طراحی، ساخت و واسنجی استاتیکی یک حسگر نیرو-گشتاور شش درجه آزادی جهت اندازه‌گیری نیروها و گشتاور‌های وارد بر ادوات خاک ورزی

در تحقیق حاضر طراحی، ساخت و واسنجی یک حس‌کننده نیرو-گشتاور شش درجه آزادی برای اندازه‌گیری نیروهای وارد بر ادوات خاک‌ورزی در سه جهت عمود برهم تا محدوده حداکثر 5 کیلو‌نیوتن در جهت اندازه گیری مقاومت کششی (y) و حداکثر 5/2 کیلو‌نیوتن در راستای عمود بر جهت حرکت (z) و در راستای عمود بر سطح زمین (x) و همچنین گشتاورهای ایجاد شده حول محورهای مختصات تا محدوده حداکثر 5 کیلونیوتن ‌متر حول محور z و 5/2 کیلو‌نیوتن‌ متر حول محور y و x، مورد بررسی قرار گرفت. برای طراحی سازه از نرم‌افزار solid works استفاده شد. تحلیل و توزیع کرنش با استفاده از نرم‌افزار مذکور برای مشخص کردن نقاط گرهی و به منظور کاهش اثر متقابل نیروها و گشتاورها انجام گرفت. عنصر ارتجاعی حسگر از جنس فولاد 1045 (aisi 1045 steel) از نوع سردکاری شده به طریقه ماشین کاری ساخته شد. کرنش‌سنج‌های مقاومت الکتریکی در نقاط گرهی روی حسگر نصب شدند تا بتوان به ‌طور مستقل کرنش‌های مماسی روی سطح حسگر را اندازه‌گیری کرد. برای جمع‌آوری داده ها از یک دیتالاگر قابل برنامه‌نویسی مدل dt800 و یک رایانه ‌استفاده شد. آزمون‌های واسنجی استاتیکی حسگر با استفاده از یک سیستم واسنجی اجرا شد که می‌توانست نیروها و ممان‌ها را در جهات مختلف اعمال کند. نتایج آزمون‌ها نشان می دهد که منحنی‌های واسنجی خطی هستند و اثر متقابل نیروها و گشتاورها بسیار ناچیز است. همچنین حسگر ساخته شده دقت، حساسیت، قدرت تفکیک و قابلیت تکرار مطلوب را دارد.