CBSF传感器使用方法

1.需求

为验证机械臂末端与被控目标碰撞过程中被控目标是否安全，因此需模拟被控目标表面的阻尼与刚度，通过碰撞时的瞬态力，稳态力，以及压强来分析碰撞过程的安全性。

2.前期工作

2.1硬件准备：

图1 传感器硬件

CBSF力传感器 * 9
K1阻尼套 * 3
传感器安装适配器（固定底座）* 1
USB连接线（可通信，可充电）* 2

图2 扫描仪硬件

gte校准表 * 1
Fi-65f扫描仪 * 1
a膜，c膜（用于显影）* 1

2.2软件准备：

图3 软件准备

安装CoboSafe-Vision与PaperStream Capture软件。前者用于通讯，采集，处理，导出力传感器的瞬态力，稳态力，压强数据，后者用于驱动扫描仪。

注：

扫描仪安装时，型号选择Fi-65f的去安装
CoboSafe-Vision软件安装之后，进入对应目录，找到CBSF Driver文件夹，根据系统版本安装USB驱动文件，否则通过数据线，软件无法检测到传感器。

图4 驱动路径

3.操作步骤

3.1 根据需求选择不同刚度的传感器

图5 传感器选择

以碰撞人体安全测试为例，按图5所示点击Biomechanical按钮，进入Biomechanical measurements界面选择目标碰撞区域。本教程以碰撞Skull and forehead区域为例，红2框中选择Skull and forehead后，红3框中则会分别显示出该区域对应的传感器刚度系数（150N/mm），阻尼套类型（red），以及瞬态力，稳态力，压强的安全阈值（ISO国际标准）。

图6 对应传感器及阻尼套

根据图5所需要求，则需选择刚度为150N/mm，阻尼套为红色的传感器。具体传感器型号与阻尼原件搭配如图6所示。若测试其他区域，则以其对应的要求为准。

3.2传感器与PC通讯

数据线通讯：

图7 数据线通信步骤

数据线与PC连接好后，点击右上“Force Import”按钮，然后选择对应CBSF按钮，最后根据传感器具体型号选择对应序列号。

蓝牙通讯：

图8 传感器蓝牙设置

首先，每个传感器背面，红色框内按钮，长按为确定/退出；短按为切换。若想使用蓝牙连接，先确保传感器WIRELESS是否打开，如图所示。

图9 软件蓝牙设置

其次，在软件界面依次点击Options，Wireless按钮，确保Wireless active按钮打开，否则无法通信。然后按照图7步骤打开界面，在如下红框内选择对应型号的传感器。

图10 软件蓝牙设置

注：

每次软件打开前，先参考图9，检查软件蓝牙是否打开。
若蓝牙连接失败，检查PC是否开启蓝牙开关，是否连接传感器。

3.3 碰撞测试中a，c膜及传感器的使用

3.3.1 a，c膜的使用

a,c膜为压敏胶片，在力碰撞测试过程中，根据所施加的压力大小，a，c膜会以不同的颜色渐变来表示压力强度。通过扫描仪对该区域进行扫描，并导入cobosafe-vision软件进行参数评估，即可得到压力图像与压力分布。具体步骤为：

（1）将a，c膜裁剪如下图所示大小。a，c两膜皆一面光滑一面毛糙，使用过程中，将两膜重叠，毛面对毛面，光滑面对外，置于传感器中心位置。

图11 a，c膜裁剪

（2）碰撞过程中，确保机械臂能接触，碰撞到a，c膜覆盖区域即可。

（3）碰撞后等待c膜显色，显色完成后，先将该膜置于扫描仪上，然后将gte校准表（背景板）如下图所示覆盖于之上。然后点击软件中Coba Scan按钮（参考图9上方位置）进行扫描，扫描后可得到压力分布图像。

图12 扫描仪使用

注：

a，c膜为压敏胶片，测试前，测试时，测试后手指皆不可触碰撞区域，否则人为挤压与机械臂碰撞易导致胶片受力耦合。
gte校准表不使用时务必置于无光环境。

3.3.2 传感器的使用

在碰撞测试以前，首先确保数据记录处于自动模式，即RECORD为AUTO模式，如图13所示。

图13 数据记录设置

其次，在碰撞测试后，若出现如下界面，则表示数据保存成功。

图14 数据记录

其中，Ft表示瞬态力，Fs表示稳态力，#ID：2表示该组数据的编号，以方便后续根据需求导出。注：

碰撞时接触力禁止超过传感器最大量程，最大量程参考传感器铭牌Max.Force数值。
保持传感器接触面整洁，细小或尖锐物体易导致碰撞过程传感器表面损坏而影响测量精度。

3.4 碰撞后，力数据的导入导出

3.4.1 a，c膜压强数据导入

保证扫描成功后（扫描参考3.3.1），点击软件上方Coba Scan按钮，然后按下图顺序步骤，从文件中选择刚才扫描好的图片，根据需求选择标定区域（本例选择Rectangle区域)。最后可以得到压力与压力分布的图像，不同颜色代表压强大小，可根据需求，将红框中2D切换为3D图像。

图15 压强数据导入

3.4.2 传感器压力数据导入

保证传感器与PC通讯成功后（通讯参考3.2），首先点击软件 ”Force Import”按钮，进入数据导入界面。然后点击 ”Select a force measurement” 下拉菜单，选择需要导出的数据，如刚才图14中的数据编号为 “ #ID：2 ”，那么此时以该数据为例，则选择红2框中的2。

图16 数据导入

数据成功导入后如图17所示，红线为安全阈值，该数据来源于图5中所选择碰撞区域后所生成的标准（国际标准）。蓝线为实际力曲线。由图可知，该次碰撞在0.6至0.8s内，瞬态力与静态力皆不符合标准。

图17 导出界面

若想对碰撞过程的数据导出并分析，右击曲线，点击导出，导出数据至Excel即可。

图18 数据导出

59 CBSF传感器使用方法