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Mesurer des forces dans trois directions là où un capteur de force tient difficilement

  • Force Fx
  • Force Fy
  • Force Fz
  • Moments Mx My Mz
Représentation d’un bras de robot dont la plaque de base repose sur des capteurs de force triaxiaux, avec un gros plan des capteurs sous la plaque
Capteurs de force triaxiaux sous la platine de base d’un bras de robot. Rendu issu de la brochure capteurs de force de Michigan Scientific.

En bref

Dans un robot ou une prothèse, le capteur de force doit s’insérer dans l’ensemble mobile. Le TR3D-B-1K mesure trois forces jusqu’à 4,4 kN par axe dans un corps de 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, avec un pont de jauges de déformation par axe. Un capteur de force six axes TR6D-C ajoute les trois moments : 71 kN et 1,4 kN·m sur le 16K, 178 kN et 9,5 kN·m sur le 40K. Un boîtier amplificateur SGA3A fournit ± 10 V par axe.

4,4 kN
capacité par axe du TR3D-B-1K
25,4 × 25,4 × 12,7 mm
corps du TR3D-B-1K
6
composantes mesurées par un capteur de force TR6D-C

Chemin de charge

Sur un robot, le capteur de force mesure le moment en porte-à-faux à la base du bras en fonctionnement, ou les forces sur l’effecteur. Un capteur de force six axes donne les trois forces et les trois moments, si bien que le robot perçoit les charges dans toutes les directions ; cela sert à la préhension et à l’assemblage de produits.

Sous un pied prothétique, les capteurs de force relèvent les forces entre la prothèse et le sol selon trois directions pendant que le patient marche, court ou saute. Les données servent au travail sur l’équilibre et la démarche et au développement de la prothèse. Les capteurs de force six axes servent aux simulations d’articulations, aux membres prothétiques et aux essais de performance.

Un capteur de force six axes entre le poignet du robot et la pince Vue de côté du dernier maillon d’un bras de robot se terminant par une bride de poignet. Un capteur de force six axes est placé entre la bride et la platine de la pince qui porte les doigts. Les trois forces Fx, Fy et Fz et les trois moments sur l’effecteur traversent le capteur. Bras de robot Fz Fx Fy Trois moments, Mx My Mz Capteur 6 axes Pince
Un capteur de force six axes entre la bride de poignet d’un robot et sa pince. Les trois forces et les trois moments sur l’effecteur traversent le capteur.

Instrumentation

Trois forces, corps le plus petitTR3D-B-1K, 4,4 kN par axe, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm, 65 N·m de moment maximal par axe, 4,5 mV/V, aluminium ou acier inoxydable
Trois forces, sérieTR3D, 1,1 à 444 kN par axe, trois ponts complets de jauges de déformation
Forces et momentsTR6D-C-16K, 71 kN et 1,4 kN·m, 101,6 × 101,6 × 50,8 mm · TR6D-C-40K, 178 kN et 9,5 kN·m, 152,4 × 152,4 × 76,2 mm
Montageplans de perçage identiques sur le dessus et la base du TR6D-C ; TR3D-B boulonné dans une pièce existante après modification, ou entre brides réalisées à cet effet
Protectionétanche, compensé en température, utilisable de −40 à 149 °C
AmplificateurSGA3A, alimentation du pont ± 5 V ou ± 2,5 V, sortie ± 10 V par axe, étalonnage par shunt à distance
Étalonnagecertificat traçable NIST avec chaque TR3D ; rapport ISO/IEC 17025 avec matrice de diaphonie avec chaque TR6D-C

Procédure

  1. 01

    Choisir trois ou six composantes

    Trois forces si l’essai ne nécessite que les forces ; six si les moments doivent en être séparés.

    Capteurs de force six axes
  2. 02

    Choisir le corps selon l’espace

    Le TR3D-B-1K s’installe là où 25,4 × 25,4 × 12,7 mm sont disponibles ; la capacité découle de la charge et du moment maximal par axe.

    Capteurs de force triaxiaux TR3D-B
  3. 03

    Boulonner le capteur dans le chemin de charge

    Sous la base, à la bride de poignet ou sous le pied prothétique, via des brides réalisées pour l’ensemble.

  4. 04

    Conditionner et enregistrer

    Un boîtier SGA3A par capteur triaxial, ± 10 V par axe ; étalonnage par shunt sur chaque voie avant l’essai.

    Coffret amplificateur SGA3A

Efforts sur les supports dans un véhicule

Le même capteur de force miniature mesure les efforts sur les supports là où l’espace est réduit. Sur un arbre de transmission en plusieurs parties, il donne les efforts radial et axial sur le support de palier. Entre un moteur de moto et son cadre, les trois directions donnent la force totale sur les supports moteur et les amortisseurs de vibrations.

Résultat

Forces selon trois directions avec un capteur de force de 25,4 mm qui s’insère dans l’ensemble, ou forces et moments avec un capteur six axes, sur le bras de robot, l’effecteur ou le pied prothétique.

Questions fréquentes

Quelle est la taille minimale d’un capteur de force triaxes ?

Le TR3D-B-1K mesure 25,4 × 25,4 × 12,7 mm et relève trois forces jusqu’à 4,4 kN par axe, avec un moment maximal de 65 N·m par axe.

Que mesure un capteur de force six axes ?

Trois forces et trois moments. Sur un robot, il détecte les efforts dans toutes les directions, ce qui sert à la préhension et à l’assemblage de produits.

Comment mesurer les forces de réaction du sol sous un pied prothétique ?

Des capteurs de force sont placés entre le pied prothétique et le sol. Mesurées dans trois directions, les forces fournissent un retour biomécanique pendant que le patient marche, court ou saute.

Un capteur de force miniature peut-il mesurer les efforts sur des supports moteur dans un véhicule ?

Oui. Le même capteur de force miniature triaxial donne les efforts radial et axial sur le palier d’un arbre de transmission multitronçons, ou l’effort total sur les supports moteur d’une moto.

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