Témata
Reklama

Mechatronické snímače pro vážení a měření sil

Mechatronika je inženýrský obor, který integruje poznatky z mechaniky, elektroniky, informatiky a případně z dalších oborů. V současné době nachází uplatnění také v průmyslové vážicí technice a v měření sil. Snímače zatížení v mechatronické verzi jsou integrovány do mechanických konstrukcí průmyslových výrobků, jejich konstrukční řešení je zpravidla nekonvenční a slouží současně jako součást konstrukčního řešení výrobku i jako snímač zatížení. Působí-li toto zatížení ve směru zemské tíže, měříme hmotnost cejchovanou v g, kg, t. Působí-li zatížení nezávisle na velikosti gravitační konstanty, měříme sílu v N, kN a MN.

Nároky na mechatronický princip vážení a měření sil

Principem většiny klasických snímačů zatížení je měření deformace ocelového měřicího členu s nalepenými kovovými tenzometry, která je úměrná působícímu zatížení na měřicí člen a tedy i měřicímu signálu rozváženého můstkového zapojení tenzometrů. Metrologické charakteristiky snímačů zatížení jsou definovány podle dále uvedených chyb: chyba linearity, hystereze, reprodukovatelnosti, tečení, chyba nulové hodnoty měřicího signálu nezatíženého snímače, chyba jmenovité hodnoty měřicího signálu vlivem teploty, chyba sloučená. Uvedené chyby jsou definovány např. v publikaci Průmyslová vážicí technika, kterou vydala v r. 2000 firma Schenck Progres v českém jazyce.
Tyto chyby jsou minimalizovány i v mechatronickém řešení, což ale může být obtížnější než u klasických snímačů. V mechatronickém snímači zatížení musí nekonvenční měřicí člen zpravidla vyhovět stejným nárokům jako měřicí člen klasických snímačů zatížení nejen pokud jde o uvedené chyby, ale i o požadavky na ochranu proti přetížení, na eliminaci rušivých sil a momentů a na charakteristiku jeho dynamického chování s ohledem na požadovanou maximální rychlost zatěžování. V žádném případě není možno respektovat podmínku, aby vestavění snímače zatížení do konstrukce vůbec nezměnilo její tvar. Naopak vestavba mechatronického snímače zatížení obvykle za cenu malých úprav konstrukce přináší zřetelné snížení nákladů na výrobu i provoz výrobku.
Reklama
Reklama
Reklama

Výhody mechatronické konstrukce

Mechatronická konstrukce snímačů zatížení nemusí být náročnější v porovnání s konstrukcí klasického snímače zatížení a jeho elektrických kompenzačních obvodů. Instalace mechatronických snímačů zatížení zpravidla vykazuje rozhodující výhody:
  • minimální, případně žádné nároky na stavební prostor;
  • minimální, případně žádné nároky na konstrukční změny okolí;
  • odpadají upevňovací elementy potřebné pro klasický snímač zatížení;
  • příznivé předpoklady pro dynamické měření (dávkování);
  • zaměnitelnost mechatronického snímače zatížení je zpravidla rychlejší a za nižší náklady než klasického snímače zatížení.
  • Také není vždy nutné provést záměnu klasického snímače zatížení snímačem zatížení v mechatronickém provedení pracujícím na stejném principu mechanicko-elektrického převodu. Ve výjimečných případech může být výhodnější změna principu měření, například tenzometrického na indukční.

    Měřicí obvody v mechatronických snímačích zatížení

    Základním obvodem tenzometrického snímače zatížení je Wheatstoneův můstek s kovovými tenzometry a pasivními lineárními prvky pro nastavení měřicího rozsahu a nelineárními pasivními prvky pro kompenzaci vlivu teploty. Nově konstruované klasické i mechatronické snímače mohou rovněž obsahovat digitální mikroelektroniku, upravující jejich metrologické charakteristiky a případně ovládající na základě změřených dat různé funkce sledovaného objektu či procesu, například spouštění různých regulačních obvodů, výstražných signálů atd.
    Rozvoj mechatroniky vyžaduje tvůrčí přístup inženýrů se znalostmi mechaniky, elektroniky a měřicí techniky. Není pochyb, že s postupem automatizace se rozšíří ekonomicky i technicky výhodná mechatronická řešení v různých průmyslových odvětvích. Příklady mechatronických snímačů zatížení jsou patrné z obrázků.
    Reklama
    Vydání #1,2
    Kód článku: 50120
    Datum: 02. 02. 2005
    Rubrika: Výroba / Měření
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Kontrola rotačních součástek v sériové výrobě

    Hřídelové a kotoučové součástky patří k nejrozšířenějším ve strojírenství. S nástupem elektromobility jejich podíl zřejmě ještě poroste. Sériová výroba běžně pracuje v sekundovém taktu, a stejně tak rychlá musí být nově i kontrolní technika. Stoprocentní kontrola se již stává samozřejmostí.

    Plováčkové průtokoměry na olej

    Výrobou přístrojů pro polní instrumentaci se dlouhodobě a úspěšně zabývá celosvětově působící společnost Kobold Messring. Do jejího hlavního programu patří průtokoměry, teploměry, hladinoměry a tlakoměry.

    Jak dokonale měřit průtok

    Pro měření průtoků v průmyslových závodech nebo pro testování složení protékající tekutiny dnes existuje řada snímačů průtoku a průtokoměrů, které lze použít v nejrůznějších pracovních prostředích. Mnohé z nich pocházejí z dílny společnosti Kobold Messring GmbH.

    Související články
    Střípky ze svátku metrologie

    Ještě před letošním svátkem metrologů, jenž se slaví 20. května, se konala tradiční metrologická událost světového rozsahu – veletrh Control v německém Stuttgartu.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Optický CMM skener

    Firma Creaform letos v dubnu představila nový model 3D skeneru MetraScan 3D, který díky svým inovacím a parametrům nastavuje nový standard v oblasti metrologie a laserového 3D skenování.

    Expimer - expresní zařízení pro rychlé stanovení materiálových vlastností

    Expimer, prezentovaná instrumentovaná měřicí soustava pro stanovení mechanických vlastností materiálů indentační metodou, může být alternativním způsobem, jak rychle definovat materiálové vlastnosti. Celý proces spočívá v tom, že na základě parametrů získaných v průběhu makroprocesu automatizovaného vtlačovaní indentoru kulového tvaru (ABI) do povrchu materiálu bez porušení konstrukce, lze rychle zjistit požadované materiálové vlastnosti. Tato metoda je jedinečná vzhledem k jednoduchosti, rychlosti vyhodnocení, manipulovatelnosti a užitečnosti pro stanovení mechanických vlastnosti materiálů během jejich vývoje, výroby a zejména v pracovních podmínkách provozu.

    Multisenzorová souhra - měřicí stroje s pevným portálem

    Po mnoho let se souřadnicové měřicí stroje společnosti Werth Messtechnik GmbH osvědčují při měření s více snímači umístěnými na dvou nezávislých osách. Nebezpečí kolize mezi snímačem a obrobkem se tak podstatně sníží, protože senzory, které nejsou používány, jsou zasunuty.

    Měření a korekce chyb obráběcího stroje ve výrobním procesu

    Vlivem kolísání teplot ztrácejí obráběcí stroje svoji přesnost. Již rozdíl několika málo stupňů vede k nedodržení požadovaných výrobních tolerancí. Pro zvládnutí tepelné roztažnosti částí stroje se dosud používají nákladná klimatizační zařízení. Fraunhofer Institut – IPT jde nyní jinou cestou: nová měřicí technika zjišťuje deformaci stroje a koriguje chyby přímo během jeho práce.

    Měřicí technika na Control 2015

    Letošního stuttgartského mezinárodního veletrhu Control 2015, zaměřeného na problematiku kvality, se účastnilo na 917 vystavovatelů. Jejich setkání s návštěvníky dokumentovalo novinkami a inovovanými technologiemi současnou úroveň dané oblasti, ale bylo inspirativní také pro další rozvoj oboru.

    Sondy pod lupou

    Pro koupi jakéhokoliv produktu platí jednoduché pravidlo: Hledáme produkt s nejlepším poměrem výkon/cena. Zatímco srovnání cen je triviální matematickou záležitostí, porovnat výkon produktu, respektive jeho přidanou hodnotu, bývá někdy složité.

    Komplexní hodnocení jakosti povrchu

    Význam stavu povrchů ve strojírenské praxi je znám již mnoho let. Z tohoto důvodu vznikly pro jejich popis, snímání a hodnocení obecně platná pravidla a metodiky, které se promítly do příslušných norem s obecně známými parametry drsnosti povrchu (Ra, Rz apod.). Pohled na drsnost bývá ovšem ve většině těchto případů pouze profilový - v jedné řezové rovině -, což způsobuje nemožnost objektivního podchycení všech jeho vlastností ve všech směrech (tj. v ploše). Proto vznikají způsoby komplexnějšího snímání - převážně optického v podobě 3D skenů -, ke kterým je nutné odpovídajícím přístupem vytvořit další parametry a metodiky pro jejich objektivní hodnocení.

    Přesné měření libovolného materiálu nebo povrchu

    Společnost Keyence uvedla na trh řadu konfokálních snímačů polohy CL-3000 pro vysoce přesné měření na jakémkoliv materiálu nebo povrchu. Tyto vysoce kompaktní koaxiální laserové snímače polohy pomáhají s takovými úkoly, jako je zlepšování kvality, prevence dodávek nevyhovujících dílů a zvyšování objemu výroby.

    Měření v rámci celého výrobního řetězce

    Na cestě k aplikaci konceptu Průmyslu 4.0 se měřicí a kontrolní technologie čím dál víc používají jako řídící nástroj ve výrobě. V rámci plnění této nové role ale potřebují pružněji a rychleji zachytit kvalitativní údaje na různých místech: v měřicí laboratoři, v těsné blízkosti výrobní linky, stejně tak jako přímo v ní.

    Měřicí technologie pro Průmysl 4.0 v Nitře

    Průmysl 4.0 závisí na propojení systémů schopných spolu komunikovat, schopných získávat, vyhodnocovat a sdílet data a na takto zpracované informace reagovat v reálném čase. Údaje z měření jsou nezbytné pro shromažďování informací, které mají být použity při inteligentním rozhodování za účelem zabránit nežádoucím procesním změnám.

    Reklama
    Předplatné MM

    Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

    Proč jsme nejlepší?

    • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
    • Vysoký podíl redakčního obsahu
    • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

    a mnoho dalších benefitů.

    ... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

        Předplatit