舟山優(yōu)質(zhì)多分量測(cè)力平臺(tái)價(jià)格
發(fā)布時(shí)間：2022-07-14 01:20:52
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國(guó)外的一些六維力傳感器的校準(zhǔn)方法，只是一份短短的讀書(shū)筆記。真正的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理過(guò)程其實(shí)很復(fù)雜，通常需要用到小二乘法，還有一些數(shù)據(jù)處理的技巧。在多元回歸過(guò)程中有很多成熟的代碼或者軟件可以幫助完成。在校準(zhǔn)過(guò)程中，所施加的載荷F是已知的，而信號(hào)Ri是通過(guò)高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的，ε是誤差項(xiàng)。對(duì)于六分量的力傳感器，有36個(gè)一次項(xiàng)系數(shù)，還有126個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)。當(dāng)然，這些系數(shù)的獲取是受到校準(zhǔn)設(shè)備的限制的，而校準(zhǔn)誤差的大小與校準(zhǔn)系統(tǒng)的不確定度也有很大關(guān)系。
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得益于成熟的傳感器解決方案，全新設(shè)計(jì)和智能軟件，我們實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人可以觸摸并“感覺(jué)得到”這一技術(shù)。在機(jī)器人技術(shù)中，視覺(jué)和觸覺(jué)是互補(bǔ)的方式。由此業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，觸摸感應(yīng)將如視覺(jué)技術(shù)一樣，很快加入到主流的機(jī)器人應(yīng)用。在機(jī)械加工，如磨削，去毛刺，打磨和拋光中，讓機(jī)器人來(lái)完成這些工作曾經(jīng)是非常復(fù)雜的，你需要根據(jù)空間體積進(jìn)行大量的編程，而且也需要花費(fèi)大量時(shí)間來(lái)進(jìn)行糾錯(cuò)。但是集成了多維力覺(jué)傳感器后，利用傳感器的路徑記錄功能，操作員可以簡(jiǎn)單地抓住臂端裝置并進(jìn)行預(yù)期的移動(dòng)。傳感器記錄操作員施加的力和方向，然后機(jī)器人就可以重復(fù)操作員的動(dòng)作。這將極大地提高工作效率，同時(shí)將有助于保障操作工人的安全。
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在校準(zhǔn)配套的系統(tǒng)里，甚至還有成熟的軟件直接得到校準(zhǔn)結(jié)果，校準(zhǔn)人員只需要點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就可以完成校準(zhǔn)。但是作為一名合格的力傳感工程師應(yīng)該從根源上了解背景知識(shí)，這樣才能處理校準(zhǔn)過(guò)程中的問(wèn)題，并且不斷改進(jìn)校準(zhǔn)質(zhì)量。多分量力傳感器校準(zhǔn)是為了獲得信號(hào)與力的對(duì)應(yīng)關(guān)系。校準(zhǔn)過(guò)程可以表達(dá)成二次多項(xiàng)式的形式。可以發(fā)現(xiàn)，這種表達(dá)方式與國(guó)內(nèi)教科書(shū)上的不太一樣，我們通常是將力F放在等號(hào)的左邊。就校準(zhǔn)過(guò)程來(lái)講，這種表達(dá)似乎更加合理，那是因?yàn)槭┘恿舜_定的力，而得到了信號(hào)。
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為了提高校準(zhǔn)效率，德國(guó)達(dá)姆施塔特工業(yè)大學(xué)的Ewald等研制了全自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)（一代）。多維力傳感器系統(tǒng)大大提高了校準(zhǔn)的加載效率，但是該校準(zhǔn)設(shè)備方案實(shí)現(xiàn)起來(lái)很復(fù)雜，由于采用了力發(fā)生器和力傳感器的組合來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，加載的方向性、系統(tǒng)誤差等很大程度上取決于各種傳感器，因此從某種程度上增加了系統(tǒng)誤差。目前ETW采用了這種校準(zhǔn)系統(tǒng)（二維力傳感器），在一代校準(zhǔn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了很多改進(jìn)。上個(gè)世紀(jì)40年代，一些加載方法和載荷表就開(kāi)始應(yīng)用于多分量天平的校準(zhǔn)過(guò)程。NASA蘭利研究中心Langley Research Center (LaRC)從1940年開(kāi)始廣泛應(yīng)用的是單元載荷表One Factor At The Time Table (OFAT)，很多機(jī)構(gòu)目前仍然還在使用這種加載方式。對(duì)于六自由度校準(zhǔn)設(shè)備，OFAT方法從施加純凈的單分量載荷開(kāi)始（253次實(shí)際加載卸載），然后再施加15組組合載荷（兩個(gè)分量的組合，481次實(shí)際加載卸載），可能大約需要6至8周時(shí)間。然而對(duì)于四自由度的校準(zhǔn)設(shè)備很多組合載荷無(wú)法實(shí)現(xiàn)，加載點(diǎn)數(shù)被大大減少了。
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接上一章，我們繼續(xù)探討選擇合適的傳感器的幾個(gè)需要考慮的因素尺寸、重量、防護(hù)等級(jí)、過(guò)載范圍、耦合。尺寸：六分量傳感器外形為圓形，需要考慮的尺寸是.大外徑和.大高度，在部分使用場(chǎng)景中，由于空間限制，需要選用合適尺寸的傳感器，同時(shí)，傳感器的尺寸對(duì)重量有很大影響。重量：由于材質(zhì)不同，同樣尺寸的傳感器，重量可能相差幾倍。常用的傳感器材質(zhì)有鋁合金、合金鋼、鈦合金，合金的標(biāo)號(hào)不同，性能也會(huì)有差異。防護(hù)等級(jí)：確定好使用環(huán)境，選擇滿足條件的防護(hù)等級(jí)即可。DMI六分量傳感器默認(rèn)防護(hù)等級(jí)IP65，更高要求可根據(jù)客戶要求定制。過(guò)載范圍：DMI六分量傳感器的過(guò)載一般在3倍以上，超過(guò)量程100%以后的測(cè)量數(shù)值會(huì)有一定誤差，不能保證精度。這個(gè)指標(biāo)一般情況下不需要特別關(guān)注。耦合：耦合或者叫串?dāng)_，是指在一個(gè)方向加載時(shí)，對(duì)另一個(gè)方向輸出的影響。國(guó)際上少數(shù)廠家耦合可以做到1%以內(nèi)，國(guó)產(chǎn)廠家的耦合值一般在2-3%，DMI六分力傳感器耦合值達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可控制在1%以內(nèi)。
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傳感器的結(jié)構(gòu)，一定水平上可避免干擾的引入，可有如下途徑：將信號(hào)處置電路與傳感器的敏感元件做成一個(gè)整體，即一體化。這樣，需傳輸?shù)男盘?hào)增強(qiáng)，提高了抗干擾能力。同時(shí)，因?yàn)槭且惑w化的也就減少了干擾的引入;集成化傳感器具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于提高抗干擾能力。三維力傳感器可以從多方面在軟件上采取抗干擾措施，如數(shù)字濾波、定時(shí)自校、特性彌補(bǔ)等措施。目前傳感器已能適應(yīng)很多環(huán)境在使用但是有的環(huán)境中傳感器的抗干擾性還是不夠好，必需從多角度，結(jié)合高新科技來(lái)使得傳感器的抗干擾性進(jìn)一步提高。傳感器如果抗干擾性能差，很容易受到外界干擾，其應(yīng)用范圍受到很大的限制，那么它價(jià)值就打了折扣。傳感器是傳感器中應(yīng)用較多的傳感器之一，其廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及服務(wù)業(yè)。各種環(huán)境下都有應(yīng)用，所以抗干擾性必需要相當(dāng)可靠。