Sensor de força multiaxial: três forças ou seis componentes?

A seleção de um sensor de força multiaxial começa pela lista de grandezas que o ensaio precisa informar. Três componentes de força descrevem Fx, Fy e Fz. Elas não medem de forma independente os três momentos Mx, My e Mz. Antes de comparar a capacidade ou o diâmetro externo, determine se a tarefa exige apenas forças direcionais ou uma medição completa de forças e momentos.

Confirme as componentes que o ensaio precisa medir

Os valores nominais de três eixos acima mantêm a notação em kg e t do catálogo. Registre as unidades de engenharia acordadas na configuração de calibração e aquisição. Um rótulo que descreve o sensor como miniatura ou multidimensional não basta para estabelecer quais componentes de força e momento estão disponíveis; use a documentação real dos canais e eixos. Para o MV-LC0241, um dos conjuntos publicados combina Fx/Fy de 2 kN, Fz de 10 kN e Mx/My/Mz de 150 N m. Esses valores pertencem ao mesmo conjunto; não são limites que possam ser combinados livremente com os de outra versão.

Uma única leitura de força e um braço de alavanca conhecido só permitem calcular um momento nas condições geométricas de carregamento assumidas. Isso não transforma um dispositivo de três canais em um sistema independente de medição de seis componentes. Se outras forças ou binários puderem atuar no dispositivo, use uma configuração de medição capaz de distingui-los.

Selecione pelas cargas simultâneas, não pelo maior número de uma tabela

Liste a componente máxima esperada em cada eixo para cada caso de operação, incluindo o peso do dispositivo e a aplicação de força fora do centro. O momento produzido por uma carga deslocada continua atuando mecanicamente em um sensor de três eixos, mesmo quando o instrumento não o informa.

Não suponha que todos os eixos possam receber suas cargas máximas individuais ao mesmo tempo. Obtenha os limites de carga combinada e os momentos permitidos para o sensor exato. Quando esses limites não estão publicados, eles continuam sendo um requisito de seleção em aberto, não uma autorização para aplicar simultaneamente todos os valores nominais do catálogo.

Escolha a capacidade considerando também o menor sinal útil. Uma pré-carga axial elevada e uma força lateral pequena podem exigir ganhos diferentes nos canais. Especifique o incremento exigido e a faixa útil para cada componente, em vez de copiar uma única meta de exatidão ou resolução para todos os eixos.

A sensibilidade dos canais faz parte da configuração

A documentação de referência do MV-LC0242 indica uma sensibilidade nominal de 2,0 mV/V para Fx e Fy, mas de 1,2 mV/V para Fz. Com uma excitação ilustrativa de 5 V, esses valores correspondem a variações nominais do sinal de fundo de escala de 10 mV e 6 mV. Portanto, um único fator de escala comum já estaria incorreto, mesmo antes de considerar as diferentes capacidades dos eixos.

A documentação de referência do MV-LC0240 lista uma sensibilidade nominal de 1 mV/V nos três canais de força. A referência publicada de interferência entre canais é de 2% F.S.; isso não comprova que os efeitos entre eixos possam ser ignorados em qualquer dispositivo. Confirme os dados de calibração aplicáveis e como o instrumento de leitura selecionado trata a interação entre os canais.

Obtenha a identificação dos canais, os requisitos de excitação, os coeficientes de calibração e qualquer matriz de compensação fornecida. Determine se o condicionador já aplica a compensação ou se ela deve ser aplicada no software. Aplicá-la duas vezes, omiti-la ou usar coeficientes de outro número de série pode tornar incorretos dados aparentemente plausíveis.

Verifique as coordenadas com cargas físicas

Defina os eixos do sensor no desenho do dispositivo e registre sua relação com as coordenadas da máquina ou do ensaio. A orientação do conector, por si só, não define suficientemente a convenção dos eixos. Aplique uma força conhecida em uma direção identificada e verifique o sinal e a distribuição das componentes antes de executar o ensaio normal.

Na medição de seis componentes, importam tanto a orientação das coordenadas quanto o ponto em relação ao qual os momentos são informados. Deslocar esse ponto altera os valores dos momentos, mesmo que a carga física não mude. Mantenha disponíveis as cargas referidas à origem do sensor para verificar os limites mecânicos; mudar a origem no software não elimina a carga sobre o sensor.

Valide os canais individuais e casos representativos de cargas combinadas usando um método de referência acordado. Registre as respostas indesejadas nos outros canais, em vez de verificar apenas o eixo pretendido. Uma verificação de calibração em um eixo não demonstra que toda a medição multidirecional esteja correta.

Dúvidas ao especificar um ensaio direcional

Q1. São aceitáveis amplificadores separados para os diferentes eixos?

Podem ser, se sua excitação, seu ganho e sua temporização forem adequados ao sensor e ao ensaio. Para cargas variáveis, verifique se os valores combinados em um único vetor correspondem ao mesmo intervalo de tempo. Canais filtrados ou atrasados de forma independente podem distorcer a direção aparente durante um transiente.

Q2. O que deve ser enviado na consulta sobre o modelo?

Informe as componentes necessárias, as cargas por eixo, os casos de carga simultânea, o desenho do dispositivo, o ponto de aplicação da carga, os incrementos exigidos e a frequência de registro. Inclua o equipamento de aquisição proposto pela página de consultas da METRAVON. Para o punho de um robô, use também o guia de integração em robôs para avaliar os deslocamentos da ferramenta em relação à referência e os requisitos do controlador.

Resumo

Escolha as componentes medidas antes de escolher a capacidade. Mantenha a faixa, a sensibilidade e a calibração de cada eixo associadas ao canal correto e verifique as cargas combinadas e as coordenadas no dispositivo montado. Essas verificações distinguem dados direcionais úteis de leituras cuja direção, sinal e relação entre canais não foram verificados.