Kompletne rozwiązanie do pomiaru sił i nacisku

Rys. 1. Przykładowy system CONFORMat i wizualizacja nacisku ludzkiego ciała na siedzenie

Systemy pomiarowe Tekscan służą do pomiaru rozkładu sił i nacisku różnorodnych elementów i dzięki swej różnorodności znajdują zastosowania w wielu dziedzinach przemysłu. Podstawowym rozwiązaniem proponowanym przez firmę Tekscan, której WObit jest wyłącznym przedstawicielem w Polsce, jest system I-Scan. Na system pomiarowy I-Scan składa się elektronika skanująca Tekscan, oprogramowanie oraz opatentowane, cienkowarstwowe czujniki siły.

Część elektroniczną całego systemu Tekscan stanowi uchwyt czujnika typu Evolution Handle. Umożliwia połączenie foliowego czujnika nacisku z komputerem PC poprzez port USB - uchwyt ten ma zintegrowany przewód USB. Zbiera on informacje z czujnika i przesyła je w postaci cyfrowej do komputera PC, na którym zainstalowane jest oprogramowanie I-SCAN umożliwiające wizualizację, archiwizację oraz dalszą analizę wyników.

Rys. 2. Pomiary nacisku opony (system TireScan)

System I-Scan zawiera oprogramowanie badawcze pracujące w oparciu o platformę Microsoft Windows, powiązany sprzęt i opatentowane czujniki firmy Tekscan. System jest tak wszechstronny, że umożliwia kopiowanie danych o rozkładzie nacisku i wklejanie ich do innych aplikacji (np. MS Excel), zachowywanie ich jako plik tekstowy (ASCII) i eksportowanie do innych programów lub drukowanie na dowolnej drukarce kompatybilnej z systemem Windows. Poza tym program ten pozwala na rejestrację pomiarów do odpowiednich plików, m.in. plików z rozszerzeniem *.avi, które pozwalają na zamieszczanie wyników badań między innymi w prezentacjach multimedialnych. Zapisane pliki z rozszerzeniem *.fsx umożliwiają ponowne odtworzenie pomiarów w programie I-SCAN w celu dalszej analizy.

Rys. 3. Określanie nacisku uszczelki drzwiowej (system I-Scan)

Wybór odpowiedniego czujnika zależy od wymagań konkretnej aplikacji. Czujniki Tekscan mają 5-mikrosekundowy czas reakcji, zapewniając prawie natychmiastowe przesyłanie danych. System I-Scan wykorzystuje opatentowane cienkowarstwowe, dotykowe czujniki siły o grubości zaledwie 0,625 mm, które łatwo mieszczą się w ciasnych przestrzeniach. Czujniki te mają postać matrycy, dlatego nazywane są matami pomiarowymi. Każda taka mata składa się z pojedynczych punktów pomiarowych (tzw. senseli) - maty o najwyższej rozdzielczości mają aż 248 senseli na 1 cm².

Udoskonaloną wersją systemu I-Scan jest system High Speed I-Scan, który obsługuje jeszcze szybsze prędkości skanowania (do 20 000 Hz). Czujniki stosowane do szybkich pomiarów mają mniejszą gęstość punktów pomiarowych w porównaniu z systemem I-Scan, aby szybciej przetwarzać dane pomiarowe. High Speed I-Scan idealnie nadaje się do pomiaru dużej siły uderzenia, występującej np. w testach zderzeniowych, jak również do pomiaru szybkich procesów produkcyjnych.

Czujniki w postaci dużych mat są częścią systemu BPMS przeznaczonego do pomiaru rozkładu nacisku wywieranego przez ludzkie ciało względem takich powierzchni jak siedzenia, materace, obicia i oparcia. Dzięki temu, że maty pomiarowe są niezwykle cienkie, nie wywierają one wpływu na mierzoną powierzchnię i nie zmieniają jej charakterystyki. W przypadku tego systemu liczba senseli na macie wynosi 2016, a jej rozdzielczość przestrzenna to 1 sensel/cm².

Rys. 4. Pomiary nacisku pióra wycieraczki (system Wiper)

Podobnym do BPMS systemem jest CONFORMat również stosowany m.in. do optymalizacji siedzeń, obić i rozwiązań pozycjonujących poprzez możliwość lepszego dopasowania powierzchni. W tym systemie zastosowana jest nowa technologia czujników, które dopasowują się do złożonych i zdeformowanych powierzchni podparcia, takich jak siedziska. Pozwala ona na pomiar nacisku dokładnie w tych miejscach, w których on faktycznie występuje. Budowa czujnika zapobiega jego owieszaniu i powoduje, że sensor przylega do powierzchni, co pozwala na uzyskiwanie wiarygodnych i bardzo dokładnych danych pomiarowych.

Do identyfikacji i badania sił oraz nacisku odczuwanego przez każdy palec, kciuk oraz dłoń służy system Grip. Takie specyficzne pomiary wykonywane są w celu poprawy konstrukcji produktu np. różnego rodzaju rękawic, uchwytów czy opakowań, a także poprawy wydajności pracownika. System Grip dynamicznie mierzy i zapisuje nacisk i siłę dłoni oraz palców wywierany podczas chwytania, łapania, trzymania, przenoszenia, podnoszenia i używania różnych elementów. System pozwala jednej osobie na sekwencyjne chwytanie kilku obiektów w różny sposób. Czujniki są dostępne w różnych kształtach, nadają się do wielokrotnego użytku, a także zapewniają precyzyjny pomiar siły i nacisku.

Rys. 5. Pomiar docisku między szczękami

Ciekawym systemem dedykowanym dla przemysłu oponiarskiego jest TireScan. Jest on szeroko wykorzystywany do rejestracji nacisku wywieranego na powierzchnię przez bieżnik opony samochodów osobowych, ciężarówek, pojazdów rolniczych, a nawet samolotów. Dane mogą zostać z łatwością zarejestrowane zarówno w sposób statyczny, jak i dynamiczny. System TireScan wyświetla w czasie rzeczywistym kolorowe obrazy o wysokiej rozdzielczości, przedstawiające wzór odcisku opony.

System jest bardzo intuicyjny i poprzez specyficzne grafy oraz zintegrowaną analizę obrazu umożliwia ocenę jakościową. W danej aplikacji system może nieprzerwanie mierzyć obszar kontaktu, obszar obrzeża, długość i szerokość bieżnika oraz poprzeczny profil nacisku. Następnie TireScan może porównywać wyniki pomiaru jednej opony względem innych lub rezultaty pomiarów dla jednej opony przy różnym stopniu obciążenia i napompowania.

Dzięki takim danym projektanci i producenci opon mogą analizować budowę bieżnika, różne składniki opon, a także kontrolować jakość i oceniać stan zawieszenia pojazdu. Zastosowanie interfejsu USB sprawia, że system jest przenośny i łatwy w użyciu. TireScan może być stosowany z taką samą łatwością w laboratorium, fabryce czy testach wykonywanych w terenie. Czujniki mogą być położone na drodze, w garażu, zamontowane na rolkach maszyny lub przyczepione do ruchomej platformy testowej. Mogą być nawet zakopane pod ziemią, w celu przetestowania nacisku opony wraz z gruntem.

Rys. 6. System I-Scan z oprogramowaniem

Dla branży automotive został przygotowany również system Wiper służący do pomiaru nacisku pomiędzy piórem wycieraczki a szybą. Jednorodny profil siły nacisku pióra wycieraczki prowadzi do uzyskania idealnej widoczności. Nierówny profil może powodować zadrapania. W przypadku zbyt niskiej siły lub wybrzuszenia pióra wycieraczka pozostawia brudną szybę. Wiele szyb samochodowych składa się ze złożonych krzywizn, co stanowi nie lada wyzywanie dla wycieraczek. Pióro może przylegać dobrze w jednym miejscu/pozycji, natomiast w innym już nie. Tu również pomiary pozwalają na przetestowanie produktu oraz kontrolę jakości jego wykonania.

Dzięki istnieniu ponad 200 modeli czujników o różnorodnych rozmiarach i kształtach, a także wsparciu wysoko wykwalifikowanych inżynierów firmy Tekscan i WObit każdy system może być skonfigurowany w taki sposób, aby spełnić specyficzne potrzeby Państwa aplikacji.

P.P.H. WObit E.K.J. Ober s.c.
www.wobit.com.pl