طراحي و توسعه يك لودسل نيرو و گشتاور شش محوره نوع ستوني

Design and development of a column type six-axis force/moment load cell

استفاده از مدل هاي گوناگون لودسل شش محوره براي اندازه گيري همزمان نيروها و گشتاورهاي استاتيكي و ديناميكي در دستگاه مختصات دكارتي يك سيستم، همواره مورد توجه صنايع گوناگوني از جمله كنترل و رباتيك، ماشين كاري، خودرو و هوا فضا بوده است. از جمله اين مدل ها، نوع ستوني آن با سازه حس كننده سيلندر شكل مي باشد. هدف اصلي اين مقاله ارايه تكنيكي جهت طراحي و توسعه يك لودسل شش محوره نوع ستوني شامل 24 كرنش سنج در قالب شش پل وتسون كامل براي دريافت همزمان بارهاي سه بعدي در دستگاه مختصات آن مي باشد. با توجه به الگوي نصب كرنش سنج ها، معادلات برآمده از اين لودسل گوياي عدم تداخل تيوريك در خروجي هر يك از شش پل آن بوده كه در اين حالت ماتريس 6×6 كاليبراسيون لودسل قطري مي-شود. با انجام آزمايش هاي كاليبراسيون، ميزان خطي پذيري در آناليز رگرسيون خطي براي هر يك از پل هاي A، B، C، D، E و F به ترتيب برابر 0.99995، 0.99998، 0.99998، 0.99998، 0.99879 و 0.99999 حاصل گرديد. افزون بر اين، اندازه حساسيت واقعي يا مقدار درايه هاي قطر اصلي ماتريس كاليبراسيون تجربي لودسل استخراج و درصد خطاي آن نسبت به مقادير تيوريك ارايه شده است.

زبان چكيده حــذف 352690 Using various models of six-axis load cells to simultaneously measure a multiple of static and dynamic forces and moments in the Cartesian coordinate system has always been considered by the several industries including control, robotics, machining, automotive and aerospace. One of these models is a column type with a cylindrical elastic force-sensing element. Main goal of this paper is to provide a technical insight to design and development of a column type six-axis load cell includes 24 strain gauges as six Wheatstone bridge circuits for simultaneous measurement of three-dimensional loads in the Cartesian coordinate system of the load cell. According to the installation pattern of the strain gauges, the derived equations from this load cell state the theoretical expression of no interference in the output value of all six bridges. This is the case when the load cell 6×6 calibration matrix is diagonal. Using linear regression analysis, the linearity for each of the bridges A, B, C, D, E and F have been obtained as 0.99995, 0.99998, 0.99998, 0.99998, 0.99879 and 0.99999 respectively by performing calibration tests. In addition, the load cellʹs actual sensitivity or the elements of the main diameter of its experimental calibration matrix and the percent error comparing the theoretical values have been extracted and presented.