Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Testing of force sensors for the active measurement and limitation of axial loads in heavy turning

Kasprzak Marcin, Pyzalski Michal

Journal of Machine Engineering

|

2021

|

Vol. 21, No. 4

106--117

EN

This article describes the design and construction of a feed drive load measuring system based on industrial strain gauges installed in the machine tool structure. The system was calibrated and dynamically tested in the range of 15 kN in real machining conditions. The tests showed that the system installed on a machine tool works correctly and its error amounts to about 5% of the measured range. Thanks to this measuring system the accuracy of the machine tool in machining conditions can be increased through the active compensation of the axial error caused by displacements. Moreover, the system can prevent tool breakage and increase machining efficiency.

2

Approach to feed drive load measurements in heavy turning

Medyk Pawel, Kasprzak Marcin

Journal of Machine Engineering

|

2020

|

Vol. 20, No. 4

41--58

EN

It is well known that the forces loading the feed axes carry a lot of information about the machining process. The measurement of the forces opens the possibility of implementing such functions as cutting tool condition diagnosis, tool breakage detection and adaptive feed control aimed at maintaining constant loading. Hence inexpensive, but usable in industrial conditions, force sensors are sought for the steerable axes. The article describes a feed drive load measuring system based on industrial force sensors. These are strain gauge sensors located in the ball screw area. The system was designed for compressive and tensile forces of up to 30 kN. The effect of nonaxial forces on the measurement error is examined. The proposed system does not introduce any new elements into the machine structure and requires only its minor modifications. The system was tested in a strength testing machine.

3

Parkinson's disease monitoring from gait analysis via foot-worn sensors

Aşuroğlu T., Açıcı K., Erdaş Ç. B., Toprak M. K., Erdem H., Oğul H.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2018

|

Vol. 38, no. 3

760--772

EN

Background: In Parkinson's disease (PD), neuronal loss in the substantia nigra ultimate in dopaminergic denervation of the stiratum is followed by disarraying of the movements' preciseness, automatism, and agility. Hence, the seminal sign of PD is a change in motor performance of affected individuals. As PD is a neurodegenerative disease, progression of disability in mobility is an inevitable consequence. Indeed, the major cause of morbidity and mortality among patients with PD is the motor changes restricting their functional independence. Therefore, monitoring the manifestations of the disease is crucial to detect any worsening of symptoms timely, in order to maintain and improve the quality of life of these patients. Aim: The changes in motion of patients with PD can be ascertained by the help of wearable sensors attached to the limbs of subjects. Then analysing the recorded data for variation of signals would make it possible to figure an individualized profile of the disease. Advancement of such tools would improve understanding of the disease evolution in the long term and simplify the detection of precipitous changes in gait on a daily basis in the short term. In both cases the apperception of such events would contribute to improve the clinical decision making process with reliable data. To this end, we offer here a computational solution for effective monitoring of PD patients from gait analysis via multiple foot-worn sensors. Methods: We introduce a supervised model that is fed by ground reaction force (GRF) signals acquired from these gait sensors. We offer a hybrid model, called Locally Weighted Random Forest (LWRF), for regression analysis over the numerical features extracted from input signals to predict the severity of PD symptoms in terms of Universal Parkinson Disease Rating Scale (UPDRS) and Hoehn and Yahr (H&Y) scale. From GRF signals sixteen time-domain features and seven frequency-domain features were extracted and used. Results and conclusion: An experimental analysis conducted on a real data acquired from PD patients and healthy controls has shown that the predictions are highly correlated with the clinical annotations. Proposed approach for severity detection has the best correlation coefficient (CC), mean absolute error (MAE) and root mean squared error (RMSE) values with 0.895, 4.462 and 7.382 respectively in terms of UPDRS. The regression results for H&Y Scale discerns that proposed model outperforms other models with CC, MAE andRMSE with values 0.960, 0.168 and 0.306 respectively. In classification setup, proposed approach achieves higher accuracy in comparison with other studies with accuracy and specificity of 99.0% and 99.5% respectively. Main novelty of this approach is the fact that an exact value of the symptom level can be inferred rather than a categorical result that defines the severity of motor disorders.

4

Robin Heart INCITE surgical telemanipulator controlled by system equipped with 3D force sensor

Nawrat Z., Mucha Ł., Krawczyk D., Lis K., Lehrich K., Rohr K., Földesy P., Radó J., Dücső C., Sántha H., Szebényi G., Fürjes P.

Medical Robotics Reports

|

2017

|

vol. 6

37--46

EN

The aim of this work is to present the final report, financed by the EU INCITE grant, development of the robot control system Robin Heart with the use of special 3D MEMS micro-sensors, to verify their following functions: 1) an easy control of robotic movement during operation using a micro joystick integrated with the laparoscopic tool 2) measuring the value and direction of force between the jaw of the laparoscopic tool and operated organ 3) tissue diagnostics during work using a 3D touch sensor placed in the front of the tool. Piezo-resistive silicon sensors have been designed and manufactured by the Hungarian company EK MFA. A prototype of a miniature motion sensor placed on the gripping part of the endoscopic tool to control the vision path robot was made. Sensory endoscopic tools were integrated with the ROBIN HEART robot and the Robin Hand motion unit as well as innovative mechatronic surgical tools with a panel informing about the measurement values of the force of tools and tissue. Researched prototype sensors have demonstrated their usefulness in the robot's force feedback system. The practicality of the application to assess the condition of the tissue and the strength of the endoscopic grasper clamp was confirmed. The work was carried out as a part of the EU INCITE project financed partly by NCBiR and NKFIA.

PL

Celem pracy jest przedstawienie finalnego raportu finansowanego z projektu EU INCITE rozwoju projektu systemu sterowania robota Robin Heart z zastosowaniem specjalnych mikro-czujników 3D MEMS, dla weryfikacji ich następujących funkcji: 1) sterowanie robotem toru endoskopowego za pomocą mikro-dżojstika zintegrowanego z rękojeścią narzędzia laparoskopowego dla ergonomicznej manipulacji. 2) pomiar wartości i kierunku działania siły pomiędzy szczęką narzędzia laparoskopowego, a organem. 3) diagnostyki tkanek podczas pracy za pomocą czujnika dotykowego 3D umieszczonego w czołowej części narzędzia. Piezorezystancyjne sensory krzemowe zostały zaprojektowane i wykonane przez węgierską firmę EK MFA. Wykonany został prototyp miniaturowego zadajnika ruchu umieszczonego na części chwytowej narzędzia endoskopowego do sterowania robotem toru wizyjnego. Wykonano sensoryczne narzędzia endoskopowe zintegrowane z robotem ROBIN HEART i zadajnikiem ruchu Robin Hand oraz nowatorskie mechatroniczne narzędzia chirurgiczne z panelem informującym o wartości pomiarów siły oddziaływania narzędzi z tkanką. Zrealizowane badania prototypowych czujników wykazały ich użyteczność w układzie siłowego sprzężenia zwrotnego robota. Potwierdzono celowość aplikacji do oceny stanu tkanki i siły zacisku graspera endoskopowego. Praca została wykonana w ramach projektu EU INCITE finansowana częściowo przez NCBiR i NKFIA.

5

Robin Heart INCITE - wprowadzenie sprzężenia siłowego dla telemanipulatora chirurgicznego

Nawrat Z., Mucha Ł., Rohr K., Lis K., Lehrich K., Krawczyk D., Földesy P., Radó J., Dücső C., Sántha H., Szebényi G., Fürjes P.

Medical Robotics Reports

|

2016

|

vol. 5

34--42

PL

Celem pracy jest przedstawienie rozwoju projektu systemu sterowania robota Robin Heart z zastosowaniem specjalnych mikro--czujników 3D MEMS, dla weryfikacji ich następujących funkcji: 1) sterowanie robotem toru endoskopowego za pomocą mikro--dżojstika zintegrowanego z rękojeścią narzędzia laparoskopowego dla ergonomicznej manipulacji. 2) pomiar wartości i kierunku działania siły pomiędzy szczęką narzędzia laparoskopowego, a organem. 3) diagnostyki tkanek podczas pracy za pomocą czujnika dotykowego 3D umieszczonego w czołowej części narzędzia. Piezorezystancyjne sensory krzemowe zostały zaprojektowane i wykonane przez węgierską firmę EK MFA. Przeprowadzone zostały symulacje MES w celu określenia podstawowych parametrów mechanicznych czujnika. Czujniki zostały pokryte polimerem półprzewodnikowym PDMS (polidimetylosiloksan), następnie przeprowadzono badania wpływu powłoki elastycznej pod kątem czułości i czasu odpowiedzi. Zgodnie z wymaganiami medycznymi i funkcjonalnymi czujniki dodatkowo zostały pokryte biokompatybilnym elastycznym polimerem. Wykonany został prototyp miniaturowego zadajnika ruchu umieszczonego na części chwytowej narzędzia laparoskopowego. Przeprowadzone zostały testy polegające na orientacji robota w polu operacyjnym za pomocą trójosiowego czujnika siły. Przeprowadzono wstępne testy sensorycznego narzędzia laparoskopowego zintegrowanego z robotem ROBIN HEART i zadajnikiem ruchu Robin Hand. Zrealizowane badania prototypowych czujników wykazały ich użyteczność w układzie siłowego sprzężenia zwrotnego robota. Potwierdzono celowość aplikacji do oceny stanu tkanki i siły zacisku graspera laparoskopowego. Praca została wykonana w ramach projektu EU INCITE finansowana częściowo przez NCBiR.

EN

The aim of this work is to demonstrate the applicability and functionality of the Robin Heart robot's control systems integrated with special MEMS based 3D force micro-sensors. Three different robot functions and corresponding detector devices are proposed: 1) Micro-joystick type actuator to be integrated in the hilt of the laparoscope to control easily robotic movement during operation. 2) 1D force sensor located inside the laparoscopic jaw to provide feedback to the surgeon by measuring the grasping strength and 3) 3D (vectorial) force/tactile sensor placed at the tip of the laparoscope which facilitates palpation for tissue diagnostics during operation. The silicon based piezoresistive sensors have been designed and prepared by micromachining technologies in the MEMS Laboratory of EK MFA (Budapest, Hungary). According to the medical and functional requirements the sensors were electro-mechanically integrated and covered by biocompatible elastic polymer (polydimethylsiloxane – PDMS) by BME (Budapest, Hungary). The device geometry was modelled by coupled finite element simulation to determine its expected performance. The effect of the elastic coverage was studied in terms of sensitivity and response time also. Preliminary test of the laparoscopic head equipped with MEMS sensors and integrated in the ROBIN HEART surgery robot system was performed by FRK (Zabrze, Poland). A model of the robot controller using a prototype of 3D force sensor has been also successfully tested during the tests of the functional robot. Studies of the prototypes of “smart” sensory laparoscopes have demonstrated their remarkable usefulness in force feedback robotic systems to recognize the state of tissue and to determine the clamping force of the grasper of surgical system. The international cooperation to develop “smart” laparoscope for robotic surgery was done in the frame of the ENIAC “INCITE” project No.621278 and partially financed by the ENIAC JU and the National Centre for Research and Development (NCBR - Poland) and National Research, Development and Innovation Fund (NKFIA – Hungary).

6

Dynamic characteristics measurements of a force transducer against small and short-duration impact forces

Djamal M., Watanabe K., Irisa K., Prayogi I. A., Takita A., Yamaguchi T., Fujii Y.

Metrology and Measurement Systems

|

2014

|

Vol. 21, nr 1

59--66

EN

A method for evaluating the dynamic characteristics of force transducers against small and short-duration impact forces is developed. In this method, a small mass collides with a force transducer and the impact force is measured with high accuracy as the inertial force of the mass. A pneumatic linear bearing is used to achieve linear motion with sufficiently small friction acting on the mass, which is the moving part of the bearing. Small and short-duration impact forces with a maximum impact force of approximately 5 N and minimum half-value width of approximately 1 ms are applied to a force transducer and the impulse responses are evaluated.

7

Model piętrowej windy z funkcją kodowanego dostępu

Filipek P., Dyczko J., Gruszczyk M.

Logistyka

|

2014

|

nr 3

1725--1733

PL

Artykuł przedstawia projekt i wykonanie rzeczywiste modelu piętrowej windy, służącego do celów dydaktycznych. Model posiada 3 piętra, z których dostęp do najwyższego został zabezpieczony kombinacją kodową wpisywaną przez użytkownika w kabinie. Ze względów praktycznych, przyciski z kabiny umieszczono na zewnątrz modelu. Kabina windy poruszana jest za pomocą silnika prądu stałego umieszczonego na dole modelu. W kabinie zamontowano czujnik przeciążenia oraz oświetlenie LED. Czujnikami położenia kabiny w szybie windy są kontaktrony. Całością steruje mikroprocesor Atmel AtMega 32. Do zasilania modelu zastosowano akumulator żelowy 12 V/5 Ah.

EN

The article presents the design and real make of storied lift model, used for teaching purposes. The model has 3 floors, of which access to the highest has been secured by the code combination typed by the user in the cabin. For practical reasons, the buttons of the cabin was placed outside of the model. An lift cab is moved by a DC motor placed at the bottom of the model. The cab is equipped in force sensor and LED lighting. Cabin position sensors are the reed relays placed in the lift shaft. The whole lift is controlled by a microprocessor Atmel ATmega 32. Model was powered by the gel battery 12 V/5 Ah.

8

Układ kontroli procesu wtłaczania kół jezdnych lokomotyw i wagonów

Bratek A., Goska J.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

196-199

PL

W artykule przedstawiono urządzenie wdrożone w jednym z zakładów naprawy taboru kolejowego, przeznaczone do automatycznego pomiaru i rejestracji charakterystyk dynamicznych zestawów kołowych, używanych w pojazdach kolejowych. Zastosowany zestaw czujników pomiarowych i przygotowane oprogramowanie zapewniają prostą obsługę podczas wykonywania pomiarów, jak również pozwalają na obiektywną ocenę badanych elementów. Część pomiarowa i część sterująca przebiegiem pomiarów zrealizowane są na sterowniku PLC, natomiast archiwizacja danych odbywa się z wykorzystaniem komputera PC.

EN

In the paper we present an installation, put into use in one of the railway vehicles repair companies, to provide automatic measurements and registering of dynamic characteristics of wheelsets used in rolling stock vehicles. The sensor set along with the applied software give ease of operation for measurement capture as well as an objective evaluation of tested elements. The measuring and controlling equipment solution is based on a PLC controller while a PC computer is used to archive measurement results.

9

Światłowodowy czujnik siły bazujący na interferometrze Sagnaca z dwójłomnym światłowodem fotonicznym

Kaczmarek C.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 11

67-69

PL

W artykule przedstawiono światłowodowy czujnik siły, w którym zastosowano krótki odcinek dwójłomnego światłowodu fotonicznego (PM-PCF) jako przetwornik ugięcia elementu sprężystego, umieszczony w pętli interferometru Sagnaca. Element sprężysty czujnika stanowi belka stalowa o jednakowej wytrzymałości, jednostronnie utwierdzona. Odcinek światłowodu PM-PCF zamocowano jednym końcem do belki w pobliżu jej swobodnego końca, a drugim końcem do mocowania belki. Z pomiarów wynika, że przesunięcie widma wiązki wyjściowej czujnika, wywołane siłą działającą na swobodny koniec belki, następuje z czułością 33 pm/N w zakresie 0-50 N. Czułość ta odniesiona do 1 m odcinka PM-PCF wynosi 94 pm/N-m. Ze względu na bardzo małą czułość temperaturową tego czujnika nie wymaga on kompensacji temperaturowej.

EN

A fiber optic force sensor is presented, in which a short segment of a polarization maintaining - photonic crystal fiber (PM-PCF) was used as a transducer of the deflection of an elastic element, and was placed in the loop of the Sagnac interferometer. The elastic element of the sensor is constituted by a steal cantilever beam of constant strength. A section of a PM-PCF was fixed by one end to the beam near its free end and by the second end to the anchorage of the beam. From the measurements it follows, that the shift of the spectrum of the sensor output, caused by the force acting on the free end of the beam occurs with a sensitivity of 33 pm/N over a range of 0-50N. This sensitivity corresponding to a 1 m long section of PM-PCF is 94 pm/N. Due to the very low temperature sensitivity of the sensor it does not require any temperature compensation.

10

Kamerton piezoelektryczny : uniwersalna platforma czujników fizycznych, chemicznych oraz biologicznych

Waszczuk K., Świątkowski M., Piasecki T., Nitsch K., Gotszalk T., Rybka J., Schroeder G., Guła G., Drulis-Kawa Z.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2012

|

Vol. 53, nr 6

58-59

PL

Autorzy prezentują przegląd czujnikowych zastosowań kamertonów piezoelektrycznych. Prezentowane wyniki zostały zaczerpnięte z prac własnych. Pokazano zastosowania modyfikowanych kamertonów kwarcowych w mikroskopii sił atomowych, detekcji chemicznej i biochemicznej oraz jako czujniki własności fizycznych płynów.

EN

A review of sensor applications of piezoelectric tuning forks is shown. Presented results were obtained during in-house researches. Modified quartz tuning forks were applied as probes for Atomic Force Microscopy, sensors for chemical and biochemical detection and finally, as sensors for measurement of physical properties of liquids.

11

Właściwości magnetosprężyste amorficznych i nanokrystalicznych materiałów magnetycznych

Kwiczala J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 1

12-14

PL

Opisano przydatność materiałów amorficznych i nanokrystalicznych do zastosowania w magnetosprężystych czujnikach siły. Wykazano istotne właściwości magnetosprężyste badanych materiałów. Zaprojektowano i wykonano nowy typ przetwornika, zwłaszcza do pomiaru małych sił - do 100 N. Przedstawiono sposób doboru jego warunków pracy. Zaproponowano odmienny od dotychczasowego sposób prezentacji właściwości magnetosprężystych. Zaprezentowano wpływ naprężeń na zmienność impedancji poprzecznej schematu zastępczego przetwornika siły. Przeprowadzone badania umożliwiają zaprojektowanie praktycznie użytecznych przetworników pomiarowych siły.

EN

The utility of amorphous and nanocrystaline materials to application for magnetoelastic force transducers was described. The essential magnetoelastic properties of tested materials was indication. The new type of transducer was designed and executed, particularly to low measuring ranges - to 100 N. The methodology of selection of work conditions of transducer was presented. The new method of presentation of magnetoelastic properties, different from hitherto exist, was suggested. The influence of tension on transverse impedance of equivalent circuit of the force transducer was presented. The conducted investigations make possible to design the practically useful measuring force transducers.

12

Metoda określenia sił działających na ciągnik przy współpracy z narzędziem zawieszanym

Kolator B.

Inżynieria Rolnicza

|

2008

|

R. 12, nr 4(102)

381-387

PL

W pracy przedstawiono metodę określenia sił działających na ciągnik przy współpracy z narzędziem. Elementy układu zawieszenia wyposażono w czujniki sił, które pozwoliły na określenie w czasie rzeczywistym siły poziomej działającej od narzędzia zawieszanego na ciągnik rolniczy.

EN

The paper presents a method for determining the forces acting on a tractor in cooperation with a tool. The elements of the suspension system were equipped with force sensors which made it possible to determine, in actual time, the horizontal force acting on the farm tractor from the suspended tool.

13

Badania amortyzatorów hydraulicznych na zmodyfikowanym stanowisku indykatorowym

Konieczny Ł.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2007

|

z. 61

151-156

PL

W referacie omówiono modyfikację stanowiska indykatorowego. Zmieniono tor pomiarowy, w którym wcześniej stosowany pośredni pomiar siły z użyciem drążka skrętnego zastąpiono czujnikiem siły. Zmodyfikowano również układ napędowy stanowiska, w którym usunięto dotychczas stosowaną, mechaniczną skrzynię biegów i użyto przekładnię pasową z pasem zębatym napędzaną silnikiem elektrycznym o prędkości obrotowej sterowanej przez falownik. Przedstawiono także przykładowe wyniki badań na zmodyfikowanym stanowisku.

EN

The paper presents modification of indicator test stand. The old intermediate sensing offerees with torsion bar was interchanged by force sensor. The power transmission system with gearbox was interchanged by belt transmission with cogbelt driven by electric motor with inverter sterring. The paper presents also results of reaserches on modificated indicator test stand

14

Wybrane zagadnienia dotyczące opracowania i budowy stanowiska do sprawdzania przemysłowych czujników siły

Bratek A., Goska J., Kostrzewa P.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2007

|

R. 11, nr 2

PL

W artykule opisano stanowisko do sprawdzania czujników siły stosowanych w urządzeniach przemysłowych. Służy ono do okresowego sprawdzania cech metrologicznych czujników siły stosowanych w układach zabezpieczeń urządzeń przemysłowych. Siła wzorcowa jest wytwarzana przez siłownik hydrauliczny i kontrolowana przez czujniki wzorcowe. Duża rozpiętość zakresów pomiarowych sprawdzanych czujników wymagała zastosowania wymiennych czujników wzorcowych. Dla uproszczenia obsługi zastosowane zastały mechanizmy ułatwiające powtarzalne usytuowanie mechaniczne czujników oraz samoczynny wybór zakresów pomiarowych zamontowanych czujników. Stanowisko jest wyposażone w sterownik PLC wspomagający operatora. Sterownik na sygnał operatora rejestruje kolejne punkty pomiarowe i oblicza błąd względny sygnału czujnika sprawdzanego w stosunku do sygnału czujnika wzorcowego.

EN

In this paper we present a measurement station for testing force sensors applied in industrial machinery. A measurement station serves for periodical checking metrological characteristics of sensors applied in machines’ overload protection equipment. Standard force is produced with a help of a hydraulic system and controlled by standard sensors. A considerable variety of sensors’ measurement ranges implies using replaceable standard sensors. To simplify operating a station there were implemented solutions to enable repeatable mechanical positioning of sensors and auto-selecting measurement ranges of mounted sensors. A station is equipped with a PLC controller to support an operator. A controller registers succeeding checking points on an operator’s demand and evaluates a relative error of a verified sensor’s signal in relation to a standard sensor’s signal.

15

Identyfikacja miejsc pomiarowych obciążeń obudowy półosi ciągnika rolniczego

Kolator B., Sobolewski J.

Inżynieria Rolnicza

|

2007

|

R. 11, nr 8 (96)

111-118

PL

W pracy przedstawiono sposób wyznaczenia lokalizacji czujników sił służących do pomiaru obciążenia obudowy tylnej półosi napędowej ciągnika rolniczego. Do budowy modelu 3D odlewu obudowy wykorzystano program komputerowy CAD. Symulację obciążeń tego modelu przeprowadzono za pomocą MES. W wyniku analizy naprężeń występujących w obudowie określono miejsca pomiarowe sił, które mogą posłużyć poprawie funkcjonowania agregatów ciągnikowych.

EN

The paper presents method allowing to determine locations of force sensors used to measure the load exerted upon the housing of farm tractor rear drive shaft. The CAD application was used to build a 3D model of housing casting. Loads exerted on this model were simulated using the MES. The analysis of stresses inside the housing allowed to determine force measuring points, which may be used to improve tractor unit functioning.