6 измерительных каналах отображается u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00 мВ/В. Тогда действует сила Fx, равная -13.7 Н. Сила в направлении z вычисляется соответственно путем умножения и суммирования третьей строки матрицы a3j с вектором указанной величиныtagдаж:
Фз =
-321.0 Н/(мВ/В) u1 -320.0 Н/(мВ/В) u2 -317.3 Н/(мВ/В) u3
-321.1 Н/(мВ/В) u4 -324.4 Н/(мВ/В) u5 -323.9 Н/(мВ/В) u6.

Matrix Plus для датчиков 6AXX/6ADF

При использовании процедуры калибровки «Matrix Plus» вычисляются два перекрестных произведения: матрица A x U + матрица B x U *

Измеряемые значения: выходные сигналы u1, u2, … u6 на каналах с 1 по 6	выходные сигналы U
Измеряемые значения представляют собой выходные сигналы в виде смешанных произведений: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 каналов с 1 по 6.	выходные сигналы U*
Расчетное значение: Силы Fx, Fy, Fz; Моменты Mx, My, Mz	Вектор нагрузки L.
Правило расчета: Перекрестное произведение	L = A x U + B х У*

Example калибровочной матрицы «B»

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

Сила в направлении x вычисляется путем умножения и суммирования элементов матрицы A первой строки a1j со строками j вектора выходных сигналов uj плюс элементы матрицы B первой строки a1j со строками j вектора смешанные квадратичные выходные сигналы:

Exampле из Fx

Фх =
-217.2 Н/(мВ/В) u1 + 108.9 Н/(мВ/В) u2 + 99.9 Н/(мВ/В) u3
-217.8 Н/(мВ/В) u4 + 109.2 Н/(мВ/В) u5 +103.3 Н/(мВ/В) u6
-0.204 Н/(мВ/В)² u1u2 0.628 Н/(мВ/В)² u1u3 + 0.774 Н/(мВ/В)² u1u4
-0.337 Н/(мВ/В)² u1u5 3.520 Н/(мВ/В)² u1u6 + 2.345 Н/(мВ/В)² u2u3

Exampле из Fz

Фз =
-321.0 Н/(мВ/В) u1 -320.0 Н/(мВ/В) u2 -317.3 Н/(мВ/В) u3
-321.1 Н/(мВ/В) u4 -324.4 Н/(мВ/В) u5 -323.9 Н/(мВ/В) u6.
+5.049 Н/(мВ/В)² u1u2 -0.990 Н/(мВ/В)² u1u3
+1.453 Н/(мВ/В)² u1u4 +3.924 Н/(мВ/В)² u1u5
+19.55 Н/(мВ/В)² u1u6 -18.25 Н/(мВ/В)² u2u3
Внимание: Состав смешанных квадратичных членов может меняться в зависимости от датчика.

Смещение начала координат

Силы, не приложенные в начале системы координат, показаны индикатором в виде моментов Mx, My и Mz, основанных на плече рычага.

Вообще говоря, силы приложены на расстоянии z от лицевой поверхности датчика. Место передачи усилия также может быть смещено в направлениях x и z по мере необходимости.

Если силы приложены на расстоянии x, y или z от начала системы координат и необходимо показать моменты вокруг смещенного места передачи силы, требуются следующие поправки:

Скорректированные моменты Mx1, My1, Mz1 после смещения передачи силы (x, y, z) от начала координат

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

Примечание: На датчик также воздействуют моменты Mx, My и Mz, при этом отображаются моменты Mx1, My1 и Mz1. Допустимые моменты Mx, My и Mz не должны превышаться.

Масштабирование калибровочной матрицы

Относя элементы матрицы к единице мВ/В, калибровочную матрицу можно применить ко всем доступным ampспасатели.

Калибровочная матрица с элементами матрицы N/V и Nm/V применима к измерительному прибору BSC8. amplifier с входной чувствительностью 2 мВ/В и выходным сигналом 5В при входном сигнале 2мВ/В.

Умножение всех элементов матрицы на коэффициент 2/5 масштабирует матрицу от N/(мВ/В) и Nm/(мВ/В) для выходного напряжения 5 В при входной чувствительности 2 мВ/В (BSC8).

Умножая все элементы матрицы на коэффициент 3.5/10, матрица масштабируется от N/(мВ/В) и Nm/(мВ/В) для выходного сигнала 10 В при входной чувствительности 3.5 мВ/В (BX8 )

Единицей коэффициента является (мВ/В)/В.
Единицей элементов вектора нагрузки (и1, и2, и3, и4, и5, и6) являются объемыtagЭ в V

Exampле из Fx

Аналоговый выход с BX8, входная чувствительность 3.5 мВ/В, выходной сигнал 10В:
Фх =
3.5/10 (мВ/В)/В
(-217.2 Н/(мВ/В) u1 + 108.9 Н/(мВ/В) u2 + 99.9 Н/(мВ/В) u3
-217.8 Н/(мВ/В) u4 + 109.2 Н/(мВ/В) u5 +103.3 Н/(мВ/В) u6 ) + (3.5/10)² ( (мВ/В)/В )²
(-0.204 Н/(мВ/В)² u1u2 0.628 Н/(мВ/В)² u1u3 + 0.774 Н/(мВ/В)² u1u4
-0.337 Н/(мВ/В)² u1u5 3.520 Н/(мВ/В)² u1u6 + 2.345 Н/(мВ/В)² u2u3)

Матрица 6×12 для датчиков 6AXX

С датчиками 6А150, 6А175, 6А225, 6А300 можно использовать матрицу 6х12 вместо матрицы 6х6 для компенсации погрешности.

Матрица 6×12 обеспечивает высочайшую точность и наименьшие перекрестные помехи и рекомендуется для датчиков с усилием от 50 кН.

При этом датчики имеют всего 12 измерительных каналов и два разъема. Каждый разъем содержит электрически независимый датчик силы-момента с 6 сигналами датчика. Каждый из этих разъемов подключен к своему собственному измерительному ampлифт BX8.

Вместо использования матрицы 6×12 датчик также можно использовать исключительно с разъемом A, или исключительно с разъемом B, или с обоими разъемами для резервного измерения. В этом случае для разъема A и для разъема B поставляется матрица 6×6. Матрица 6×6 поставляется в стандартной комплектации.

Синхронизация измеренных данных может осуществляться, например, с помощью кабеля синхронизации. За ampДля лиферов с интерфейсом EtherCat возможна синхронизация по шине BUS.

Силы Fx, Fy, Fz и моменты Mx, My, Mz рассчитываются в программе BlueDAQ. Там 12 входных каналов u1…u12 умножаются на матрицу A 6×12, чтобы получить 6 выходных каналов вектора нагрузки L.

Каналы разъема «А» назначаются каналам 1…6 в программе BlueDAQ. Каналы разъема «В» назначаются каналам 7…12 в программе BlueDAQ.
После загрузки и активации матрицы 6×12 в программе BlueDAQ силы и моменты отображаются на каналах с 1 по 6.
Каналы 7…12 содержат необработанные данные разъема B и не подходят для дальнейшей оценки. Эти каналы (с обозначением от «dummy7») до «dummy12») могут быть скрыты. ampспасатели.

Кончик: При использовании программного обеспечения BlueDAQ настройку и привязку к матрице 6×12 можно выполнить с помощью «Сохранить сеанс». и нажимается «Открыть сеанс». так что конфигурацию датчика и канала необходимо выполнить только один раз.

Матрица жесткости

Example матрицы жесткости

6А130 5кН/500Нм

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8 кН/мм	0,0	0,0	0,0	3750 кН	0,0	Ux
0,0	93,8 кН/мм	0,0	-3750 кН	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9 кН/мм	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750 кН	0,0	505,2 кНм	0,0	0,0	phix
3750 кН	0,0	0,0	0,0	505,2 кНм	0,0	фий
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 кНм	физ

При нагрузке 5 кН в направлении x смещение 5/93.8 мм = 0.053 мм в направлении x и скручивание 5 кН/3750 кН = 0.00133 рад в направлении y.
При нагрузке 15 кН в направлении z смещение 15/387.9 мм = 0.039 мм в направлении z (без перекручивания).
При Мх 500 Нм скручивание 0,5 кНм / 505,2 кНм = 0.00099 рад по оси абсцисс и сдвиг от 0,5 кНм / -3750 кН = -0,000133 м = -0,133 мм.
При нагрузке Mz 500 Нм результат скручивания составляет 0,5 кНм / 343.4 кНм = 0.00146 рад относительно оси Z (без смещения).

Калибровочная матрица для датчиков 5AR

Датчики типа 5АР позволяют измерять силу Fz и моменты Мх и My.
Датчики 5AR могут использоваться для отображения трех ортогональных сил Fx, Fy и Fz, когда измеренные крутящие моменты делятся на плечо рычага z (расстояние приложения силы Fx, Fy от начала координат системы координат).

	ч1	ч2	ч3	ч4
Fz в Н/мВ/В	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx в Нм/мВ/В	0,00	-1,30	0,00	1,30
My в Нм/мВ/В	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Сила в направлении z вычисляется путем умножения и суммирования элементов матрицы первой строки A1J с линиями вектора выходных сигналов uj

Фз =
100 Н/мВ/В u1 + 100 Н/мВ/В u2 + 100 Н/мВ/В u3 + 100 Н/мВ/В u4

Example: на всех 6 измерительных каналах отображается u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 мВ/В. Затем форсируйте результаты Fz 400 Н.

Калибровочная матрица А датчика 5AR имеет размеры 4x. 4
Вектор u выходных сигналов измерительного amplifier имеет размеры 4 x. 1 Результирующий вектор (Fz, Mx, My, H) имеет размерность 4 x. 1 На выходах ch1, ch2 и ch3 после применения калибровочной матрицы отображаются сила Fz и моменты Mx и My. На выходе канала 4 H постоянно отображается 0V в четвертой строке.

Ввод в эксплуатацию датчика

Программное обеспечение BlueDAQ используется для отображения измеренных сил и моментов. Программное обеспечение BlueDAQ и соответствующие руководства можно загрузить с веб-сайта webсайт.

Шаг	Описание
1	Установка программного обеспечения Blue DAQ
2	Подключить измерительный amplifier BX8 через порт USB; Подключите датчик 6AXX к измерительному ampЛифер. Включите измерение ampпожизненнее.
3	Скопируйте каталог с калибровочной матрицей (прилагаемый USB-накопитель) на подходящий диск и путь.
4	Запустите программное обеспечение Blue DAQ
5	Главное окно: Кнопка Добавить канал; Выберите тип устройства: BX8 Выберите интерфейс: напримерample COM3Выберите каналы с 1 по 6, чтобы открыть Button Connect.
6	Главное окно: Кнопка Special Sensor Выбор шестиосевого датчика
7	Окно «Настройки шестиосевого датчика: Кнопка Добавить датчик»
8	a) Кнопка Change Dir Выберите каталог с files Серийный номер.dat и Серийный номер. Матрица. b) Кнопка Select Sensor и выберите Serial number в) Кнопка автоматического переименования каналов г) при необходимости. Выберите смещение точки приложения силы. e) Кнопка OK Включить этот датчик
9C	Окно Select Recorder Yt», запустить измерение;

Ввод в эксплуатацию датчика 6×12

При вводе в эксплуатацию датчика 6×12 каналы с 1 по 6 измерительного ampLifier на разъеме «A» должен быть назначен компонентам с 1 по 6.

Каналы 7…12 измерительного ampLifier на разъеме «B» назначены компонентам с 7 по 12.

При использовании кабеля синхронизации 25-контактные гнездовые разъемы SUB-D (штыревые) на задней панели amplifier подключены к кабелю синхронизации.

Кабель синхронизации соединяет порты №. 16 измерительных ampLifiers A и B друг с другом.

Для amplifier Порт 16 настроен как выход для функции главного, для ampПорт 16 Lifier Bport сконфигурирован как вход для функции ведомого устройства.

Настройки можно найти в разделе «Расширенные настройки устройства» Dig-IO.

Совет: Конфигурация частоты данных должна выполняться как на «Главном», так и на «Подчиненном». Частота измерения ведущего никогда не должна превышать частоту измерения ведомого.