Dynamische Kalibrierung eines Mehrkomponentensensors für Kraft und Drehmoment

Zusammenfassung Mehrkomponenten Kraft-/Drehmomentsensoren werden in Anwendungen eingesetzt, in denen die Richtung der Kraft- und Drehmomentvektoren sowie deren Betrag nicht bekannt oder zeitlich veränderlich ist. Beispiele hierfür sind in der Robotik, der Strömungsmessung leitfähiger Fluide nach dem Prinzip der Lorentzkraftanemometrie oder in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung zu finden. Entgegen den Anforderungen der Messung findet oft nur eine statische Kalibrierung dieser Sensoren statt, was zu Abweichungen führt, wenn Messgrößen in der Nähe der Resonanzfrequenz des Sensors und darüber erfasst werden sollen. Anhand einer dynamischen Kalibrierung erhält man den Frequenzgang der Sensormechanik, welcher die Grundlage für das Design eines geeigneten Filters zur Kompensation dynamischer Messabweichungen liefert. Im Folgenden werden die dynamischen Eigenschaften eines Mehrkomponenten Kraft-/Drehmomentsensors untersucht indem verschiedene Testsignale mit Hilfe eines Tauchspulaktors eingeleitet werden. Die Messergebnisse werden mit numerischen Berechnungen und statischen Kalibrierwerten verglichen. Für die Kompensation des dynamischen Verhaltens wird ein inverses Filter bestimmt, welches auch als dynamische Kalibrierfunktion angesehen werden kann.