Wat is een MEMS-IMU? Principes, kenmerken en industriële toepassingen

1. Overzicht

Een MEMS-IMU (Micro-Electro-Mechanical System Inertial Measurement Unit) is een miniatuur inertiële sensoren op chipniveau die hoge-precisie MEMS gyroscopen en MEMS-versnellingsmeters integreert.Als kernperceptie hardware van bijna alle onbemande en intelligente apparatuur, MEMS IMU is verantwoordelijk voor realtime verzameling van drieassige hoeksnelheid en drieassige versnellingsgegevens, die de oorspronkelijke gegevensbron is voor houdingsoplossing,Bewegingsopsporing en berekening van traagheidsnavigatie.

In tegenstelling tot de omvangrijke traditionele mechanische sensoren en de kostbare glasvezel gyrosystemen, gebruikt MEMS IMU micro-elektromechanische halfgeleiderproductietechnologie, waardoor ultra-kleinelichtgewichtMet continue iteratieve kalibratie en algoritme-optimalisatie hebben moderne industriële MEMS-IMU's uiterst stabiele driftprestaties bereikt.Het wordt de meest gebruikte traagheidssensor in civiele drones., intelligente voertuigen, robots en industriële intelligente apparatuur.

2Interne samenstelling en werkingsprincipe

2.1 Dual-Core Sensing Structure

Een volledige MEMS IMU bestaat uit twee kernsensorcomponenten: een MEMS gyroscoop en een MEMS versnellingsmeter.en samen een volledig zes-assig traagheidsperceptiesysteem vormen.

MEMS gyroscoopHet detecteert de rotatiesnelheid rond de X-, Y- en Z-assen in realtime en weerspiegelt de dynamische veranderingen van rollen, toonhoogte en gieren.Het is het belangrijkste apparaat voor het beoordelen van houding afwijking, stuurstand en vluchtstabiliteit.

MEMS-versneller: wordt gebruikt om lineaire versnelling en zwaartekrachtversnelling te meten.het verstrekken van basisgegevens voor horizontale correctie en beoordeling van bewegingen.

2.2 Basiswerkingsmechanisme

Op basis van het micro-vibratiemechanische principe produceert de interne micro-structuur van de MEMS-chip kleine capaciteitsveranderingen wanneer de drager beweegt of draait.versterkingDe chip zet micro-mechanische veranderingen om in standaard digitale gegevensuitgang.

Zonder afhankelijk te zijn van een extern zicht, radar of satellietsignaal, kan de MEMS IMU volledig autonoom hoge-frequente traagheidsgegevens uitvoeren.Monitoring van de toestand van de beweging in het volledige scenario.

3Technologie voor industriële optimalisatie

MEMS-sensoren voor de consument lijden onder grote temperatuurverschuiving, lage stabiliteit en sterk trillingsgeluid.Onze industriële MEMS IMU gebruikt een uitgebreide kalibratie en algoritme optimalisatie om inherente defecten van gewone MEMS chips te elimineren:

• Kalibratie van het volledige temperatuurbereik: Compenseert de nul-bias drift bij hoge en lage temperatuurveranderingen om een stabiele output te garanderen in extreme werkomgevingen.
• Dynamisch trillingsfilteralgoritme: Filtert hoogfrequent mechanisch trillingsgeluid dat wordt gegenereerd door motoren, rotoren en het botsen van voertuigen.
• Hoge-precisie nul-biascorrectie: Onderdrukt cumulatieve fouten op de lange termijn en verbetert de stabiliteit van de houdingsoplossing.
• Gegevensuitvoer met een hoge bandbreedte: Ondersteunt snelle dynamische reactie voor snel manoeuvreren en frequente houdingsveranderingen.

4De belangrijkste voordelen van industriële MEMS-IMU

• Ultra-miniatuur en lichtgewichtGeïntegreerd ontwerp op chipniveau, geschikt voor kleine UAV's, robots en draagbare apparaten met strikte ruimte- en belastingbeperkingen.
• Laag energieverbruikAanpast zich aan mobiele intelligente terminals op batterij, waardoor de werktijd van de apparatuur aanzienlijk wordt verlengd.
• Sterke aanpassingsvermogen aan het milieuWeerstand tegen schokken, trillingen en temperatuurschommelingen, geschikt voor industriële, voertuigmontage, luchtvaart en veldoperatiescenario's.
• Hoge kostprestaties en massaproductieIn vergelijking met FOG- en laserinertiële apparaten ondersteunt MEMS IMU grootschalige batch-implementatie zonder de iteratie van apparatuur en de volumeproductie te beperken.
• Hoogfrequente dynamische reactieDe snel veranderende houding in real time vast te leggen, waardoor een stabiele controle van hoog dynamische onbemande apparatuur wordt gewaarborgd.

5Verschillen tussen MEMS IMU, MEMS Integrated Navigation en FOG

MEMS-IMUis deoriginele sensoren, waarbij alleen hoeksnelheids- en versnellingsgegevens worden geproduceerd.

MEMS geïntegreerd navigatiesysteemis eensecundair ontwikkeld systeemgebaseerd op IMU, samengevoegd met GNSS en algoritmen voor het uitvoeren van houding, snelheid en positie.

FOG Inertiële navigatie met glasvezelis een optisch sensorenapparaat van hoge kwaliteit met ultralage drift, dat wordt gebruikt voor zeer nauwkeurige lucht- en ruimtevaart- en maritieme scenario's,MEMS-IMU richt zich op industriële en civiele grootschalige scenario's voor intelligente apparatuur..

6. Breed toepassingsscenario's

• UAV-vluchtcontrole: Biedt basisgegevens over de houding van inspecties, landmetingen, logistiek en landbouwdrones.
• Intelligent rijden en robotsOndersteunt AGV, AMR, autonome voertuigpositionering en houdingsstabilisatie bij lage snelheid.
• Stabilisatie Gimbal & Monitoring Equipment: Elimineert jitter en realiseert een stabiele beelduitgang voor voertuig- en luchtgimbels.
• Bewaking van machines: Realiseert hellingsdetectie, anti-overturning waarschuwing en dynamische houdingsbewaking.
• Draagbare landmetingen en kaarten: Biedt hoge frequentie inertiële gegevensondersteuning voor mobiele 3D-scan- en veldverzamelapparatuur.

7Samenvatting

Als de meest fundamentele en veelgebruikte traagheidswaarnemingsunit in de industrie van intelligente apparatuur, neemt de MEMS IMU de kerntaak van dragerbeweging waarneming.laag stroomverbruik en hoge industriële stabiliteitHet is de basis van de hardware voor onbemande auto's, intelligente robots en apparatuur voor de economie op lage hoogte.MEMS-IMU kan worden opgewaardeerd tot hoogwaardige geïntegreerde navigatiesystemen, die bijna alle toepassingsscenario's voor civiele en industriële inertiële navigatie bestrijkt.