技术大学在制造技术的发展中常常被认为是理所当然的。值得庆幸的是,德国的情况并非如此。

在慕尼黑,由72家技术研究所组成的弗劳恩霍夫网络成为了研究人员和制造商如何成功地紧密合作促进工业发展的一个范例。不远处,在达姆施塔特,坐落着另一所技术大学,里面有各种各样的研究人员,包括那些专攻机器人的研究人员。

2017年,仿真、系统优化和机器人部的研究人员进行了一项独特而富有挑战性的项目:使用成本低廉的应变片,而不是更昂贵和先进的传感器,开发一种用于承载行走机器人的传感器脚原型。

第一步是获得具有高精度和高性能的经济型应变片。达姆施塔特的团队首先考虑了HBM(现在是HBK公司)的声誉、邻近性以及之前大学里涉及应变仪的研究项目。

总共从HBM中获得了12个量规。其中4个是K-TA11K3/350型应变片花环。其他8个是型号K-LU13K1.6/350标准仪表。所有这些都涂上了酚醛树脂基P250粘合剂,以加快安装速度和减少输出信号散射。

接下来,该团队小心地将三个全桥(方形)结构的量规放置在一个作为机器人脚的铝制圆筒上。一个桥架在圆筒内,两个在圆筒外。几个侧孔允许测量电线很容易地通过和通过气缸。

研究人员选择了全桥结构,而不是四分之一或半桥结构,主要是因为它可以测量最小的电阻变化。他们也喜欢它是线性的,而且测量输出与施加的力成正比,没有近似。

在圆柱体内的桥架上,有四个K-TA11K3/350应变计组测量Z力。玫瑰形是指两个相邻的小量规,用来测量沿不同方向的应变。在这种情况下,在正方形的每一边都有一个莲座。对于每一个外部桥,四个K-LU13K1.6/350仪表分别测量X和Y力。

安装好量具后,该团队建立了ANSYS Workbench 19.1软件,在测试过程中显示任何桥梁挠度和定性的量具应变(在每个力方向上)。然后进行量规校准,重点是测量范围(±0.156伏特)和输入信号(11.42至-28.90毫伏,取决于力的方向)。

最后,该团队完成了原型机的初始测试运行,取得了令人印象深刻的结果。对于X力,仪表显示平均相对误差只有1.5%,平均绝对偏差为3。

Y力结果的平均相对误差为2.6%,平均绝对偏差为4,Z力结果的平均相对误差为3.1%,偏差为23。该大学正在进行一个后续项目,以进一步优化这些结果。

HBM最新的应变仪系列之一是KFU,它是为350℃高温条件下的结构测试而设计的。该应变仪配有1米长的电线,根据应用需求可提供2毫米或5毫米的网格。

有关应变仪的更多信息,请致电800-578-4260或访问www.hbm.com/en