Hinter dem präzisen Schweben der Drohne und der glatten Kurve eines selbstfahrenden Autos befindet sich ein entscheidender Kernprozessor: die Trägheitsmesseinheit (IMU). Seine Genauigkeit bestimmt direkt die Genauigkeit der Wahrnehmung der eigenen Geste durch intelligente Geräte. Eine hochpräzise IMU,AusgezeichnetLeistung ist unabhängig von einem der wichtigsten Prozesse in der Produktion: der Fabrikkalibrierung. Als die IMU-Kalibrierungsanforderungen in das Zeitalter der Mikroradien eintreten, werden die piezoelektrischen Nano-Drehtische mit ihren einzigartigen technologischen Vorteilen zum idealen Partner für die Kalibrierungsszenen.

Die Trägheitsmesseinheit (Inertial Measurement Unit) ist ein Sensorgerät, das den Zustand der Bewegung eines Objekts misst. IMU besteht in der Regel aus einem Beschleunigungsmesser und einem Gyroskop, das zur Messung der linearen Beschleunigung eines Objekts in drei orthogonalen Richtungen verwendet wird. Das Gyroskop wird verwendet, um die Winkelgeschwindigkeit eines Objekts um drei orthogonale Achsen zu messen. Durch die Verarbeitung dieser Beschleunigungs- und Winkelgeschwindigkeitsdaten kann die IMU Informationen wie Position, Geschwindigkeit und Position eines Objekts berechnen.

IMU hat die Eigenschaften einer hohen Aktualisierungsfrequenz und einer hohen Berechnungsgenauigkeit in kurzer Zeit, sie ist nicht auf externe Signale angewiesen und kann unabhängig in Umgebungen arbeiten, in denen GPS-Signale eingeschränkt sind, darunter Raumfahrt, Drohnen, autonome Fahrzeuge, Robotik, intelligentes Tragen und viele andere Bereiche.

Die im IMU integrierten Beschleunigungsmesser und Gyroskop, die Linienbeschleunigung und Winkelgeschwindigkeit messen, werden von einigen Faktoren beeinflusst, die bei der tatsächlichen Ausgabe von Daten kleine Abweichungen aufweisen: Es kann ein Fehler sein, der bei der Installation verursacht wird, ein nicht-linearer Fehler des Skalierfaktors oder eine Nichtausrichtung zwischen den Achsen, die eine Abweichung der Messrichtung verursacht. Das Wesen der Kalibrierung besteht darin, ein Fehlermodell durch präzise Tests zu erstellen, um diese systematischen Fehler zu korrigieren, um sicherzustellen, dass die Ausgabedaten der IMU näher an die reale Bewegung liegen.

Diagramm des Fehlermodells

Beschleunigungsmessgeräte verlassen sich in der Regel auf die Kalibrierung der Schwerkraftkonstanten: die Schwerkraftvektorrichtung wird festgelegt, indem die IMU in einer anderen Position platziert wird und die Ausgangswerte des Beschleunigungsmessgerätes in jedem Positionszustand erfasst werden, um die Abweichung der theoretischen Werte und der tatsächlichen Messwerte zu vergleichen.

Dynamische Kalibrierung ist eine Kalibrierung, die im IMU in Bewegung durchgeführt wird und häufig mit einer Drehplattform oder einem Schwingtisch kalibriert wird. Das Prinzip der dynamischen Kalibrierung der IMU besteht darin, den Eingangswert eindeutig zu definieren und den Ausgangswert zu beobachten. Bereitstellen Sie der IMU eine bekannte, konstante und genaue physikalische Größe (z. B. bestimmte Winkel, Winkelgeschwindigkeit), verwenden Sie eine stabile konstante Winkelgeschwindigkeit in Kombination mit den Winkelgeschwindigkeitseingängen des Drehtisches, um dynamische Messfehler zu korrigieren, indem Sie die IMU-Position ändern, die Sensorausgangsdifferenzen analysieren und alle Fehlerparametermodelle berechnen.

Die IMU-Fabrikkalibrierung ist keine einfache Rotationsprüfung, sondern eine systematische Prüfung von Geräten und Prozessen, deren Kernanforderungen sich auf die folgenden Aspekte konzentrieren:

Die Genauigkeit der Sensoren hat sich auf ein höheres Niveau der Präzision entwickelt, daher müssen die Kalibrierungsgeräte eine Haltungsanpassung auf der Mikroradianenstufe ermöglichen. Traditionelle Drehtische sind anfällig für mechanische Lücken und Reibungsbewirkungen, so dass es schwierig ist, die Kalibrierungsanforderungen der High-End-IMU für Installationsfehler und Skalierfaktoren zu erfüllen.

Die Kalibrierung erfordert nicht nur die Messung statischer Fehler, sondern auch die Überprüfung der Sensorleistung durch dynamische Winkelgeschwindigkeitstests. Dies erfordert, dass der Drehtisch schnell die Position wechselt und dass der Bewegungsprozess stabil und ohne Schütteln ist, um zusätzliche Fehler zu vermeiden.

Wenn die IMU unter einigen extremen Umgebungen stabil arbeiten muss, müssen auch Volltemperaturtests synchronisiert werden. Das Gerät muss kompakt sein und selbst nicht von Temperaturänderungen beeinflusst werden.

Der piezoelektrische Nano-Drehtisch basiert auf dem umgekehrten piezoelektrischen Effekt der piezoelektrischen Keramik, der die Eingangsspannung verursacht, wodurch das Material Nanoskalaveränderungen erzeugt. Mit seiner nanoskaligen Auflösung, Reibungsfreiheit und extrem schneller Reaktionsgeschwindigkeit erfüllt er die Anforderungen der IMU-Kalibrierung.

Der piezoelektrische Nano-Rotationstisch erzeugt und stabilisiert Schritte in extrem kleinen Winkeln (z. B. im Mikroradienbereich), um die nicht-linearen Fehler des Sensors genau zu bestimmen.

Der piezoelektrische Antrieb hat die Vorteile einer Reaktionsgeschwindigkeit von Millisekunden sowie magnetischer und reibungsfreier Reaktion. Dies ermöglicht eine äußerst glatte, schockungsfreie Drehung und Scannen mit niedriger Geschwindigkeit und ist die ideale Eingangsquelle für die Prüfung von Sensoren. Es hilft, die dynamischen Fehler der IMU deutlicher zu trennen und somit gezielt zu kompensieren.

Durch die Kombination mehrerer piezoelektrischer Produkte wie piezoelektrischer Nano-Rotationstisch und piezoelektrischer Nano-Positioniertisch in ein Mehrachssystem kann eine präzise Bewegungsplattform mit mehreren Freiheitsgraden erstellt werden, die die IMU schnell und präzise an jede für den Kalibrierungsprozess erforderliche theoretische Position anpasst. Seine extrem hohe wiederholte Positionierungsgenauigkeit gewährleistet eine Konsistenz bei jeder Kalibrierung und garantiert gleichmäßige und zuverlässige Leistung der IMU-Produkte aus dem Werk.

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