Por trás das curvas suaves dos veículos autônomos que sobrevoam com precisão, há um processador central essencial: a Unidade de Medição de Inércia (IMU). Sua precisão determina diretamente a precisão com que o dispositivo inteligente percebe seus próprios gestos. Uma IMU de alta precisãoExcelenteO desempenho é inseparável do processo mais crítico da produção: a calibração de fábrica. Quando as necessidades de calibração da IMU entram na era dos microradians, a mesa rotativa nano piezoelétrica se torna o parceiro ideal para cenários de calibração com vantagens tecnológicas únicas.

A unidade de medição de inércia é um dispositivo de sensor usado para medir o estado de movimento de um objeto. Um IMU é geralmente composto por um acelerômetro e um giroscópio, usados ​​para medir a aceleração linear de um objeto em três direções ortogonais. O giroscópio é usado para medir a velocidade angular de um objeto em torno de três eixos ortogonais. Ao processar esses dados de aceleração e velocidade angular, a IMU pode descobrir informações como a posição, velocidade e posição do objeto.

A IMU tem alta frequência de atualização e alta precisão de cálculo em curto prazo, não depende de sinais externos e é capaz de trabalhar de forma independente em ambientes com sinais GPS restritos, como interiores, subterrâneos e subaquáticos, por isso tem amplas aplicações em aeroespacial, drones, veículos autônomos, robôs, vestuário inteligente e muitas outras áreas.

Os acelerômetros e giroscópios integrados na IMU, que medem a aceleração de linha e a velocidade angular, respectivamente, são afetados por alguns fatores e existem pequenos desvios na saída real dos dados: pode ser um erro durante a instalação, pode ser um erro não linear do fator de escala ou pode ser um desvio de direção de medição causado pelo desalinhamento entre os eixos. A essência da calibração é criar um modelo de erro através de testes precisos que compensam esses erros sistêmicos para garantir que os dados de saída da IMU estejam mais próximos do movimento real.

Esquema do modelo de erro

O acelerômetro geralmente depende da calibração da constante gravitacional: a direção do vetor gravitacional é fixa, colocando a IMU em posições diferentes e coletando os valores de saída do acelerômetro em cada estado de posição, comparando os valores teóricos com os desvios dos valores medidos, você pode calcular o desvio zero do acelerômetro e os fatores de escala, para concluir a calibração do acelerômetro.

A calibração dinâmica é a calibração realizada pela IMU em movimento, muitas vezes com plataformas giratórias ou mesas oscilantes. O princípio da calibração dinâmica da IMU é definir os valores de entrada e observar os valores de saída para comparar. Fornecer uma quantidade física conhecida, constante e precisa para a IMU (por exemplo, ângulo específico, velocidade angular), usando uma velocidade angular constante estável, em combinação com a entrada de velocidade angular fornecida pela mesa de rotação, corrigindo erros de medição dinâmica alterando a postura da IMU, analisando as diferenças de saída do sensor e calculando todos os modelos de parâmetros de erro.

A calibração de fábrica da IMU não é um simples teste de rotação, mas um teste sistemático de equipamentos e processos, seus requisitos principais se concentram nos seguintes aspectos:

A precisão dos sensores avançou para níveis mais precisos, por isso o dispositivo de calibração requer ajustes de postura em microradiais. A mesa de rotação tradicional é vulnerável a espaços mecânicos e atrito, e é difícil atender às necessidades de calibração de erros de instalação e fatores de escala da IMU de alta gama.

A calibração não só mede erros estáticos, mas também verifica o desempenho do sensor através de testes de velocidade angular dinâmica. Isso exige que a mesa de rotação alterne de postura rapidamente e que o movimento seja estável e sem tremores, evitando a introdução de erros adicionais.

Quando a IMU precisa funcionar de forma estável em alguns ambientes extremos, a calibração também requer testes sincronizados a temperatura total. O dispositivo deve ser compacto e não ser afetado por mudanças de temperatura.

A mesa rotativa nano-piezoelétrica é impulsionada pelo efeito invertido piezoelétrico da cerâmica piezoelétrica e a tensão de entrada provoca a deformação nano-escalada do material. Sua resolução em nanoescala, nenhum atrito e velocidade de resposta ultra-rápida satisfazem as necessidades da calibração IMU.

A mesa nanorotativa piezoelétrica pode gerar e estabilizar passos em ângulos extremamente pequenos (por exemplo, níveis de microradians) para calibrar com precisão os erros não lineares do sensor, etc.

Os drives piezoelétricos têm velocidades de resposta de milissegundos e a vantagem de não serem magnéticos e sem atrito. Isso permite que a mesa rotativa realize rotações e varreduras de baixa velocidade extremamente suaves e sem tremores, tornando-se a fonte de entrada ideal para testar sensores. Isso ajuda a separar os erros dinâmicos da IMU com mais clareza, permitindo uma compensação direcionada.

Combinando vários produtos piezoelétricos, como mesas piezoelétricas de nanorotação e mesas piezoelétricas de nanoposicionamento, em um sistema de múltiplos eixos, é possível construir uma plataforma de movimento de precisão de vários graus de liberdade que ajusta a IMU com rapidez e precisão a qualquer postura teórica necessária para o processo de calibração. Sua alta precisão de posicionamento repetitivo garante a consistência de cada calibração, garantindo a uniformidade e a confiabilidade do desempenho dos produtos IMU de fábrica.

Mais detalhes são bem-vindos amanhã!