Giao diện 6AXX Hướng dẫn sử dụng cảm biến đa thành phần

Bộ cảm biến đa thành phần 6AXX bao gồm sáu cảm biến lực độc lập được trang bị đồng hồ đo biến dạng. Sử dụng sáu tín hiệu cảm biến, một quy tắc tính toán được áp dụng để tính toán các lực bên trong các trục ba không gian và ba mô men xung quanh chúng. Phạm vi đo của cảm biến đa thành phần được xác định:

bởi phạm vi đo lường của sáu cảm biến lực độc lập, và
bằng cách sắp xếp hình học của sáu cảm biến lực hoặc thông qua đường kính của cảm biến.

Các tín hiệu riêng lẻ từ sáu cảm biến lực không thể được liên kết trực tiếp với lực hoặc thời điểm cụ thể bằng cách nhân với hệ số tỷ lệ.

Quy tắc tính toán có thể được mô tả chính xác bằng thuật ngữ toán học bằng tích chéo từ ma trận hiệu chuẩn với vectơ của sáu tín hiệu cảm biến.

Cách tiếp cận chức năng này có lợi ích sautagđó là:

Độ cứng đặc biệt cao,

Đặc biệt hiệu quả tách sáu thành phần ("nói chuyện chéo thấp").

Ma trận hiệu chuẩn

Ma trận hiệu chuẩn A mô tả kết nối giữa các tín hiệu đầu ra được chỉ định U của phép đo ampbộ đệm trên các kênh từ 1 đến 6 (u1, u2, u3, u4, u5, u6) và các thành phần từ 1 đến 6 (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) của vectơ tải trọng L.

Giá trị đo: tín hiệu đầu ra u1, u2,… u6 trên kênh 1 đến 6	tín hiệu đầu ra U
Giá trị tính toán: các lực Fx, Fy, Fz; khoảnh khắc Mx, My, Mz	Tải vectơ L
Quy tắc tính toán: Sản phẩm chéo	L = A x U

Ma trận hiệu chuẩn Aij bao gồm 36 phần tử, được sắp xếp thành 6 hàng (i = 1..6) và 6 cột (j = 1..6).
Đơn vị của các phần tử ma trận là N / (mV / V) trong các hàng từ 1 đến 3 của ma trận.
Đơn vị của các phần tử ma trận là Nm / (mV / V) trong các hàng từ 4 đến 6 của ma trận.
Ma trận hiệu chuẩn phụ thuộc vào các đặc tính của cảm biến và của phép đo ampchất lót.
Nó áp dụng cho phép đo BX8 amplifier và cho tất cả ampbộ khuếch đại, cho biết tín hiệu đầu ra cầu tính bằng mV / V.
Các phần tử ma trận có thể được đổi tỷ lệ theo các đơn vị khác bằng một nhân tử chung thông qua phép nhân (sử dụng “tích vô hướng”).
Ma trận hiệu chuẩn tính toán các mômen xung quanh gốc của hệ tọa độ cơ bản.
Gốc của hệ tọa độ nằm tại điểm mà trục z giao với bề mặt tiếp xúc của cảm biến. 1) Nguồn gốc và hướng của các trục được thể hiện bằng một hình khắc trên bề mặt đối diện của cảm biến.

1) Vị trí xuất xứ có thể thay đổi với các loại cảm biến 6AXX khác nhau. Nguồn gốc được ghi trong bảng hiệu chuẩn. EG điểm gốc của 6A68 nằm ở trung tâm của cảm biến.

Example của ma trận hiệu chuẩn (6AXX, 6ADF)

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

Lực theo hướng x được tính bằng cách nhân và tổng cộng của phần tử ma trận đối với hàng đầu tiên a1j với các hàng của vectơ của tín hiệu đầu ra 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

Ví dụample: trên cả 6 kênh đo đều hiển thị u1 = u2 = u3 = u4 = u5 = u6 = 1.00mV / V. Khi đó, có một lực Fx là -13.7 N. Lực theo phương z được tính toán tương ứng bằng cách nhân và tính tổng bậc ba của ma trận a3j với vectơ vol đã chỉ rataglà bạn:
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 cho cảm biến 6AXX / 6ADF

Khi sử dụng quy trình hiệu chuẩn “Matrix Plus”, hai tích chéo được tính: ma trận A x U + ma trận B x U *

Các giá trị đo được: tín hiệu đầu ra u1, u2,… u6 ở kênh 1 đến 6	tín hiệu đầu ra U
Các giá trị đo được là các tín hiệu đầu ra dưới dạng các sản phẩm hỗn hợp: u1u2, u1u3, u1u4, u1u5, u1u6, u2u3 của các kênh từ 1 đến 6	tín hiệu đầu ra U*
Giá trị được tính toán: Lực Fx, Fy, Fz; Moments Mx, My, Mz	Tải vectơ L.
Quy tắc tính toán: Sản phẩm chéo	L = A x U + B x Ư *

Example của ma trận hiệu chuẩn “B”

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

Lực theo phương x được tính bằng cách nhân và tổng các phần tử ma trận A của hàng đầu tiên a1j với các hàng j của vectơ của tín hiệu đầu ra uj cộng với các phần tử ma trận B của hàng đầu tiên a1j với các hàng j của vectơ của các tín hiệu đầu ra theo phương thức hỗn hợp:

Example của 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 của 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
Chú ý: Thành phần của các số hạng bậc hai hỗn hợp có thể thay đổi tùy thuộc vào cảm biến.

Sự bù đắp của nguồn gốc

Các lực không tác dụng vào gốc của hệ tọa độ được thể hiện bằng bộ phản lực dưới dạng mômen Mx, My và Mz dựa trên cánh tay đòn.

Nói chung, các lực được tác dụng ở khoảng cách z từ bề mặt đối diện của cảm biến. Vị trí của sự truyền lực cũng có thể bị dịch chuyển theo các hướng x- và z theo yêu cầu.

Nếu các lực được tác dụng tại khoảng cách x, y hoặc z tính từ gốc của hệ tọa độ và các chuyển động xung quanh vị trí truyền lực bù cần được thể hiện, thì cần có các hiệu chỉnh sau:

Các mômen hiệu chỉnh Mx1, My1, Mz1 sau khi dịch chuyển lực (x, y, z) so với điểm gốc

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

Ghi chú: Cảm biến cũng được hiển thị với các khoảnh khắc Mx, My và Mz, với các khoảnh khắc Mx1, My1 và Mz1 được hiển thị. Các khoảnh khắc cho phép Mx, My và Mz không được vượt quá.

Chia tỷ lệ của ma trận hiệu chuẩn

Bằng cách quy các phần tử ma trận về đơn vị mV / V, ma trận hiệu chuẩn có thể được áp dụng cho ampngười nói dối.

Ma trận hiệu chuẩn với các phần tử ma trận N / V và Nm / V áp dụng cho phép đo BSC8 ampbộ lifier với độ nhạy đầu vào là 2 mV / V và tín hiệu đầu ra là 5V với tín hiệu đầu vào 2mV / V.

Phép nhân tất cả các phần tử của ma trận với hệ số 2/5 sẽ chia tỷ lệ ma trận từ N / (mV / V) và Nm / (mV / V) cho đầu ra là 5V ở độ nhạy đầu vào là 2 mV / V (BSC8).

Bằng cách nhân tất cả các phần tử ma trận với hệ số 3.5 / 10, Ma trận được chia tỷ lệ từ N / (mV / V) và Nm / (mV / V) để có tín hiệu đầu ra 10V ở độ nhạy đầu vào 3.5 mV / V (BX8 )

Đơn vị của hệ số là (mV / V) / V
Đơn vị của các phần tử của vectơ tải (u1, u2, u3, u4, u5, u6) là voltages trong V

Example của Fx

Đầu ra tương tự với BX8, độ nhạy đầu vào 3.5 mV / V, tín hiệu đầu ra 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)

Ma trận 6 × 12 cho cảm biến 6AXX

Với các cảm biến 6A150, 6A175, 6A225, 6A300 có thể sử dụng ma trận 6 × 12 thay vì ma trận a6x6 để bù lỗi.

Ma trận 6 × 12 cung cấp độ chính xác cao nhất và nhiễu xuyên âm thấp nhất và được khuyến nghị cho các cảm biến từ lực 50kN.

Trong trường hợp này, các cảm biến có tổng cộng 12 kênh đo và hai đầu nối. Mỗi đầu nối chứa một cảm biến lực-mô-men xoắn độc lập về điện với 6 tín hiệu cảm biến. Mỗi đầu nối này được kết nối với thiết bị đo riêng của nó. ampchất lót BX8.

Thay vì sử dụng ma trận 6 × 12, cảm biến cũng có thể được sử dụng riêng với đầu nối A, đặc biệt với đầu nối B hoặc với cả hai đầu nối để đo dự phòng. Trong trường hợp này, ma trận 6 × 6 được cung cấp cho đầu nối A và cho đầu nối B. Ma trận 6 × 6 được cung cấp làm tiêu chuẩn.

Việc đồng bộ hóa dữ liệu đo có thể được ví dụ với sự trợ giúp của cáp đồng bộ hóa. Vì ampcó thể đồng bộ hóa thông qua các đường BUS với giao diện EtherCat.

Các lực Fx, Fy, Fz và các mômen Mx, My, Mz được tính toán trong phần mềm BlueDAQ. Ở đó 12 kênh đầu vào u1… u12 được nhân với ma trận A 6 × 12 để có 6 kênh đầu ra của véc tơ tải L.

Các kênh của đầu nối “A” được gán cho các kênh 1… 6 trong phần mềm BlueDAQ .. Các kênh của đầu nối “B” được gán cho các kênh 7… 12 trong phần mềm BlueDAQ.
Sau khi tải và kích hoạt ma trận 6 × 12 trong phần mềm BlueDAQ, các lực và mômen được hiển thị trên các kênh từ 1 đến 6.
Các kênh 7… 12 chứa dữ liệu thô của đầu nối B và không có liên quan để đánh giá thêm. Có thể ẩn các kênh này (với ký hiệu “dummy7”) đến “dummy12”) có thể được ẩn Khi sử dụng ma trận 6 × 12, các lực và mômen được tính toán riêng bằng phần mềm, vì nó bao gồm dữ liệu từ hai phép đo riêng biệt ampngười nói dối.

Mẹo: Khi sử dụng phần mềm BlueDAQ, việc cấu hình và liên kết với ma trận 6 × 12 có thể được thực hiện bằng “Lưu phiên”. và “Phiên mở” được nhấn. để cấu hình cảm biến và kênh chỉ phải được thực hiện một lần.

Ma trận độ cứng

Example của ma trận độ cứng

6A130 5kN / 500Nm

Fx	Fy	Fz	Mx	My	Mz
93,8kN/mmXNUMX	0,0	0,0	0,0	3750kN	0,0	Ux
0,0	93,8kN/mmXNUMX	0,0	-3750 kN	0,0	0,0	Uy
0,0	0,0	387,9kN/mmXNUMX	0,0	0,0	0,0	Uz
0,0	-3750 kN	0,0	505,2 kNm	0,0	0,0	phix
3750kN	0,0	0,0	0,0	505,2 kNm	0,0	lừa đảo
0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	343,4 kNm	phiz

Khi được tải 5kN theo phương x thì chuyển động theo phương x là 5 / 93.8 mm = 0.053 mm và chuyển động xoắn 5 kN / 3750 kN = 0.00133 rad theo phương y.
Khi chịu tải 15kN theo phương z, dịch chuyển 15/387.9 mm = 0.039 mm theo phương z (và không xoắn).
Khi Mx 500 Nm, một lực xoắn 0,5kNm / 505,2kNm = 0.00099 rad dẫn đến trục x và dịch chuyển từ 0,5kNm / -3750 kN = -0,000133m = -0,133mm.
Khi được tải với Mz 500Nm, kết quả xoắn là 0,5kNm / 343.4 kNm = 0.00146 rad quanh trục z (và không có dịch chuyển).

Ma trận hiệu chuẩn cho cảm biến 5AR

Các cảm biến của loại 5 Cho phép đo lực Fz và các khoảnh khắc Mxand My.
Các cảm biến 5AR có thể được sử dụng để hiển thị 3 lực trực giao Fx, Fy và Fz, khi các mômen đo được chia cho cánh tay đòn z (khoảng cách tác dụng lực Fx, Fy của gốc hệ tọa độ).

	ch1	ch2	ch3	ch4
Fz tính bằng N / mV / V	100,00	100,00	100,00	100,00
Mx tính bằng Nm / mV / V	0,00	-1,30	0,00	1,30
Của tôi tính bằng Nm / mV / V	1,30	0,00	-1,30	0,00
H	0,00	0,00	0,00	0,00

Lực theo hướng z được tính bằng cách nhân và tổng các phần tử ma trận của A1J đầu tiên với các dòng của kết quả của kết quả đầu ra uj

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

Example: trên cả 6 kênh đo hiển thị là u1 = u2 = u3 = u4 = 1.00 mV / V. Khi đó lực Fz kết quả là 400 N.

Ma trận hiệu chuẩn A của cảm biến 5AR có kích thước 4 x. 4
Vectơ u của tín hiệu đầu ra của phép đo amplifier có kích thước 4 x. 1 Vectơ kết quả (Fz, Mx, My, H) có số chiều là 4 x. 1 Tại các đầu ra của ch1, ch2 và ch3 sau khi áp dụng ma trận hiệu chuẩn, lực Fz và các mômen Mx và My được hiển thị. Trên kênh 4 đầu ra H liên tục hiển thị 0V ở dòng thứ tư.

Vận hành cảm biến

Phần mềm BlueDAQ được sử dụng để hiển thị các lực và mômen đo được. BlueDAQsoftware và các sách hướng dẫn liên quan có thể được tải xuống từ webđịa điểm.

Bước chân	Sự miêu tả
1	Cài đặt phần mềm Blue DAQ
2	Kết nối máy đo ampbộ lifier BX8 qua cổng USB; Kết nối cảm biến 6AXX với thiết bị đo ampchất lót. Bật đo ampchất lót.
3	Sao chép thư mục với ma trận hiệu chuẩn (thanh USB đi kèm) vào ổ đĩa và đường dẫn phù hợp.
4	Khởi động phần mềm Blue DAQ
5	Cửa sổ chính: Nút Thêm Kênh; Chọn loại thiết bị: BX8 Chọn giao diện: cho người yêu cũample COM3Chọn kênh 1 đến 6 để mở Kết nối nút
6	Cửa sổ chính: Nút Cảm biến Đặc biệt Chọn cảm biến sáu trục
7	Cửa sổ “Cài đặt cảm biến sáu trục: Nút Thêm cảm biến
8	a) Nút Thay đổi Dir Chọn thư mục có files Số sê-ri. dat và Số sê-ri. Ma trận. b) Nút Chọn Cảm biến và chọn Số sê-ri c) Nút Tự động đổi tên kênh d) nếu cần thiết. Chọn độ dời của điểm tác dụng lực. e) Nút OK Bật cảm biến này
9C	Chọn cửa sổ Recorder Yt ”, bắt đầu đo;

Vận hành cảm biến 6 × 12

Khi vận hành cảm biến 6 × 12, các kênh từ 1 đến 6 của phép đo ampbộ điều chỉnh atconnector “A” phải được chỉ định cho các thành phần từ 1 đến 6.

Các kênh 7… 12 của phép đo ampbộ đệm ở đầu nối “B” được chỉ định cho các thành phần từ 7 đến 12.

Khi sử dụng cáp đồng bộ hóa, các đầu nối 25 chân SUB-D cái (đực) ở mặt sau của ampbộ lót được kết nối với cáp đồng bộ hóa.

Cáp đồng bộ kết nối các cổng không. 16 của phép đo ampbổ ngữ A và Bwith nhau.

Vì ampbộ lifier Một cổng 16 được định cấu hình làm đầu ra cho chức năng như cái chính, cho amplifier Bport 16 được cấu hình làm đầu vào cho chức năng với tư cách là nô lệ.

Các cài đặt có thể được tìm thấy trong "Thiết bị" Cài đặt nâng cao "Dig-IO.

Gợi ý: Việc cấu hình tần số dữ liệu phải được thực hiện ở “Master” cũng như ở “Slave”. Tần số đo của thiết bị chính không bao giờ được cao hơn tần số đo của tần số phụ.