Інструкція з експлуатації багатокомпонентного датчика інтерфейсу 6AXX

Набір багатокомпонентних датчиків 6AXX складається з шести незалежних датчиків сили, оснащених тензодатчиками. Використовуючи шість сигналів датчиків, застосовується правило розрахунку для розрахунку сил у межах трьох просторових осей і трьох моментів навколо них. Діапазон вимірювань багатокомпонентного датчика визначається:

за діапазонами вимірювання шести незалежних датчиків сили, і
геометричним розташуванням шести датчиків сили або через діаметр датчика.

Індивідуальні сигнали від шести датчиків сили не можуть бути безпосередньо пов’язані з конкретною силою або моментом шляхом множення на коефіцієнт масштабування.

Правило обчислення можна точно описати в математичних термінах перехресним добутком калібрувальної матриці з вектором шести сигналів датчика.

Цей функціональний підхід має наступні перевагиtages:

Особливо висока жорсткість,

Особливо ефективне розділення шести компонентів («низькі перехресні перешкоди»).

Калібрувальна матриця

Калібрувальна матриця A описує зв'язок між зазначеними вихідними сигналами U вимірювання amplifier на каналах з 1 по 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) і компоненти з 1 по 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) вектора навантаження L.

Виміряне значення: вихідні сигнали u1, u2, …u6 на каналах 1-6	вихідний сигнал U
Розрахункове значення: сили Fx, Fy, Fz; моменти Mx, My, Mz	Вектор навантаження L
Правило обчислення: перехресний добуток	L = A x U

Калібрувальна матриця Aij включає 36 елементів, розташованих у 6 рядках (i=1..6) і 6 стовпцях (j=1..6).
Одиницею вимірювання елементів матриці є Н/(мВ/В) у рядках 1-3 матриці.
Одиницею вимірювання елементів матриці є Нм/(мВ/В) у рядках 4–6 матриці.
Матриця калібрування залежить від властивостей датчика та вимірювання ampліфірник.
Це стосується вимірювання BX8 amplifier і для всіх amplifiers, які вказують вихідні сигнали мосту в мВ/В.
Елементи матриці можна масштабувати в інших одиницях за допомогою спільного множника шляхом множення (використовуючи «скалярний добуток»).
Матриця калібрування обчислює моменти навколо початку базової системи координат.
Початок системи координат знаходиться в точці, де вісь z перетинається з облицьованою поверхнею датчика. 1) Початок і орієнтація осей показані гравіюванням на передній поверхні датчика.

1) Положення початку координат може відрізнятися залежно від типів датчиків 6AXX. Походження задокументовано в калібрувальному листі. Наприклад, вихід 6A68 знаходиться в центрі датчика.

Exampле калібрувальної матриці (6AXX, 6ADF)

	u1 у мВ/В	u2 у мВ/В	u3 у мВ/В	u4 у мВ/В	u5 у мВ/В	u6 у 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 у Н/мВ/В	-321.0	-320.0	-317.3	-321.1	-324.4	-323.9
Mx у Нм / мВ/В	7.8	3.7	-3.8	-7.8	-4.1	4.1
Мій у Нм/мВ/В	-0.4	6.6	6.6	-0.4	-7.0	-7.0
Mz у Нм / мВ/В	-5.2	5.1	-5.1	5.1	-5.0	5.1

Сила в напрямку x обчислюється шляхом множення та підсумовування елементів матриці першого рядка a1j на рядки вектора вихідних сигналів uj.
Fx =
-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

наприкладample: на всіх 6 каналах вимірювання відображається u1 = u2 = u3 = u4 = u5 =u6 = 1.00 мВ/В. Тоді є сила Fx -13.7 Н. Сила в напрямку z обчислюється відповідно шляхом множення та підсумовування третього рядка матриці a3j з вектором зазначеного обсягуtages uj:
Fz =
-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 датчиків 6AXX / 6ADF

При використанні процедури калібрування «Matrix Plus» розраховуються два перехресних добутку: матриця A x U + матриця B x U *

Виміряні значення: вихідні сигнали u1, u2, … u6 на каналах з 1 по 6	вихідні сигнали U
Виміряні значення є вихідними сигналами як змішані продукти: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 каналів 1-6	вихідні сигнали U*
Розраховане значення: сили Fx, Fy, Fz; моменти Mx, My, Mz	Вектор навантаження L.
Правило обчислення: перехресний добуток	L = A x U + B x U*

Exampле калібрувальної матриці “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 у Н/(мВ/В)²	-0.204	-0.628	0.774	-0.337	-3.520	2.345
Fy у Н/(мВ/В)²	-0.251	1.701	-0.107	-2.133	-1.408	1.298
Fz у Н/(мВ/В)²	5.049	-0.990	1.453	3.924	19.55	-18.25
Mx у Нм/(мВ/В)²	-0.015	0.082	-0.055	-0.076	0.192	-0.054
Мій у 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 напрямку x обчислюється шляхом множення та підсумовування матричних елементів A першого рядка a1j з рядками j вектора вихідних сигналів uj плюс матричні елементи B першого рядка a1j з рядками j вектора змішані квадратичні вихідні сигнали:

Example of Fx

Fx =
-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

Example з Fz

Fz =
-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
Увага: Склад змішаних квадратичних членів може змінюватися залежно від датчика.

Зсув початку координат

Сили, які не прикладені в початку системи координат, відображаються індикатором у вигляді моментів Mx, My і Mz на плечі важеля.

Взагалі кажучи, сили прикладаються на відстані z від передньої поверхні датчика. Розташування передачі сили також може бути зміщено в напрямках x і z, якщо потрібно.

Якщо сили діють на відстані x, y або z від початку системи координат і потрібно показати моменти навколо місця передачі сили зсуву, потрібні такі поправки:

Виправлені моменти Mx1, My1, Mz1 після зміщення передачі сили (x, y, z) від початку координат

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

Примітка: Датчик також піддається впливу моментів Mx, My і Mz, при цьому відображаються моменти Mx1, My1 і Mz1. Не можна перевищувати допустимі моменти Mx, My і Mz.

Масштабування калібрувальної матриці

Відносячи елементи матриці до одиниці мВ/В, калібрувальну матрицю можна застосувати до всіх доступних ampліферів.

Калібрувальна матриця з елементами матриці N/V і Nm/V застосовується до вимірювання BSC8 amplifier з вхідною чутливістю 2 мВ / В і вихідним сигналом 5 В з вхідним сигналом 2 мВ / В.

Множення всіх елементів матриці на коефіцієнт 2/5 масштабує матрицю з Н/(мВ/В) і Нм/(мВ/В) для виходу 5 В при вхідній чутливості 2 мВ/В (BSC8).

Шляхом множення всіх елементів матриці на коефіцієнт 3.5/10 матриця масштабується від Н/(мВ/В) і Нм/(мВ/В) для вихідного сигналу 10 В при вхідній чутливості 3.5 мВ/В (BX8 )

Одиницею фактора є (мВ/В)/В
Одиницею елементів вектора навантаження (u1, u2, u3, u4, u5, u6) є об.tages у V

Example of Fx

Аналоговий вихід з BX8, вхідна чутливість 3.5 мВ/В, вихідний сигнал 10В:
Fx =
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)

Матриця 6×12 для датчиків 6AXX

З датчиками 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 можливе використання матриці 6×12 замість матриці 6×6 для компенсації похибок.

Матриця 6 × 12 забезпечує найвищу точність і найменші перехресні перешкоди, і рекомендована для датчиків із силою 50 кН.

У цьому випадку датчики мають загалом 12 вимірювальних каналів і два роз’єми. Кожен роз’єм містить електрично незалежний датчик сили-крутного моменту з 6 сигналами датчика. Кожен з цих роз’ємів під’єднаний до власного вимірювального приладу. ampLifier BX8.

Замість використання матриці 6×12 датчик також можна використовувати виключно з роз’ємом A, або виключно з роз’ємом B, або з обома роз’ємами для резервного вимірювання. У цьому випадку матриця 6×6 постачається для роз’єму A та для роз’єму B. Матриця 6×6 постачається як стандарт.

Синхронізація виміряних даних може здійснюватися, наприклад, за допомогою кабелю синхронізації. для amplifiers з інтерфейсом EtherCat можлива синхронізація через лінії BUS.

Сили Fx, Fy, Fz та моменти Mx, My, Mz розраховуються в програмному забезпеченні BlueDAQ. Там 12 вхідних каналів u1…u12 множаться на матрицю A 6×12, щоб отримати 6 вихідних каналів вектора навантаження L.

Канали роз’єму «A» призначені для каналів 1…6 у програмному забезпеченні BlueDAQ. Канали роз’єму «B» призначені для каналів 7…12 у програмному забезпеченні BlueDAQ.
Після завантаження та активації матриці 6×12 в програмному забезпеченні BlueDAQ сили та моменти відображаються на каналах з 1 по 6.
Канали 7…12 містять необроблені дані роз’єму B і не є актуальними для подальшої оцінки. Ці канали (з позначенням «dummy7») до «dummy12») можуть бути приховані можуть бути приховані. Під час використання матриці 6×12 сили та моменти розраховуються виключно програмним забезпеченням, оскільки воно складається з даних двох окремих вимірювань. ampліферів.

Порада: У разі використання програмного забезпечення BlueDAQ конфігурацію та підключення до матриці 6×12 можна виконати за допомогою «Зберегти сеанс». і натиснуто «Відкрита сесія». так що конфігурацію датчика та каналу потрібно виконати лише один раз.

Матриця жорсткості

Example матриці жорсткості

6A130 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	фікс
3750 кН	0,0	0,0	0,0	505,2 кНм	0,0	phiy
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 кНм	фіз

При навантаженні 5 кН у напрямку х, зміщення 5 / 93.8 мм = 0.053 мм у напрямку х, а скручування 5 кН / 3750 кН = 0.00133 рад призводить до y-напрямку.
При навантаженні 15 кН у напрямку z, зміщення 15 / 387.9 мм = 0.039 мм у напрямку z (без скручування).
Коли Mx 500 Нм, скручування 0,5 кНм / 505,2 кНм = 0.00099 рад призводить до осі x, а зміщення від 0,5 кНм / -3750 кН = -0,000133 м = -0,133 мм.
При навантаженні з Mz 500 Нм результатом скручування є 0,5 кНм / 343.4 кНм = 0.00146 рад навколо осі z (і без зсуву).

Матриця калібрування для датчиків 5AR

Датчики типу 5ARдозволяють вимірювати силу Fz і моменти Mx і My.
Датчики 5AR можна використовувати для відображення 3 ортогональних сил Fx, Fy і Fz, коли виміряні крутні моменти поділені на плече z важеля (відстань прикладання сили Fx, Fy від початку системи координат).

	розділ 1	розділ 2	розділ 3	розділ 4
Fz у Н/мВ/В	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx у Нм / мВ/В	0,00	-1,30	0,00	1,30
Мій у Нм/мВ/В	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Сила в напрямку z обчислюється множенням і підсумовуванням елементів матриці першого рядка A1J з лініями вектора вихідних сигналів uj

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

Example: на всіх 6 вимірювальних каналах відображається u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 мВ/В. Потім прикладіть силу Fz до 400 Н.

Калібрувальна матриця А датчика 5AR має розміри 4х. 4
Вектор u вихідних сигналів вимірювання amplifier має розміри 4 х. 1 Вектор результату (Fz, Mx, My, H) має розмірність 4 x. 1 На виходах ch1, ch2 і ch3 після застосування калібрувальної матриці відображаються сила Fz і моменти Mx і My. На виході каналу 4 H постійно відображається 0 В четвертим рядком.

Введення датчика в експлуатацію

Програмне забезпечення BlueDAQ використовується для відображення виміряних сил і моментів. Програмне забезпечення BlueDAQ і відповідні посібники можна завантажити з webсайт.

Крок	опис
1	Встановлення програмного забезпечення Blue DAQ
2	Підключіть вимірювання amplifier BX8 через порт USB; Підключіть датчик 6AXX до вимірювача amplifier. Увімкніть вимірювання ampліфірник.
3	Скопіюйте каталог із калібрувальною матрицею (входить у комплект поставки USB-накопичувач) на відповідний диск і шлях.
4	Запустіть програмне забезпечення Blue DAQ
5	Головне вікно: кнопка Додати канал; Виберіть тип пристрою: BX8 Виберіть інтерфейс: напрample COM3 Виберіть канали з 1 по 6, щоб відкрити кнопку підключення
6	Головне вікно: Кнопка Спеціальний датчик Виберіть шестиосьовий датчик
7	Вікно «Налаштування шестиосьового датчика: кнопка Додати датчик
8	a) Кнопка Змінити каталог Виберіть каталог за допомогою files Serial number.dat і Serial number. Матриця. b) Кнопка Виберіть датчик і виберіть Серійний номер c) Кнопка Автоматичне перейменування каналів г) при необхідності. Виберіть переміщення точки прикладання сили. e) Кнопка OK Увімкнути цей датчик
9C	Виберіть вікно Recorder Yt, почніть вимірювання;

Введення в експлуатацію датчика 6×12

При введенні в експлуатацію датчика 6×12 канали з 1 по 6 вимірювання amplifier на роз’ємі «A» повинен бути призначений компонентам 1-6.

Канали 7…12 вимірювання amplifier на роз’ємі «B» призначені компонентам 7–12.

Під час використання кабелю синхронізації 25-контактні роз’єми SUB-D (штекер) на задній панелі amplifier підключені до кабелю синхронізації.

Кабель синхронізації з'єднує порти №. 16 вимірювання ampліфікатори A і B один з одним.

для amplifier Порт 16 налаштовано як вихід для функції master, for amplifier Bport 16 налаштовано як вхід для функції slave.

Параметри можна знайти в розділі «Пристрій» Додаткові параметри» Dig-IO.

Підказка: конфігурація частоти даних повинна виконуватися як на «Master», так і на «Slave». Частота вимірювання ведучого пристрою ніколи не повинна бути вищою за частоту вимірювання веденого пристрою.