Interface 6AXX Multicomponent Sensor Instruktionsmanual

Uppsättningen 6AXX multikomponentsensorer består av sex oberoende kraftsensorer utrustade med töjningsmätare. Med hjälp av de sex sensorsignalerna tillämpas en beräkningsregel för att beräkna krafterna inom tre rumsliga axlar och de tre momenten runt dem. Mätområdet för flerkomponentsensorn bestäms:

genom mätområdena för de sex oberoende kraftsensorerna, och
genom det geometriska arrangemanget av de sex kraftsensorerna eller via sensorns diameter.

De individuella signalerna från de sex kraftsensorerna kan inte direkt associeras med en specifik kraft eller moment genom att multiplicera med en skalfaktor.

Beräkningsregeln kan beskrivas exakt i matematiska termer av korsprodukten från kalibreringsmatrisen med vektorn för de sex sensorsignalerna.

Detta funktionella tillvägagångssätt har följande fördeltages:

Särskilt hög styvhet,

Särskilt effektiv separering av de sex komponenterna ("låg överhörning").

Kalibreringsmatris

Kalibreringsmatrisen A beskriver kopplingen mellan de angivna utsignalerna U av mätningen amplifier på kanalerna 1 till 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) och komponenterna 1 till 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) i belastningsvektorn L.

Uppmätt värde: utsignaler u1, u2, …u6 på kanal 1 till 6	utsignal U
Beräknat värde: krafter Fx, Fy, Fz; ögonblick Mx, My, Mz	Ladda vektor L
Beräkningsregel: Korsprodukt	L = A x U

Kalibreringsmatrisen Aij innehåller 36 element, arrangerade i 6 rader (i=1..6) och 6 kolumner (j=1..6).
Enheten för matriselementen är N/(mV/V) i raderna 1 till 3 i matrisen.
Enheten för matriselementen är Nm/(mV/V) i raderna 4 till 6 i matrisen.
Kalibreringsmatrisen beror på sensorns och mätningens egenskaper amplivligare.
Det gäller för BX8-mätningen amplifier och för alla amplyftare, som indikerar bryggutgångssignaler i mV/V.
Matriselementen kan skalas om i andra enheter med en gemensam faktor via multiplikation (med en "skalär produkt").
Kalibreringsmatrisen beräknar momenten runt origo för det underliggande koordinatsystemet.
Ursprunget för koordinatsystemet är beläget vid den punkt där z-axeln skär sensorns motstående yta. 1) Ursprunget och orienteringen av axlarna visas med en gravyr på sensorns motstående yta.

1) Ursprungspositionen kan variera med olika 6AXX-sensortyper. Ursprunget finns dokumenterat i kalibreringsbladet. t.ex. ursprunget för 6A68 är i mitten av sensorn.

Example av en kalibreringsmatris (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-riktningen beräknas genom att multiplicera och summera matriselementen i den första raden a1j med raderna i vektorn för utsignalerna 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

Till exempelample: på alla 6 mätkanalerna visas u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00mV/V. Sedan finns det en kraft Fx på -13.7 N. Kraften i z-riktningen beräknas i enlighet därmed genom att multiplicera och summera den tredje raden av matrisen a3j med vektorn för den indikerade volymentages 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 för 6AXX / 6ADF-sensorer

När du använder "Matrix Plus"-kalibreringsproceduren, beräknas två korsprodukter: matris A x U + matris B x U *

Uppmätta värden: utsignaler u1, u2, … u6 vid kanalerna 1 till 6	utsignaler U
Uppmätta värden är utsignaler som blandade produkter: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 för kanalerna 1 till 6	utsignaler U*
Beräknat värde: Krafter Fx, Fy, Fz;Moment Mx, My, Mz	Ladda vektor L.
Beräkningsregel: Korsprodukt	L = A x U + B x U*

Example av en kalibreringsmatris "B"

	u1·u2 tum (mV/V)²	u1·u3 tum (mV/V)²	u1·u4 tum (mV/V)²	u1·u5 tum (mV/V)²	u1·u6 tum (mV/V)²	u2·u3 tum (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-riktningen beräknas genom att multiplicera och summera matriselementen A i den första raden a1j med raderna j i vektorn för utsignalerna uj plus matriselementen B i den första raden a1j med raderna j i vektorn av de blandade kvadratiska utsignalerna:

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
Uppmärksamhet: Sammansättningen av de blandade kvadratiska termerna kan ändras beroende på sensorn.

Offset av ursprunget

Krafter som inte appliceras i koordinatsystemets ursprung visas med en indikator i form av Mx-, My- och Mz-moment baserat på hävarmen.

Generellt sett appliceras krafterna på ett avstånd z från sensorns motstående yta. Placeringen av kraftöverföringen kan också ändras i x- och z-riktningar efter behov.

Om krafterna appliceras på avståndet x, y eller z från koordinatsystemets utgångspunkt, och momenten runt platsen för offset kraftöverföring måste visas, krävs följande korrigeringar:

Korrigerade moment Mx1, My1, Mz1 efter en förskjutning i kraftöverföring (x, y, z) från origo

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

Notera: Sensorn exponeras också för momenten Mx, My och Mz, med momenten Mx1, My1 och Mz1 visade. De tillåtna momenten Mx, My och Mz får inte överskridas.

Skalning av kalibreringsmatrisen

Genom att hänvisa matriselementen till enheten mV/V kan kalibreringsmatrisen tillämpas på alla tillgängliga amplivräddare.

Kalibreringsmatrisen med N/V- och Nm/V-matriselementen gäller för BSC8-mätning amplifier med en ingångskänslighet på 2 mV/V och en utsignal på 5V med en 2mV/V insignal.

Multiplikation av alla matriselement med en faktor 2/5 skalar matrisen från N/(mV/V) och Nm/(mV/V) för en uteffekt på 5V vid en ingångskänslighet på 2 mV/V (BSC8).

Genom att multiplicera alla matriselement med en faktor på 3.5/10 skalas matrisen från N/(mV/V) och Nm/(mV/V) för en utsignal på 10V vid en ingångskänslighet på 3.5 mV/V (BX8) )

Enheten för faktorn är (mV/V)/V
Enheten för elementen i lastvektorn (u1, u2, u3, u4, u5, u6) är voltages i V

Example av Fx

Analog utgång med BX8, ingångskänslighet 3.5 mV / V, utsignal 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)

Matrix 6×12 för 6AXX-sensorer

Med sensorerna 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 är det möjligt att använda en 6×12-matris istället för en 6x6-matris för felkompensering.

6×12-matrisen erbjuder högsta noggrannhet och lägsta överhörning, och rekommenderas för sensorer från 50 kN kraft.

I detta fall har sensorerna totalt 12 mätkanaler och två kontakter. Varje kontakt innehåller en elektriskt oberoende kraft-momentsensor med 6 sensorsignaler. Var och en av dessa kontaktdon är ansluten till sin egen mätning ampLifier BX8.

Istället för att använda en 6×12-matris kan sensorn även användas uteslutande med kontakt A, eller exklusivt med kontakt B, eller med båda kontakterna för redundant mätning. I detta fall levereras en 6×6-matris för kontakt A och för kontakt B. 6×6-matrisen levereras som standard.

Synkroniseringen av mätdata kan t.ex. ske med hjälp av en synkroniseringskabel. För amplyftare med EtherCat-gränssnitt en synkronisering via BUS-linjerna är möjlig.

Krafterna Fx, Fy, Fz och momenten Mx, My, Mz beräknas i programvaran BlueDAQ. Där multipliceras de 12 ingångskanalerna u1…u12 med 6×12-matrisen A för att få 6 utgångskanaler för belastningsvektorn L.

Kanalerna för anslutning "A" är tilldelade kanalerna 1...6 i BlueDAQ-mjukvaran. Kanalerna för anslutning "B" är tilldelade kanalerna 7...12 i BlueDAQ-mjukvaran.
Efter att ha laddat och aktiverat matrisen 6×12 i BlueDAQ-mjukvaran, visas krafterna och momenten på kanal 1 till 6.
Kanalerna 7...12 innehåller rådata för anslutning B och är inte relevanta för vidare utvärdering. Dessa kanaler (med beteckningen "dummy7") till "dummy12") kan döljas kan döljas När du använder 6×12-matrisen beräknas krafterna och momenten uteslutande av programvara, eftersom den består av data från två separata mätningar amplivräddare.

Dricks: När du använder BlueDAQ-mjukvaran kan konfigurationen och länkningen till 6×12-matrisen göras med "Spara session". och "Öppen session" trycks ned. så att sensor- och kanalkonfigurationen endast behöver utföras en gång.

Styvhetsmatris

Example av en styvhetsmatris

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

Vid belastning med 5kN i x-riktningen resulterar en förskjutning på 5 / 93.8 mm = 0.053 mm i x-riktningen och en vridning på 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad i y-riktningen.
Vid belastning med 15kN i z-riktningen, en förskjutning på 15 / 387.9 mm = 0.039 mm i z-riktningen (och ingen vridning).
När Mx 500 Nm resulterar i en vridning på 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad i x-axeln, och förskjutning från 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Vid belastning med Mz 500Nm resulterar en vridning på 0,5 kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad kring z-axeln (och ingen växling).

Kalibreringsmatris för 5AR-sensorer

Sensorerna av typen 5AR tillåter mätning av kraften Fz och momenten Mx och My.
Sensorerna 5AR kan användas för att visa 3 ortogonala krafter Fx, Fy och Fz, när de uppmätta vridmomenten divideras med spakarmen z (avstånd för kraftapplicering Fx, Fy för koordinatsystemets ursprung).

	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-riktningen beräknas genom att multiplicera och summera matriselementen i den första raden A1J med linjerna i vektorn för utsignalerna uj

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

Example: på alla 6 mätkanalerna visas u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV/V. Framför sedan Fz-resultat på 400 N.

Kalibreringsmatrisen A för 5AR-sensorn har måtten 4 x. 4
Vektorn u för utsignalerna för mätningen ampLifier har måtten 4 x. 1 Resultatvektorn (Fz, Mx, My, H) har dimensionen 4 x. 1 Vid utgångarna av ch1, ch2 och ch3 efter applicering av kalibreringsmatrisen visas kraften Fz och momenten Mx och My. På kanal 4 visas H konstant 0V på den fjärde raden.

Driftsättning av sensorn

BlueDAQ-mjukvaran används för att visa uppmätta krafter och moment. BlueDAQ-programvaran och relaterade manualer kan laddas ner från webplats.

Steg	Beskrivning
1	Installation av Blue DAQ-programvaran
2	Anslut mätningen ampLifier BX8 via USB-port; Anslut sensorn 6AXX till mätningen amplifier. Slå på mätningen amplivligare.
3	Kopiera katalog med kalibreringsmatris (medföljer USB-minne) till lämplig enhet och sökväg.
4	Starta programmet Blue DAQ
5	Huvudfönster: Knapp Lägg till kanal; Välj enhetstyp: BX8 Välj gränssnitt: t.example COM3Välj kanal 1 till 6 för att öppna Button Connect
6	Huvudfönster: Knapp Specialsensor Välj sexaxlig sensor
7	Fönster “Sexaxliga sensorinställningar: Knapp Lägg till sensor
8	a) Knapp Ändra Dir Välj katalogen med files Serienummer.dat och serienummer. Matris. b) Knapp Välj Sensor och välj Serienummer c) Knapp Auto Byt namn på kanaler d) vid behov. Välj förskjutningen av kraftappliceringspunkten. e) Knapp OK Aktivera denna sensor
9C	Välj Recorder Yt” fönster, starta mätning;

Driftsättning av 6×12-sensorn

Vid driftsättning av 6×12-sensorn, kanal 1 till 6 i mätningen ampLifier vid kontakt "A" måste tilldelas komponenterna 1 till 6.

Kanalerna 7…12 av mätningen ampLifier vid anslutning "B" är tilldelade komponenterna 7 till 12.

När du använder synkroniseringskabeln, 25-stifts SUB-D honkontakter (hane) på baksidan av amplifier är anslutna till synkroniseringskabeln.

Synkroniseringskabeln ansluter portarna nr. 16 av mätningen amplyftare A och B med varandra.

För amplifier En port 16 är konfigurerad som utgång för funktionen som master, för amplifier Bport 16 är konfigurerad som ingång för funktionen som slav.

Inställningarna finns under "Device" Advanced Setting" Dig-IO.

Tips: Konfigurationen av datafrekvensen måste göras på "Master" såväl som på "Slaven". Masterns mätfrekvens bör aldrig vara högre än slavens mätfrekvens.