如何降低力传感器中的信号噪声

如何降低力传感器中的信号噪声

六轴力传感器非常灵敏，能够感应力或扭矩的*小变化。然而，在大多数机器人系统中，噪声是不可避免的，传感器的读数会受到噪声干扰的破坏。噪音损坏对于应用程序来说是不可接受的;特别是那些对安全至关重要的手术，如机器人辅助手术等。

当与机器人控制器一起在闭环中运行时，损坏的信号是有害的。快速控制器在尝试补偿这些高频信号时通常会做出非常激进的反应，并且整个机器人系统可能会变得不稳定，从而可能导致材料损坏。

噪音的原因

电磁干扰 （EMI） 通常是信号中噪声的原因。EMI损坏很常见，可能来自多个来源。附近的电动机、电源或高频通信可能是电噪声的来源，会扭曲传感器的信号。

降低信号噪声

降低噪声的*步是识别源并将其与解决方案配对，通常是硬件或软件修改。

布线：选择专为测量信号的应用而设计的仪器电缆将有助于防止噪声。这些电缆将由箔屏蔽、编织屏蔽或两者的组合进行 EMI 屏蔽。为系统选择电缆将取决于操作环境、预算、灵活性要求和电缆强度。

接地：在需要特殊电气系统设计并能有效衰减噪声的应用中，正确接地是一个重要因素。

模拟滤波器：抗混叠和低通模拟电子滤波器可去除信号中的所有高频分量，这些分量会因噪声而损坏测量结果。这些滤波器必须放置在靠近模数转换器输入端的位置，以*限度地提高其效果。

过采样和滤波器：通过硬件（电缆、接地和模拟滤波器）完全屏蔽和衰减噪声几乎是不可能的。因此，基于软件的信号处理应用程序用于模拟接近传感器分辨率的清晰信号。

瑞士Bota Systems六轴力传感器研发人员仔细研究了导致噪声的原因，噪声源以及如何减少因破坏力矩传感器的读数和机器人系统而产生的噪声。

六维力矩传感器可屏蔽噪声源，并遵循工业环境的抗扰度标准、住宅、商业和轻工业环境的排放标准，传感器也不受 BURST 和 ESD 的影响。

BOTA的六轴力传感器的外壳充当嵌入式电子设备的Faraday Cage，电压信号设计为差分和比率公制。这样，共模信号就会被高共模抑制比（CMMR）抑制。然后，信号通过模拟抗混叠和低通滤波器，它们位于ADC输入之前，用于抑制信号中增加噪声的其余高频分量。除了通过传感器的硬件降低噪声外，还提供可通过软件界面访问的易于调节的数字滤波。

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