تأثیر نیروی ضربه بر حسگرهای وزن و راهبردهای اجتناب

تأثیر نیروی ضربه بر حسگرهای وزن و استراتژی‌های اجتناب

در حوزه‌هایی مانند توزین صنعتی، حمل و نقل لجستیک و تولید خودکار، حسگرهای وزن به عنوان اجزای اندازه‌گیری اصلی عمل می‌کنند - دقت و پایداری آن‌ها مستقیماً کیفیت عملیاتی کل سیستم را تعیین می‌کند. با این حال، نیروهای ضربه‌ای مکرر که در کاربردهای عملی با آن‌ها مواجه می‌شویم، اغلب باعث آسیب‌های جبران‌ناپذیری به حسگرهای وزن می‌شود و بر دقت نتایج اندازه‌گیری تأثیر می‌گذارد و حتی عمر مفید دستگاه را کاهش می‌دهد. این مقاله به طور مفصل تأثیرات خاص نیروهای ضربه‌ای با اندازه‌های مختلف بر حسگرهای وزن را تجزیه و تحلیل می‌کند و راه‌حل‌های کاهش علمی و مؤثر را پیشنهاد می‌دهد.

I. تأثیرات خاص محدوده‌های مختلف نیروی ضربه بر حسگرهای وزن

(1) نیروی ضربه کم‌محدوده (کمتر از 30٪ از محدوده نامی حسگر)

• از یک طرف، ضربه‌های مکرر کم‌محدوده، بدنه الاستیک حسگر را در حالت تغییر شکل‌های ریز مکرر نگه می‌دارد. با گذشت زمان، این امر باعث ایجاد «اثر خستگی» بدنه الاستیک می‌شود و باعث می‌شود ضریب الاستیک آن به تدریج تغییر کند و منجر به مشکلات دقت مداوم شود. به عنوان مثال، یک حسگر با خطای اولیه ≤ ±0.1٪ ممکن است به تدریج خطای آن به بیش از ±0.5٪ افزایش یابد و نتواند الزامات توزین با دقت بالا را برآورده کند.
• از سوی دیگر، ضربه‌های کم‌محدوده ممکن است بر پایداری اتصال بین گیج کرنش و بدنه الاستیک تأثیر بگذارد. اگرچه گیج کرنش در کوتاه مدت از بین نمی‌رود، اما چسب تحت ضربه‌های مکرر به تدریج فرسوده می‌شود و راندمان انتقال کرنش را کاهش می‌دهد. این امر منجر به کاهش خطی بودن سیگنال خروجی حسگر می‌شود و در نتیجه «نوسانات داده» ایجاد می‌شود.

(2) نیروی ضربه میان‌محدوده (30٪–80٪ از محدوده نامی حسگر)

• برای بدنه الاستیک: نیروی ضربه میان‌محدوده ممکن است از «آستانه ایمن» خود برای تغییر شکل الاستیک فراتر رود و باعث تغییر شکل پلاستیکی موضعی پایه الاستیک شود - حتی اگر بار برداشته شود، حسگر نمی‌تواند به حالت اولیه خود بازگردد. این امر منجر به انحراف نقطه صفر ثابت (به عنوان مثال، نمایش «-2 کیلوگرم» در هنگام تخلیه) می‌شود و خطا با افزایش وزن در حین بارگیری متناسباً افزایش می‌یابد.
• برای گیج کرنش: نیروی ضربه میان‌محدوده ممکن است باعث ترک خوردن شبکه حساس گیج کرنش یا جدا شدن گیج کرنش از بدنه الاستیک شود. این امر مستقیماً منجر به قطع سیگنال یا خروجی غیرعادی می‌شود که به صورت «خرابی ریست صفر»، «سرریز نمایشگر» یا حتی خرابی کامل عملکردی ظاهر می‌شود.
• علاوه بر این، نیروی ضربه میان‌محدوده ممکن است به ساختار آب‌بندی حسگر آسیب برساند و به گرد و غبار و رطوبت اجازه ورود به داخل را بدهد و باعث تسریع خوردگی گیج کرنش و مدار شود و بیشتر عمر مفید حسگر را کاهش دهد.

(3) نیروی ضربه زیاد-محدوده (بیش از 80٪ از محدوده نامی حسگر)

• بدنه الاستیک ممکن است مستقیماً شکسته شود، گیج کرنش ممکن است کاملاً بسوزد یا برد مدار داخلی ممکن است ترک بخورد - حسگر را کاملاً از کار انداخته و غیرقابل تعمیر می‌کند.
• در عین حال، نیروی ضربه زیاد-محدوده ممکن است یک واکنش زنجیره‌ای را ایجاد کند: به عنوان مثال، اگر حسگر بشکند، سکوی توزین پشتیبانی خود را از دست می‌دهد و منجر به کج شدن یا فروپاشی سکو می‌شود که به نوبه خود به تجهیزات اطراف آسیب می‌رساند یا حتی باعث آسیب شخصی می‌شود.
• حتی اگر برخی از حسگرها تحت تأثیر نیروی ضربه زیاد-محدوده به طور کامل شکسته نشوند، از خطاهای شدید غیرقابل برگشتی رنج خواهند برد (به عنوان مثال، ترک‌های داخلی در بدنه الاستیک، سوختن کامل گیج کرنش، شکستن کابل‌های سیگنال). این خطاهای پنهان پنهانی هستند و ممکن است باعث خرابی ناگهانی در حین استفاده بعدی شوند و خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه داشته باشند.

II. استراتژی‌های کاهش تأثیر نیروهای ضربه بر حسگرهای وزن

(1) جلوگیری از ضربه: کاهش نیروهای ضربه در منبع

• در تولید صنعتی (سناریوهای بارگیری مواد): «بارگیری سریع و مستقیم» را به «بارگیری گام به گام» اصلاح کنید - به عنوان مثال، صفحات بافر یا شیرهای کنترل جریان را در خروجی قیف بالای حسگر نصب کنید، به طوری که مواد به آرامی سقوط کنند و نیروهای ضربه را به زیر محدوده کم کاهش دهند.
• در سناریوهای قرار دادن قطعات کار: از بازوهای رباتیک خودکار با سیستم‌های کنترل نیرو استفاده کنید. از طریق کنترل مکانیکی انعطاف‌پذیر، قطعات کار را به روشی «لمس سبک» روی سکوی توزین قرار دهید تا از ضربه‌های سخت جلوگیری شود.
• در سناریوهای حمل و نقل لجستیک: فرآیندهای بارگیری محموله را استاندارد کنید («پرتاب محموله» را ممنوع کنید) و «دستگاه‌های موقعیت‌یابی محموله» را روی سکوی توزین وسایل نقلیه حمل و نقل نصب کنید تا از جابجایی محموله (و ضربه‌های اضافی) ناشی از تکان خوردن جلوگیری شود.
• علاوه بر این، آموزش اپراتور را تقویت کنید، محدوده نامی تجهیزات توزین را مشخص کنید و عملیات اضافه بار را ممنوع کنید - اساساً از تولید نیروهای ضربه زیاد-محدوده جلوگیری کنید.

(2) بافر ضربه: جذب انرژی ضربه از طریق ساختارهای فیزیکی

1. عن