تأثير قوة الاصطدام على أجهزة استشعار الوزن واستراتيجيات تجنبها
في مجالات مثل الوزن الصناعي والنقل اللوجستي والإنتاج الآليأجهزة استشعار الوزن بمثابة مكونات قياس أساسية دقة واستقرارها تحدد بشكل مباشر جودة تشغيل النظام بأكملهومع ذلك، فإن قوى الاصطدام المتكررة التي تواجه في التطبيقات العملية غالبا ما تسبب تلفا لا رجعة فيه لأجهزة استشعار الوزن.مما يؤثر على دقة نتائج القياس وحتى يقلل من عمر الخدمة للجهازستقوم هذه المقالة بتحليل التأثيرات المحددة لقوى الاصطدام ذات الكبر المختلف على أجهزة استشعار الوزن، وتقديم حلول علمية وفعالة للتخفيف.
المكونات الأساسية لمستشعر الوزن هي الجسم المرن ومقياس التوتر. مبدأ عمله هو: الجسم المرن يتشوه تحت الضغط ، مما يدفع مقياس التوتر إلى إنتاج تغيرات في المقاومة ،والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى بيانات الوزن عن طريق معالجة الإشارات. يختلف حجم قوة الاصطدام ، مما يؤدي إلى اختلافات كبيرة في درجة الضرر ومظاهر ضعف المستشعرات. على وجه التحديد ، يمكن تقسيمها إلى ثلاثة نطاقات:
عادة ما تظهر قوة الاصطدام منخفضة المدى على شكل صدمات خارجية قصيرة و طفيفة مثل الاتصال الخفيف عندما تسقط المواد ببطء ، أو اهتزازات طفيفة أثناء تشغيل المعدات.هذا النوع من قوة الاصطدام لن يضر مباشرة المستشعر، ولكن تأثيرها المحتمل لا يمكن تجاهله:
- من ناحية، فإن الاصطدامات المتكررة منخفضة المدى تبقي الجسم المرن للمستشعر في حالة تشوه صغير متكرر. مع مرور الوقت، يؤدي ذلك إلى "تأثير التعب" للجسم المرن،مما يسبب تغير معدل مرونتها تدريجياً، مما يؤدي إلى مشاكل دقة مستمرة. على سبيل المثال ، قد يرى جهاز الاستشعار الذي يحتوي على خطأ أصلي يبلغ ≤ ± 0.1٪ ارتفاع خطأه تدريجياً إلى أكثر من ± 0.5٪ ، وعدم تلبية متطلبات التوزيع عالية الدقة.
- من ناحية أخرى، قد تؤثر الصدمات منخفضة المدى على استقرار الارتباط بين مقياس التوتر والجسم المرن. على الرغم من أن مقياس التوتر لن يسقط على المدى القصير،اللاصق سوف يتقدم في السن تدريجيا تحت الصدمات المتكررة، مما يقلل من كفاءة نقل الإجهاد. وهذا يؤدي إلى انخفاض في خطية إشارة خروج جهاز الاستشعار ، مما يؤدي إلى "تقلبات البيانات".
قوة الاصطدام متوسطة المدى هي "تأثير ضار" نموذجي، يظهر عادة في سيناريوهات مثل تحميل المواد السريع، الصدمات الثابتة أثناء بدء / وقف المعدات،أو وضع مباشرة لقطع العمل الصغيرة إلى المتوسطةهذا النوع من قوة الاصطدام يضر مباشرة بالمكونات الأساسية للمستشعر:
- بالنسبة للجسم المرن: قد تتجاوز قوة الاصطدام المتوسطة المدى "العتبة الآمنة" للتشوه المرن ، مما يسبب تشوهًا بلاستيكيًا محليًا للقاعدة المرنة ، حتى لو تم إزالة الحمل.المستشعر لا يمكن أن يعود إلى حالته الأصليةهذا يؤدي إلى انحراف ثابت نقطة الصفر (على سبيل المثال، عرض "-2kg" عند تفريغ) ، والخطأ يتوسع نسبيا مع زيادة الوزن أثناء التحميل.
- بالنسبة لمقياس الإجهاد: قد تتسبب قوة الاصطدام المتوسطة في شق الشبكة الحساسة لمقياس الإجهاد ، أو انفصال مقياس الإجهاد عن الجسم المرن.هذا يؤدي مباشرة إلى انقطاع الإشارة أو خروج غير طبيعي، تظهر كـ "فشل إعادة ضبط الصفر" "تفجير الشاشة" أو حتى فشل وظيفي كامل
- بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي قوة الاصطدام المتوسطة المدى إلى تلف هيكل الختم للمستشعر، مما يسمح للغبار والرطوبة بالدخول إلى الداخل، مما يسرع تآكل مقياس التوتر والدوائر.وتقليص عمر جهاز الاستشعار.
قوة التأثير بعيدة المدى هي "تأثير مدمر" يحدث في الغالب في سيناريوهات متطرفة مثل السقوط العرضي للأجسام الثقيلة أو تصادم المعدات أو صدمات الإفراط في الحمل (مثلالفصل المفاجئ لمكونات الرافعةهذا النوع من قوة الاصطدام يتجاوز على الفور قدرة الحمل القصوى للمستشعر، مما يؤدي إلى تلف كارثي لا رجعة فيه:
- قد ينكسر الجسم المرن مباشرة، قد يحترق مقياس التوتر بالكامل، أو قد يتصدع لوحة الدوائر الداخلية مما يجعل المستشعر مكسورًا تمامًا وغير قابل للإصلاح.
- في الوقت نفسه ، قد تؤدي قوة الاصطدام العالية إلى تفاعل متسلسل: على سبيل المثال ، إذا كسر جهاز الاستشعار ، فإن منصة الوزن تفقد الدعم ، مما يؤدي إلى ميل المنصة أو الانهيار ،والذي بدوره يضر بالمعدات المحيطة أو حتى يسبب إصابة شخصية.
- حتى لو كان بعض أجهزة الاستشعار لا تكسر تماما تحت قوة الاصطدام عالية المدى، فإنها سوف تعاني من أخطاء شديدة لا رجعة فيها (على سبيل المثال، الشقوق الداخلية في الجسم المرن،الإرهاق الكامل لمقياس التوترهذه الأخطاء الخفية مخفية ويمكن أن تسبب فشل مفاجئ أثناء الاستخدام اللاحق ، مما يشكل مخاطر كبيرة على السلامة.
لمعالجة آثار قوى الاصطدام عبر نطاقات مختلفة ، نحتاج إلى الجمع بين سيناريوهات التطبيق وتطوير حلول تخفيف منهجية من ثلاثة أبعاد الوقاية من التأثير,عازلة الأثر، وتحسين اختيار أجهزة الاستشعارلضمان عمل مستقر للمستشعرات
الوقاية من الأثر هي جوهر التأثيرات التخفيفية. تتطلب تقليل قوى التأثير من خلال تحسين إجراءات التشغيل وتصميم المعدات:
- في الإنتاج الصناعي (سيناريوهات تحميل المواد): تعديل تحميل "سريع ومباشر" إلى "تحميل تدريجي" على سبيل المثال،تثبيت ألواح عازلة أو صمامات تحكم التدفق في منفذ الـ hopper فوق جهاز الاستشعار، لذلك تسقط المواد ببطء، والحد من قوى الاصطدام إلى ما دون النطاق المنخفض.
- في سيناريوهات وضع قطعة العمل: استخدام ذراع روبوتية آلية مع أنظمة التحكم في القوة؛ من خلال التحكم الميكانيكي المرن،وضع قطع العمل على منصة الوزن بطريقة "اللمس الخفيف" لتجنب الاصطدامات الصلبة.
- في سيناريوهات النقل اللوجستي: Standardize cargo loading processes (prohibit "throwing cargo") and install "cargo positioning devices" on the weighing platform of transport vehicles to prevent cargo displacement (and additional impacts) caused by jolting.
- بالإضافة إلى ذلك، تعزيز تدريب المشغلين، وتوضيح النطاق الاسمية لمعدات الوزن، وحظر عمليات الإفراط في الحمل، وتجنب بشكل أساسي توليد قوى تأثير عالية.
بالنسبة لقوى الاصطدام التي لا مفر منها ، قم بتثبيت أجهزة عازلة لاستيعاب الطاقة وتقليل القوة الفعلية على المستشعر. تشمل طرق العازلة الشائعة ثلاثة أنواع:
- عناصر عازلة مرنة: قم بتثبيت وسائد المطاط أو عوارض الرباع أو كتلة عازلة من البوليمر بين جهاز الاستشعار ومنصة الوزن.تحويل قوى الاصطدام الفوري إلى قوى تدريجيةعلى سبيل المثال، عازلات الربيع على الميزانات شاحنة تخفف تأثيرات حمولة المواد).
-
يجب أن تكون رسالتك بين 20-3000 حرف!