力傳感器非常靈敏，能夠感應到力或扭矩的最小變化。然而，在大多數機器人系統中使用的六軸力矩傳感器（或其他多分力傳感器），噪聲是不可避免的，傳感器的讀數會(huì )因噪聲干擾而損壞。噪聲損壞對于應用來(lái)說(shuō)是不可接受的，尤其是那些對安全至關(guān)重要的手術(shù)，如機器人輔助手術(shù)。

當與機器人控制器一起在閉環(huán)中運行時(shí)，損壞的信號是有害的。當試圖補償這些高頻信號時(shí)，快速控制器通常會(huì )做出非常積極的反應，并且整個(gè)機器人系統可能會(huì )變得不穩定，可能導致材料損壞。在這里，我們將仔細研究導致噪聲的原因、噪聲源以及如何減少因破壞多維力矩傳感器的讀數和機器人系統而造成的噪聲。

                            帶噪聲信號與無(wú)噪聲信號圖譜

導致噪音的原因

電磁干擾（EMI）通常是信號噪聲的原因。EMI造成的損壞很常見(jiàn)，可能來(lái)自多種來(lái)源。附近的電動(dòng)機、電源或高頻通信可能是電噪聲源，可能會(huì )使力傳感器信號失真。某些應用不能冒險使其讀數或系統受到噪聲的影響。信號噪聲源有很多，比如：

? 手機

? 燈

? 電機

? 球迷

? 計算機

? 繼電器

? 大型機械

? 發(fā)電機

如何降低信號噪聲

降低噪聲的第一步是確定噪聲源并將其與解決方案配對，通常是硬件或軟件修改。硬件修改被認為是一種預防措施，通常是傳感器設計和系統設置（布線(xiàn)）的一部分，而軟件修改是響應式的，并使用數字信號濾波技術(shù)。

布線(xiàn)

選擇專(zhuān)為測量信號的應用而設計的通訊電纜將有助于防止噪聲。這些電纜將由箔屏蔽、編織屏蔽或兩者的組合進(jìn)行 EMI 屏蔽。系統選擇電纜將取決于操作環(huán)境、預算、靈活性要求和電纜強度。

除了EMI屏蔽電纜外，具有適當的電纜長(cháng)度還可以減少系統中的干擾。就像天線(xiàn)一樣，天線(xiàn)越長(cháng)，信號越強，因此從系統中消除額外的電纜長(cháng)度將降低整體EMI水平。多維力傳感器電纜在系統設計中的放置非常重要，EMI發(fā)射高的電纜和對噪聲敏感的電纜不應并排放置。例如，電力驅動(dòng)電源線(xiàn)（高 EMI 發(fā)射）應盡可能遠離非屏蔽 USB 電纜（EMI 敏感）。

接地

在需要特殊電氣系統設計并且可以有效衰減噪聲的應用中，正確接地是一個(gè)重要因素。

模擬濾波器

抗混疊和低通模擬電子濾波器可去除信號中所有高頻分量，這些高頻分量會(huì )因噪聲破壞測量。這些濾波器必須放置在靠近模數轉換器輸入的位置，以最大限度地提高其效果。

過(guò)采樣和濾波器

通過(guò)硬件（布線(xiàn)、接地和模擬濾波器）完全屏蔽和衰減噪聲幾乎是不可能的。因此，基于軟件的信號處理應用程序，用于模擬接近傳感器分辨率的清晰信號。

軟件里如何減少噪音

上海耐創(chuàng )測試技術(shù)有限公司代理的瑞士Bota Systems 六維力矩傳感器具有噪聲源屏蔽功能，并遵循工業(yè)環(huán)境抗擾度標準 （IEC 61000-6-2：2016）、住宅、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境排放標準 （IEC 61000-6-3：2006 + A1：2010），所有的多分力傳感器也不受突發(fā)和 ESD 的影響。

力傳感器的外殼充當嵌入式電子設備的法拉第籠，電壓信號設計為差分和比率度量。這樣，共模信號就會(huì )以高共模抑制比（CMMR）進(jìn)行抑制。然后，信號通過(guò)模擬抗混疊和低通濾波器，它們位于A(yíng)DC輸入之前，用于抑制信號中增加噪聲的其余高頻分量。除了通過(guò)傳感器的硬件降低噪聲外，還提供易于調節的數字濾波，可通過(guò)我們的軟件界面訪(fǎng)問(wèn)。

如有任何與噪聲有關(guān)的話(huà)題，可以隨時(shí)聯(lián)系我們探討。