Die Welt der Wägezellen und Beschleunigungssensoren erfassen
Dehnungsmessstreifen (DMS) und Beschleunigungsmesser sind zwei wichtige Geräte, die zur Messung physikalischer Parameter in verschiedenen Branchen eingesetzt werden. Beide sind für die Datenerfassung konzipiert, dienen aber sehr unterschiedlichen Zwecken bei Prüfungen und Messungen.
Sowohl Wägezellen als auch Beschleunigungsmesser erfüllen in ihren jeweiligen Anwendungen wichtige Aufgaben. Während eine Wägezelle perfekt für die Messung statischer Kräfte mit hoher Präzision geeignet ist, zeichnet sich ein Beschleunigungsmesser durch die Erfassung dynamischer Bewegungen, Vibrationen und Stöße aus.
Eine Wägezelle ist ein Messwertaufnehmer, der Kraft in ein elektrisches Signal umwandelt. Sie messen die auf ein festes Objekt ausgeübte Kraft und stützen sich oft auf Dehnungsmessstreifen, um Verformungen unter Last zu erkennen. Sie werden üblicherweise zur Messung von Gewicht oder Kraft verwendet. Drehmomentaufnehmer messen die Rotationskraft mithilfe von Dehnungsmessstreifen, um Verdrehungen oder Torsionen zu erkennen. Die Anwendungen sind vielfältig und erstrecken sich über viele Branchen und Anwendungsfälle.
Ein Beschleunigungsmesser hingegen misst die Beschleunigung. Er hilft bei der Erkennung von Geschwindigkeitsänderungen und nutzt Prinzipien wie Piezoelektrizität oder Kapazität, um physikalische Bewegungen in elektrische Signale umzuwandeln. Wie schnell sich die Geschwindigkeit eines Objekts ändert, kann in einer einzigen Achse (unidirektional) oder über mehrere Achsen (bi- oder triaxial) gemessen werden. Diese Sensoren werden in verschiedenen Geräten eingesetzt, bei denen es darauf ankommt, Beschleunigung, Vibration, Bewegung, Aufprall oder Stoß zu verstehen.
Anwendungsfälle für Wägezellen und Beschleunigungssensoren
Beschleunigungsmesser funktionieren in erster Linie unabhängig von Wägezellen und Drehmomentaufnehmern. Sie haben jeweils eigene Anwendungen und Messprinzipien.
Eine Wägezelle misst Kraft, Gewicht oder Spannung, indem sie ein elektrisches Signal erzeugt, das proportional zu der aufgebrachten Kraft ist. Typische Anwendungen sind Reibungstests, Materialtests, Haltbarkeitstests, Drucktests, Ermüdungstests, lineare Tests, Zugtests, Last- und Gewichtstests und Umwelttests.
Ein Beschleunigungssensor hingegen misst Bewegung und Beschleunigung und erfasst häufig Geschwindigkeitsänderungen in einer oder mehreren Achsen. Diese Sensoren erzeugen elektrische Signale, die proportional zur Beschleunigung sind, und reagieren sehr empfindlich auf kleine Änderungen in der Bewegung oder Vibration. Beschleunigungssensoren werden häufig in Prüf- und Überwachungsprogrammen zur Bewegungserkennung, Schwingungsüberwachung und Stoßerkennung eingesetzt. Zu den Arten von Beschleunigungsmessern gehören piezoelektrische, kapazitive und MEMS-basierte Modelle, die jeweils für bestimmte dynamische Anwendungen geeignet sind.
Beschleunigungssensoren messen die Beschleunigung, während Dehnungsmessstreifen (DMS) Kraft, Gewicht und Drehmoment messen. Obwohl diese Sensortypen in demselben System oder derselben Anwendung verwendet werden können, dienen sie unterschiedlichen Zwecken und arbeiten nach unterschiedlichen Prinzipien.
Kraft- und Schwingungsmessung für die vorbeugende Wartung in der Industrierobotik
Ein Roboterarm an einem Fließband ist für sich wiederholende schwere Hebevorgänge und präzise Bewegungen verantwortlich. In einem kombinierten System werden Wägezellen in die Gelenke des Roboterarms integriert, um die während des Betriebs auftretenden Kräfte und Drehmomente zu messen. Gleichzeitig werden Beschleunigungssensoren am Endeffektor und anderen kritischen Punkten angebracht, um Vibrationen und Bewegungen zu überwachen.
In einem fortschrittlichen System liefern die Kraftmessdosen Echtzeitdaten über die Beanspruchung des Roboterarms, während die Beschleunigungssensoren die Geschwindigkeit, Beschleunigung und Ruckartigkeit der Bewegungen erfassen.
Das System kann Last- und Vibrationsmuster analysieren, um subtile Veränderungen zu erkennen, die auf einen möglichen Ausfall von Komponenten hinweisen, und den Verschleiß bestimmen. Statt sich auf feste Zeitpläne zu verlassen, kann die Wartung proaktiv auf der Grundlage des Zustands des Roboters durchgeführt werden, wodurch die Ausfallzeiten minimiert und die Lebensdauer maximiert werden. Durch die Überwachung von Last und Geschwindigkeit kann das System die Parameter der Robotersteuerung anpassen, um die Bewegungsbahnen zu optimieren und die Belastung der Komponenten zu verringern, was zu einer höheren Genauigkeit und Effizienz führt.
Last- und Aufprallsensorik für die Flugsteuerung und die Überwachung des Strukturzustands in der Luft- und Raumfahrt
Ein Flugzeugflügel ist während des Fluges unterschiedlichen aerodynamischen Belastungen und Vibrationen ausgesetzt. Ein Netz von Kraftmesszellen ist in die Flügelstruktur eingebettet, um die Dehnungs- und Spannungsverteilung zu messen. Beschleunigungsmesser sind an verschiedenen Punkten angebracht, um Vibrationen und g-Kräfte zu überwachen. Die Kraftmesszellen liefern Echtzeitdaten über die auf den Flügel wirkenden Kräfte, während die Beschleunigungsmesser die Reaktion des Flügels auf Turbulenzen und Manöver messen.
Das Flugkontrollsystem kann die Steuerflächen durch die Analyse von Last- und Beschleunigungsdaten dynamisch anpassen, um die aerodynamische Leistung zu optimieren und die Stabilität zu gewährleisten. Die kontinuierliche Überwachung von Last- und Vibrationsmustern kann Anzeichen von Ermüdung, Schäden oder strukturellen Anomalien aufdecken, was eine proaktive Wartung ermöglicht und katastrophale Ausfälle verhindert.
Die bei Flugtests gesammelten Daten können zur Validierung und Verfeinerung von Strukturmodellen verwendet werden, was zu leichteren, stärkeren und effizienteren Flugzeugkonstruktionen führt.
Im Zuge des technologischen Fortschritts können wir noch anspruchsvollere Anwendungen dieser Sensoren erwarten, die zu innovativeren Maschinen, sichereren Erfindungen und einem tieferen Verständnis der Kräfte und Bewegungen in unserer Welt führen. In Zusammenarbeit mit unseren Kunden kann Interface die Kraft- und Messlösungen für Systeme zur Messung von Kraft, Gewicht, Drehmoment, Beschleunigung, Bewegung und Vibration anbieten.