Τι είναι η MEMS IMU; Αρχές, χαρακτηριστικά και βιομηχανικές εφαρμογές

1. Σύνοψη

Μια ΜΜΕΜ (Μικροηλεκτρομηχανική μονάδα μέτρησης αδράνειας συστήματος) είναι μια μικροσκοπική συσκευή αδράνειας σε επίπεδο τσιπ που ενσωματώνει γυροσκόπια MEMS υψηλής ακρίβειας και επιταχυνόμετρα MEMS.Ως το βασικό υλικό αντίληψης σχεδόν όλων των μη επανδρωμένων και ευφυών εξοπλισμού, το MEMS IMU είναι υπεύθυνο για τη συλλογή σε πραγματικό χρόνο δεδομένων γωνιακής ταχύτητας και επιτάχυνσης σε τρεις άξονες, η οποία είναι η αρχική πηγή δεδομένων για την επίλυση της στάσης,ανίχνευση κίνησης και υπολογισμός αδρανειακής πλοήγησης.

Σε αντίθεση με τους ογκώδεις παραδοσιακούς μηχανικούς αισθητήρες και τα ακριβά συστήματα γυροσκόπησης οπτικών ινών, το MEMS IMU υιοθετεί τεχνολογία παραγωγής μικροηλεκτρομηχανικών ημιαγωγών, επιτρέποντας σε εξαιρετικά μικρά μεγέθη,ελαφρύΜε συνεχή επαναληπτική βαθμονόμηση και βελτιστοποίηση αλγορίθμων, οι σύγχρονες βιομηχανικές μονάδες MEMS IMU έχουν επιτύχει εξαιρετικά σταθερές επιδόσεις drift,Γίνεται η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μονάδα αισθητήρα αδράνειας σε αστικά drones, έξυπνα οχήματα, ρομπότ και βιομηχανικό έξυπνο εξοπλισμό.

2Εσωτερική σύνθεση και αρχή λειτουργίας

2.1 Δίδυμη δομή αισθητήρα πυρήνα

Μια πλήρης ΜΜΕΣ IMU αποτελείται από δύο βασικά συστατικά αισθητήρων: γυροσκόπιο MEMS και επιταχυνόμετρο MEMS. Κάθε ένα από αυτά συλλαμβάνει ανεξάρτητα διαφορετικές φυσικές ποσότητες κίνησης,και συνθέτουν από κοινού ένα πλήρες σύστημα αδρανειακής αντίληψης έξι άξων.

Γυροσκόπιο MEMSΧρησιμοποιείται για τη μέτρηση της γωνιακής ταχύτητας περιστροφής του φορέα.Είναι η βασική συσκευή για την κρίση της απόκλισης στάσης, κατάσταση του τιμονιού και σταθερότητα πτήσης.

Επιταχυνόμετρο MEMSΧρησιμοποιείται για τη μέτρηση της γραμμικής επιτάχυνσης και της βαρυτικής επιτάχυνσης.παροχή βασικών δεδομένων για οριζόντια διόρθωση και κρίση κίνησης.

2.2 Βασικός μηχανισμός εργασίας

Με βάση τη μηχανική αρχή μικρο-δονήσεων, η εσωτερική μικροδομή του τσιπ MEMS παράγει μικροσκοπικές αλλαγές χωρητικότητας όταν ο φορέας κινείται ή περιστρέφεται.ενδυνάμωσηΤο τσιπ μετατρέπει μικρομηχανικές αλλαγές σε τυποποιημένη ψηφιακή έξοδος δεδομένων.

Χωρίς να βασίζεται σε οποιοδήποτε εξωτερικό όραμα, ραντάρ ή δορυφορικό σήμα, το MEMS IMU μπορεί να παράγει υψηλής συχνότητας αδράνεια δεδομένα εντελώς αυτόνομα, αντιλαμβανόμενο κάθε καιρό,Παρακολούθηση της κατάστασης κίνησης πλήρους σεναρίου.

3Τεχνολογία βελτιστοποίησης βιομηχανικού επιπέδου

Οι αισθητήρες MEMS καταναλωτικού επιπέδου υποφέρουν από μεγάλη απόκλιση θερμοκρασίας, χαμηλή σταθερότητα και έντονο θόρυβο δόνησης.Η βιομηχανική μας μονάδα IMU MEMS υιοθετεί ολοκληρωμένη βαθμονόμηση και βελτιστοποίηση αλγορίθμων για την εξάλειψη εγγενών ελαττωμάτων των συνηθισμένων τσιπ MEMS:

• Κλιματισμός πλήρους εύρους θερμοκρασίας: αντισταθμίζει την απόκλιση μηδενικής μεροληψίας υπό υψηλές και χαμηλές αλλαγές θερμοκρασίας για να εξασφαλίσει σταθερή απόδοση σε ακραία περιβάλλοντα εργασίας.
• Δυναμικός αλγόριθμος φιλτραρίσματος δονήσεων: Φιλτράρει τον υψηλής συχνότητας μηχανικό θόρυβο των δονήσεων που παράγονται από τους κινητήρες, τους ρότορες και τις συγκρούσεις των οχημάτων.
• Διορθώσεις μηδενικής προκατάληψης υψηλής ακρίβειας: Καταργεί τα μακροπρόθεσμα σωρευτικά σφάλματα και βελτιώνει τη σταθερότητα της στάσης επίλυσης.
• Έκδοση δεδομένων υψηλού εύρους ζώνηςΥποστηρίζει ταχεία δυναμική απόκριση για ταχύτατα ελιγμούς και συχνές αλλαγές στάσης.

4Κεντρικά πλεονεκτήματα της βιομηχανικής MEMS IMU

• Υπερ-μικρό & ελαφρύΕνσωματωμένη σχεδίαση σε επίπεδο τσιπ, κατάλληλη για μικρά UAV, ρομπότ και φορητές συσκευές με αυστηρούς περιορισμούς χώρου και φορτίου.
• Μικρή κατανάλωση ενέργειαςΠροσαρμόζεται σε κινητά έξυπνα τερματικά που τροφοδοτούνται από μπαταρίες, παρατείνοντας σημαντικά τον χρόνο λειτουργίας του εξοπλισμού.
• Ισχυρή προσαρμοστικότητα στο περιβάλλονΑντιστέκεται σε κραδασμούς, δονήσεις και διακυμάνσεις θερμοκρασίας, κατάλληλη για βιομηχανικές, οχηματικές, αεροπορικές και πεδινές λειτουργίες.
• Υψηλό κόστος απόδοσης & μαζική παραγωγήΣε σύγκριση με τις συσκευές αδρανείας FOG και λέιζερ, το MEMS IMU υποστηρίζει τη χρήση μεγάλων παρτίδων χωρίς να περιορίζει την επανάληψη του εξοπλισμού και την παραγωγή σε όγκο.
• Δυναμική ανταπόκριση υψηλής συχνότηταςΚαταγράφει ταχείς αλλαγές στάσης σε πραγματικό χρόνο, εξασφαλίζοντας σταθερό έλεγχο υψηλής δυναμικής μη επανδρωμένου εξοπλισμού.

5Διαφορές μεταξύ MEMS IMU, MEMS ολοκληρωμένης πλοήγησης και FOG

ΜΕΜΣ IMUείναι ηαρχικό εξοπλισμό αισθητήρα, που παράγει μόνο δεδομένα γωνιακής ταχύτητας και επιτάχυνσης.

Ενσωματωμένο σύστημα πλοήγησης MEMSείναιδευτερογενές αναπτυγμένο σύστημαβασίζεται σε IMU, συγχωνεύεται με GNSS και αλγόριθμους για την έκδοση στάσης, ταχύτητας και θέσης.

ΠΡΟΕΔΡΟΣ. - Η ημερήσια διάταξη προβλέπει:είναι συσκευή οπτικής ανίχνευσης υψηλής τεχνολογίας με εξαιρετικά χαμηλή ροή, που χρησιμοποιείται για αεροδιαστημικά και θαλάσσια σενάρια υψηλής ακρίβειας,ενώ το MEMS IMU επικεντρώνεται σε σενάρια βιομηχανικού και πολιτικού ευφυούς εξοπλισμού μεγάλης κλίμακας.

6. Ευρεία σενάρια εφαρμογής

• Έλεγχος πτήσης UAV: Παρέχει βασικά δεδομένα στάσης για επιθεωρήσεις, μετρήσεις, εφοδιαστική και γεωργικά drones.
• Ευφυής Οδήγηση & ΡομπότΥποστηρίζει AGV, AMR, χαμηλής ταχύτητας αυτόνομη θέση οχήματος και σταθεροποίηση στάσης.
• Εγκατάσταση σταθεροποίησης και εξοπλισμός παρακολούθησης: Εξάλειψη της συγκίνησης και επίτευξη σταθερής έκδοσης εικόνας για οχήματα και αερομεταφερόμενα τσιμπάνια.
• Παρακολούθηση μηχανημάτων μηχανικής: Κατανοεί την ανίχνευση κλίσης, την προειδοποίηση κατά της ανατροπής και τη δυναμική παρακολούθηση της στάσης.
• Μεταφορτωτές Μεταφορείς & Χάρτες: Παρέχει υποστήριξη δεδομένων αδρανείας υψηλής συχνότητας για κινητές συσκευές 3D σαρώσεως και συλλογής πεδίου.

7Συνοπτική

Ως η πιο θεμελιώδης και ευρέως χρησιμοποιούμενη μονάδα αισθητήρα αδράνειας στη βιομηχανία ευφυών εξοπλισμού, η ΜΜΕΣ IMU αναλαμβάνει το βασικό καθήκον της αντίληψης κίνησης φορέα.χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή βιομηχανική σταθερότηταΤο πρόγραμμα αυτό θέτει τα βασικά στοιχεία για την τεχνολογία μη επανδρωμένης οδήγησης, τα έξυπνα ρομπότ και τον εξοπλισμό οικονομίας χαμηλού υψόμετρου.Η μονάδα IMU MEMS μπορεί να αναβαθμιστεί σε ολοκληρωμένα συστήματα πλοήγησης υψηλών επιδόσεων, καλύπτοντας σχεδόν όλα τα σενάρια εφαρμογής της αδρανειακής πλοήγησης σε πολιτικό και βιομηχανικό τομέα.