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動態扭矩傳感器

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多維力傳感器是什么原理的?

2020-03-28 13:47:39

多維力傳感器是基于應變電橋原理的由多組應變計構成的多維力力矩測量傳感器;

其結構體是由三組或多組彈性應變梁構成的一體加工的整體,在每個應變梁上貼有一組或多組應變計,其中包含金屬箔應變計和硅應變計;作為一個整體,傳感器在某一個方向受力時其所有彈性梁上的多組應變計均有輸出,這樣我們會得到六組應變計輸出信號,而這里的六組應變計輸出并不能簡單理解為一組信號輸出對應某單一加載的物理量,而是通過出廠之前標定的六維矩陣來進行解耦運算來得出每個方向對應的力或力矩。

在某些場合,不需要測量完整的六個力和力矩分量而只需要測量其中某幾個分量,因此,就有了二、三、四、五維的多維力傳感器,其中每一種傳感器都可能包含有多種組合形式。 多維力傳感器與單軸力傳感器比較,除了要解決對所測力分量敏感的單調性和一致性問題外,還要解決因結構加工和工藝誤差引起的維間(軸間)干擾問題、動靜態標定問題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現等。我們已經徹底解決了多維力傳感器研究中的科學問題,如彈性體的結構設計、力學性能評估、矢量解耦算法等,也掌握了核心制造技術,具有從宏觀機械到微機械的設計加工能力。產品覆蓋了二維到六維的全系列多維傳感器,量程范圍從幾百克力到幾十噸,并獲得彈性體結構和矢量解耦電路等方面多項專利技術。 多維力傳感器廣泛應用于機器人手指、手爪研究;機器人外科手術研究;指力研究;牙齒研究;力反饋;剎車檢測;精密裝配、切削;復原研究;整形外科研究;產品測試;觸覺反饋;示教學習。行業覆蓋了機器人、汽車制造、自動化流水線裝配、生物力學、航空航天、輕紡工業等領域。

多維力傳感器

多維力傳感器 - 結構類別

三維力傳感器能同時檢測三維空間的三個力信息(Fx、Fy、Fz),通過它控制系統不但能檢測和控制機器人手爪取物體的握力,而且還可以檢測抓物體的重量,以及在抓取操作過程中是否有滑動、振動等。三維指力傳感器有側裝和頂裝式兩種,側裝式三維力指力傳感器一般用于二指的機器人夾持器,頂裝式三維指力傳感器一般用于機器人多指靈巧手。 六維力傳感器是智能機器人重要的傳感器,它能同時檢測三維空間(笛卡爾坐標系)的全力信息,即三個力分量和三個力矩分量。 本產品廣泛應用于精密裝配,自動磨削、輪廓跟蹤、雙手協調、零力示教等作業中,在航空、航天及機械加工,汽車等行業中有廣泛的應用。 傳感器彈性體采用專利結構,靈敏度高、剛性好、維間耦合小、有機械過載保護功能。綜合解耦橋路信號綜合為三維空間的六個分量,可直接用于力控制。采用標準串口和并口輸入輸出。產品既可與控制計算機組成兩級計算機系統,也可聯接終端,構成獨立的測試裝置。

多維力傳感器

多維力傳感器 - 傳感器選型

傳感器被喻為電子衡器的心臟,它的性能在很大程度上決定了電子衡器的準確度和穩定性。在設計電子衡器時,經常要遇到如何選用傳感器的問題。 稱重傳感器實際上是一種將質量信號轉變為可測量的電信號輸出的裝置。用傳感器應先要考慮傳感器所處的實際工作環境,這點對正確選用傳感器至關重要,它關系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命,乃至整個衡器的可靠性和安全性。 環境給傳感器造成的影響主要有以下幾個方面:

(1)高溫環境對傳感器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內應力發生結構變化等問題。對于高溫環境下工作的傳感器常采用耐高溫傳感器;另外,必須加有隔熱、水冷或氣冷等裝置。

(2)粉塵、潮濕對傳感器造成短路的影響。在此環境條件下應選用密閉性很高的傳感器。不同的傳感器其密封的方式是不同的,其密閉性存在著很大差異。 常見的密封有密封膠充填或涂覆;橡膠墊機械緊固密封;焊接(氬弧焊、等離子束焊)和抽真空充氮密封。 從密封效果來看,焊接密封,充填涂覆密封膠為量差。對于室內干凈、干燥環境下工作的傳感器,可選擇涂膠密封的傳感器,而對于一些在潮濕、粉塵性較高的環境下工作的傳感器,應選擇膜片熱套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的傳感器。

(3)在腐蝕性較高的環境下,如潮濕、酸性對傳感器造成彈性體受損或產生短路等影響,應選擇外表面進行過噴塑或不銹鋼外罩,抗腐蝕性能好且密閉性好的傳感器。

(4)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響。在此情況下,應對傳感器的屏蔽性進行嚴格檢查,看其是否具有良好的抗電磁能力。

(5)易燃、易爆不僅對傳感器造成徹底性的損害,而且還給其它設備和人身安全造成很大的威脅。因此,在易燃、易爆環境下工作的傳感器對防爆性能提出了更高的要求:在易燃、易爆環境下必須選用防爆傳感器,這種傳感器的密封外罩不僅要考慮其密閉性,還要考慮到防爆強度,以及電纜線引出頭的防水、防潮、防爆性等。


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