Sensore di Forza e Coppia a 6 Assi
PRODOTTI
- Campo di misura: ±150 N (X/Y), ±200 N (Z); ±4 Nm (Mx/My/Mz)
- Precisione: 0,05 N / 0,001 Nm
- Velocità di uscita dati: Fino a 2000 Hz
- Dimensioni e peso: Ø21×25 mm, 28 g
- Interfacce: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analogico
- Protezione: IP65 |
- Sovraccarico massimo: 350 %
- Alimentazione: 8–36 V | Consumo energetico: 0,5 W
- Campo di misura: ±600 N (X/Y), ±800 N (Z); ±15 Nm (Mx/My/Mz)
- Precisione: 0,2 N / 0,002 Nm
- Velocità di uscita dati: Fino a 2000 Hz
- Dimensioni e peso: 78×60 mm × 28,5 mm altezza, 230 g
- Interfacce: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analogico
- Protezione: IP65
- Tolleranza al sovraccarico: 350 %
- Alimentazione: Ingresso 8–36 V
- Campo di misura: ±600 N (X/Y), ±800 N (Z); ±15 Nm (Mx/My/Mz)
- Precisione: 0,2 N / 0,002 Nm
- Velocità di uscita dati: Fino a 2000 Hz
- Dimensioni e peso: 87×78×28,5 mm, 255 g
- Interfacce: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analogico
- Connettore: Spina aeronautica anti-caduta
- Protezione: IP65
Alimentazione: 12–24 V - Capacità di sovraccarico: 350 %
- Campo di misura: ±1000 N (X/Y), ±1400 N (Z); ±30 Nm (Mx/My/Mz)
- Precisione: 0,5 N / 0,004 Nm
- Velocità di uscita dati: Fino a 2000 Hz
- Dimensioni e peso: 87×78×28,5 mm, 465 g
- Interfacce: Ethernet, EtherCAT, RS-485, Analogico
- Connettore: Spina aeronautica anti-caduta |
- Protezione: IP65
- Alimentazione: 12–24 V
- Tolleranza al sovraccarico: 350 %
- Campo di misura: ±3000 N (X/Y), ±4000 N (Z); ±150 Nm (Mx/My/Mz)
- Precisione: 1,5 N / 0,02 Nm
- Velocità di uscita dati: Fino a 2000 Hz
- Dimensioni e peso: 142×126×49,9 mm, 1450 g
- Interfacce: Ethernet, EtherCAT, RS-485
- Connettore: Spina aeronautica
- Protezione: IP65
- Alimentazione: 12–24 V
- Tolleranza al sovraccarico: 350 %
Convertitore RS485 a Ethernet 100M per sensori di forza/coppia a 6D
- Supporto TCP/UDP
- Velocità di uscita dati: fino a 2000 Hz
- Allarmi I/O in tempo reale
- Dimensioni: 70,8×55,35×24,65 mm
- Peso: 73 g
- Temperatura di esercizio: -10~55 °C
- Consumo energetico: 0,5 W
Convertitore RS485 a EtherCAT per sensori di forza/coppia a 6D
- Sincronizzazione dati rapida e con bassa latenza
- Velocità di uscita dati: fino a 2000 Hz
- Allarmi I/O in tempo reale
- Filtraggio e condizionamento del segnale integrati
- Dimensioni: 70,8×55,35×24,65 mm
- Peso: 86 g
- Consumo energetico: 0,5 W
- Temperatura di esercizio: -10~55 °C
Che cos’è un Sensore di Forza/Coppia?
Un sensore di forza/coppia è un dispositivo di misura ad alta precisione che rileva le forze e i momenti (coppie) applicati lungo più assi. A differenza delle celle di carico monoassiali, che misurano la forza in una sola direzione, i sensori di forza multi-assiali – inclusi i sensori di forza/coppia a 6 assi – sono in grado di catturare interazioni complesse in uno spazio tridimensionale.
Questi sensori sono fondamentali in applicazioni che richiedono feedback precisi e controllo reattivo, come la robotica, l’automazione industriale, la biomeccanica e la ricerca scientifica. Ad esempio, un sensore di forza torque per robot consente al manipolatore o all’end-effector di interagire in modo sicuro e accurato con l’ambiente, rilevando la pressione applicata e adattando i movimenti in tempo reale.
Applicazioni dei sensori di forza e coppia a 6 assi
Assemblaggio di precisione
Nell’automazione moderna, soprattutto dove sono richieste tolleranze strette e manipolazioni delicate, l’assemblaggio di precisione è fondamentale. I nostri sensori a 6 assi permettono ai robot di rilevare forze minime durante l’inserimento o il montaggio, garantendo allineamenti perfetti e controllo accurato della pressione. Sono ideali per l’assemblaggio di alberi, molle, cuscinetti e altri componenti meccanici nei settori della micro-meccanica, elettronica e automotive.
Avvitatura & serraggio controllato dalla coppia
I sensori di forza-coppia sono fondamentali nell’avvitatura robotizzata, fornendo feedback in tempo reale sulla forza assiale e sulla coppia torcente. Questo consente di evitare danni ai filetti, ottenere coppie precise e risultati ripetibili. In applicazioni come l’assemblaggio di dispositivi elettronici, motori o pacchi batteria, i sensori rilevano ostruzioni, disallineamenti o condizioni di serraggio eccessivo. Integrati tra il braccio robotico e l’utensile di avvitatura, sono componenti essenziali per l’automazione industriale moderna.
Presa e Inserimento Controllati dalla Forza
In ambienti dinamici o disordinati – come nel prelievo caotico, nell’assemblaggio o nell’imballaggio – i robot devono adattarsi a oggetti di forme e posizioni variabili. I nostri sensori di forza/coppia a 6 assi rilevano forze in tutte le direzioni, permettendo una presa precisa e un inserimento controllato senza danneggiare i componenti. Sono ideali per la robotica collaborativa, la produzione elettronica, la logistica e la robotica medicale.
Test in Galleria del Vento
Nei test in galleria del vento, la misurazione precisa delle forze è fondamentale per valutare il comportamento aerodinamico di modelli di aerei, veicoli o strutture. I nostri sensori a 6 assi forniscono dati ad alta risoluzione in tempo reale su portanza, resistenza, forze laterali e momenti. Sono utilizzati in ambito aerospaziale, nella progettazione automobilistica, e nei laboratori di ricerca e sviluppo, dove l’accuratezza è cruciale.
Guida Manuale del Robot & Robot Umanoidi
In ambienti industriali moderni, la guida manuale dei robot è fondamentale per applicazioni flessibili e collaborative. I sensori di forza/coppia a 6 assi permettono agli operatori di guidare i bracci robotici con la mano, insegnando loro i movimenti desiderati in modo sicuro e intuitivo. Rilevando anche le più piccole forze e coppie, i robot possono rispondere in modo fluido e conforme. Nei robot umanoidi, questi sensori offrono un feedback tattile realistico e un controllo della forza avanzato, ideali per la robotica assistiva, la riabilitazione e la ricerca sull’interazione uomo-macchina.
Robot Medici e per la Riabilitazione
Nella robotica medica, la sicurezza e l’accuratezza sono essenziali. I nostri sensori di forza e coppia a 6 assi misurano con precisione le forze su tutti gli assi, rendendoli ideali per robot riabilitativi, esoscheletri e dispositivi robotici chirurgici. Questo permette un adattamento dinamico ai movimenti del paziente, migliorando il comfort, l’efficacia della terapia e la sicurezza. Le applicazioni includono la riabilitazione del cammino, la fisioterapia degli arti e l’assistenza chirurgica robotizzata.
Levigatura e Lucidatura di Precisione
Le operazioni di finitura superficiale, come levigatura e lucidatura, richiedono una forza uniforme e controllata. Con un sensore di forza e coppia a 6 assi installato vicino all’effettore finale, il braccio robotico può regolare il movimento in tempo reale in base al contatto con la superficie. Questo consente un controllo preciso della pressione, compensa le irregolarità e protegge sia i componenti che gli utensili. Ideale per la lavorazione di metalli, lucidatura di stampi, componenti aerospaziali e automazione industriale.
Palletizzazione & Depalletizzazione
Nell’automazione logistica, i robot per palletizzazione e depalletizzazione devono gestire in sicurezza carichi di forme, pesi e posizioni variabili. Il sensore di forza e coppia a 6 assi offre un feedback tattile che rileva le forze durante la presa e il posizionamento, prevenendo collisioni, cadute di carico e impilamenti errati. I nostri sensori ottimizzano la forza di presa e aumentano l’affidabilità nelle linee automatiche di confezionamento, in particolare in ambienti dinamici come e-commerce, distribuzione alimentare e farmaceutica.
Come funziona un sensore di forza/coppia?
Un sensore di forza/coppia funziona rilevando la deformazione meccanica (strain) di una struttura progettata appositamente, quando vengono applicate forze e coppie esterne. Questa struttura, solitamente in lega ad alta resistenza, è dotata di estensimetri che convertono le deformazioni in segnali elettrici.
Nel caso di un sensore di forza/coppia a 6 assi, le misure vengono effettuate lungo tre assi lineari (X, Y, Z) e tre assi rotazionali (Rx, Ry, Rz), consentendo la rilevazione completa in sei gradi di libertà (6 DoF). Questi sensori utilizzano un convertitore analogico-digitale (ADC) ad alta risoluzione – spesso a 24 bit – per digitalizzare i segnali, che vengono poi elaborati da processori integrati con algoritmi avanzati di filtraggio e decoupling, garantendo elevata linearità e bassa interferenza tra gli assi (crosstalk).
I dati così elaborati vengono trasmessi in tempo reale tramite interfacce di uscita come RS-485, Ethernet, EtherCAT o uscite analogiche, a seconda del modello. Questo principio di funzionamento del sensore forza coppia consente un feedback preciso e sincronizzato, ideale per adattamenti dinamici in applicazioni come lucidatura, assemblaggio o riabilitazione robotica.
In sintesi, il funzionamento di un sensore di forza a 6 assi si basa su:
Rilevamento di micro-deformazioni generate da forze e coppie multidirezionali
Conversione dei segnali analogici in dati digitali
Elaborazione e trasmissione dei dati per un controllo e feedback in tempo reale
Questa tecnologia rappresenta il cuore dell’interazione intelligente nei moderni sistemi robotici e automatizzati.
Tipi di Sensori di Forza
I sensori di forza possono essere classificati in base al numero di dimensioni (assi) che possono misurare:
Sensore di Forza a Singolo Asse
Un sensore a singolo asse misura la forza o la coppia lungo una sola direzione – tipicamente X, Y o Z. È ideale per attività di misura di carico di base, come pesatura o test di spinta/tensione.
Sensore di Forza a 3 Assi
Misura le forze in tre direzioni (Fx, Fy, Fz) secondo un sistema di coordinate cartesiane. È comunemente utilizzato in pinze robotiche e bracci automatici.
Sensore di Forza/Coppia a 6 Assi
Misura tutti i sei gradi di libertà:
Forze nelle direzioni X, Y, Z (Fx, Fy, Fz)
Coppie attorno agli assi X, Y, Z (Mx, My, Mz)
Caratteristiche del Sensore di Forza/Coppia a 6 Assi
1. Misurazione Completa dei Sei Gradi di Libertà
Il sensore di forza/coppia a 6 assi rileva forze e coppie in tre direzioni ortogonali (X, Y, Z) e tre assi rotazionali (rollio, beccheggio, imbardata).
A differenza dei sensori a singolo asse o 3 assi, fornisce dati ambientali completi a 6 gradi di libertà (6-DoF) in tempo reale.
È ideale per applicazioni complesse in robotica, test meccanici, ricerca scientifica e ingegneria dell’automazione.
2. Permette ai Robot di “Sentire” con Precisione
Grazie alla trasmissione in tempo reale dei dati di forza e coppia, il sensore fornisce ai robot un vero e proprio “senso del tatto”.
Supporta il controllo ad anello chiuso sincronizzando il feedback di forza con il movimento e i sistemi di visione del robot.
Questo consente ai robot di adattarsi dinamicamente alla superficie e ai materiali durante operazioni come lucidatura, assemblaggio o ispezione.
Vantaggi:
Maggiore precisione e flessibilità
Migliore qualità del prodotto
Aumento dell’efficienza del processo
Riduzione del tempo ciclo
3. Controllo di Forza ad Alta Precisione sull’End-Effector
Installato tipicamente sull’estremità del braccio robotico, il sensore consente un controllo preciso della forza durante l’interazione con oggetti o ambienti.
È facile da integrare nei sistemi esistenti, anche se la sua larghezza di banda di controllo è relativamente ristretta.
In operazioni con tempi Takt stretti, la combinazione con sistemi di visione garantisce:
Manipolazione ad alta precisione
Riduzione dei tempi ciclo
Migliore reattività complessiva del sistema
Vantaggi del Prodotto: Serie HPS-FT
1. Deriva Termica Ultra-Ridotta
I sensori della serie HPS-FT sono dotati di algoritmi avanzati di compensazione della temperatura integrati, che riducono sensibilmente l’impatto delle variazioni termiche sulla precisione.
Ciò garantisce misurazioni coerenti e precise anche in ambienti con temperature variabili o estreme, ideale per applicazioni di alta precisione come robotica, biomeccanica e dispositivi medici.
2. Protezione IP65 con Connettori Aeronautici
Con certificazione IP65, i sensori HPS-FT offrono una protezione completa da polvere, detriti e getti d’acqua a bassa pressione.
Sono quindi perfetti per ambienti industriali o di ricerca.
Inoltre, il connettore a innesto aeronautico anti-caduta garantisce una connessione dati stabile e sicura, anche in situazioni mobili o soggette a vibrazioni.
3. Alta Frequenza di Campionamento: fino a 2700 Hz
Il sensore integra un convertitore ADC a 24 bit ad alta velocità, con una frequenza di campionamento fino a 2700 Hz e un’isteresi minima (solo 0,1% del fondo scala).
Supporta molteplici interfacce di uscita:
Ethernet
EtherCAT
RS-485
Uscita analogica
Ideale per controllo in tempo reale ad alta velocità in sistemi robotici e di automazione.
4. Protezione da Sovraccarico fino al 350%
Grazie all’uso di materiali ad alta resistenza e a un design strutturale rinforzato, il sensore può sopportare sovraccarichi fino al 350% della capacità nominale.
Questa caratteristica lo protegge da urti meccanici improvvisi durante l’uso.
5. Visualizzazione dei Dati in Tempo Reale
Tramite il software client ufficiale HPS, l’utente può monitorare e visualizzare i dati del sensore in tempo reale.
Questo semplifica enormemente le fasi di debug, ottimizzazione e analisi, accelerando l’integrazione e la validazione del sistema.
6. Elevata Linearità e Basso Crosstalk
Grazie al processore embedded ad alte prestazioni e ad algoritmi avanzati di elaborazione del segnale (inclusi filtraggio e decoupling), il sensore garantisce:
Eccellente linearità di misura
Crosstalk estremamente ridotto tra i canali
Il risultato è una lettura pulita e affidabile delle forze e delle coppie su tutti e sei gli assi.
7. Integrazione con Arresto di Emergenza (I/O)
Quando usato con l’adattatore EtherCAT o Ethernet, il sensore supporta l’I/O per funzioni di arresto di emergenza.
È possibile impostare soglie di allarme, e se vengono superati i limiti di forza in qualsiasi direzione, il sistema può attivare un arresto di emergenza entro 0,5 millisecondi, prevenendo danni al sensore, al robot o al pezzo lavorato.
FAQS
Cos'è un sensore di forza/coppia multi-asse?
Un sensore di forza/coppia multi-asse è un dispositivo di misura ad alta precisione in grado di rilevare forze e momenti lungo più direzioni simultaneamente. A differenza dei sensori monoasse, questi sensori possono misurare interazioni complesse in tre dimensioni.
Dove viene solitamente installato un sensore di forza/coppia a 6 assi?
Un sensore a 6 assi è tipicamente montato sull’end-effector di un robot industriale o cobot, tra il braccio e lo strumento. In questa posizione misura in tempo reale le forze e le coppie durante l’interazione con oggetti o superfici.
Quali settori utilizzano sensori di forza/coppia multi-componente?
I sensori di forza/coppia multi-componente sono ampiamente utilizzati in robotica, automazione industriale, ingegneria biomeccanica, riabilitazione medica, test dei materiali e ricerca aerospaziale.
Qual è il formato di uscita di un trasduttore di forza/coppia a 6 assi?
Un trasduttore di forza/coppia a 6 assi può offrire uscite in vari formati, come Ethernet, EtherCAT, RS-485 o segnali analogici, a seconda del modello. I dati vengono trasmessi ad alta frequenza per il controllo in tempo reale.
Come influisce la temperatura su un sensore di forza a 6 assi?
Le variazioni di temperatura possono alterare la precisione della misura. I sensori di forza a 6 assi avanzati includono algoritmi di compensazione termica, riducendo al minimo la deriva termica anche in condizioni ambientali estreme.
Cos'è il crosstalk in un sensore multi-asse?
Il crosstalk, o accoppiamento tra assi, è il fenomeno in cui una forza su un asse influisce sui dati rilevati in un altro. I migliori sensori di forza/coppia multi-asse minimizzano questo effetto attraverso progettazione meccanica ottimizzata e filtri digitali integrati.
Qual è la differenza tra un sensore a 3 assi e uno a 6 assi?
Un sensore di forza a 3 assi misura solo le forze lineari (X, Y, Z), mentre un sensore a 6 assi rileva anche le coppie torcenti (Mx, My, Mz), offrendo così il monitoraggio completo delle 6 libertà di movimento (6 DoF).
Come si calibra un sensore di forza/coppia a 6 assi?
La calibrazione avviene applicando carichi noti in direzioni specifiche e regolando i coefficienti di scala. I sensori avanzati includono software di calibrazione per semplificare il processo e garantire massima precisione.
A cosa serve un sensore di forza/coppia a 6 DoF?
Un sensore di forza/coppia a 6 DoF è utilizzato per misurazioni dinamiche e precise nei robot collaborativi, nei sistemi di feedback per protesi, nella chirurgia robotica, nei test di contatto e nella produzione automatizzata ad alta precisione.
