MEMS IMU 는 무엇 인가? 원칙, 특징 및 산업적 응용

1. 개요

MEMS IMU (Micro-Electro-Mechanical System Inertial Measurement Unit) 는 고정도 MEMS 자이로스코프와 MEMS 가속도계를 통합한 소형 칩 수준의 관성 감지 장치이다.거의 모든 무인 및 지능형 장비의 핵심 인식 하드웨어로서, MEMS IMU는 3축 각속도 및 3축 가속도 데이터를 실시간으로 수집하는 역할을 합니다.모션 추적 및 관성 내비게이션 계산.

방대한 전통적인 기계적 센서와 고가의 광섬유 자이로 시스템과는 달리, MEMS IMU는 초소규모의 크기를 가능하게 하는 마이크로 전자 기계 반도체 제조 기술을 채택합니다.가벼운 무게, 낮은 전력 소비 및 대량 생산. 지속적인 반복적 캘리브레이션 및 알고리즘 최적화로, 현대 산업용 MEMS IMU는 매우 안정적인 드리프트 성능을 달성했습니다.민간 드론에서 가장 널리 사용되는 관성 감지 장치가되었습니다., 지능형 차량, 로봇 및 산업 지능형 장비

2내부 구성 및 작동 원칙

2.1 듀얼 코어 센싱 구조

완전한 MEMS IMU는 MEMS 자이로스코프와 MEMS 가속도계라는 두 가지 핵심 감지 구성 요소로 구성됩니다. 각각 독립적으로 다른 운동 물리적 크기를 캡처합니다.그리고 함께 6축의 관성 인식 시스템을 구성합니다..

MEMS 자이로스코프: 운반기 회전의 각속도를 측정하는 데 사용됩니다. X, Y, Z 축 주위의 회전 속도를 실시간으로 감지하고 롤, 피치 및 윙의 역학적 변화를 반영합니다.그것은 태도 편향을 판단하는 핵심 장치입니다, 스티어링 상태 및 비행 안정성

MEMS 가속도: 선형 가속과 중력 가속을 측정하는 데 사용됩니다. 그것은 운반자의 정적 기울기 각도, 동적 가속, 둔화 및 진동 변화를 감지 할 수 있습니다.수평 교정 및 움직임 판단에 대한 기본 데이터를 제공하는.

2.2 기본 작업 메커니즘

마이크로 진동 기계 원리에 기초하여, MEMS 칩의 내부 마이크로 구조는 운반자가 움직이거나 회전할 때 작은 용량 변화를 발생시킵니다.증폭, 분광 및 온도 보상, 칩은 표준 디지털 데이터 출력으로 미세 기계적 변화를 변환합니다.

외부 시야, 레이더 또는 위성 신호에 의존하지 않고, MEMS IMU는 고주파 관성 데이터를 완전히 자율적으로 출력할 수 있습니다.전체 시나리오 모션 상태 모니터링.

3산업용 최적화 기술

소비자용 MEMS 센서는 큰 온도 변동, 낮은 안정성 및 심한 진동 소음으로 고통받습니다.우리의 산업용 MEMS IMU는 일반 MEMS 칩의 고유 결함을 제거하기 위해 포괄적인 캘리브레이션과 알고리즘 최적화를 채택합니다.:

• 전체 온도 범위 정렬: 극한 작업 환경에서 안정적인 출력을 보장하기 위해 높은 온도와 낮은 온도 변화에 따라 제로 비아스 이동을 보상합니다.
• 동적 진동 필터링 알고리즘: 모터, 로터 및 차량 충돌로 인해 발생하는 고주파 기계 진동 소음을 필터합니다.
• 높은 정확도 제로 편향 수정: 장기적 누적 오류를 억제하고 태도 해결 안정성을 향상시킵니다.
• 대역폭 데이터 출력: 빠른 동적 반응을 지원합니다. 고속 기동과 빈번한 자세 변화.

4산업 MEMS IMU의 주요 장점

• 극소형 과 가벼운칩 수준 통합 설계, 작은 UAV, 로봇 및 공간 및 부하 제한이 엄격한 휴대용 장치에 적합합니다.
• 낮은 전력 소비배터리로 작동하는 모바일 지능 단말기에 적응하여 장비 작동 시간을 크게 늘립니다.
• 강한 환경 적응력충격, 진동 및 온도 변동에 저항하며 산업용, 차량에 장착된, 항공 및 현장 운영 시나리오에 적합합니다.
• 고비용 성능과 대량 생산FOG 및 레이저 관성 장치와 비교하면 MEMS IMU는 장비 반복 및 양량 생산을 제한하지 않고 대용량 대량 배포를 지원합니다.
• 고주파 동적 반응실시간으로 급격한 자세 변화를 캡처하여 고역동성 무인 장비의 안정적인 통제를 보장합니다.

5MEMS IMU, MEMS 통합 항법 및 FOG 사이의 차이점

MEMS IMU이오리지널 센싱 하드웨어, 각속도 및 가속도 데이터를 출력합니다.

MEMS 통합 항법 시스템이2차 개발 시스템IMU를 기반으로 GNSS와 알고리즘을 합쳐서 자세, 속도 및 위치를 출력합니다.

FOG 광섬유 관성 내비게이션극저한 유동으로 고품질 광학 감지 장치로, 항공우주 및 해상 시나리오에 고밀도를 사용하며,MEMS IMU는 산업 및 민간 대규모 지능 장비 시나리오에 초점을 맞추고.

6광범위한 응용 시나리오

• UAV 비행 제어: 검사, 조사, 물류 및 농업 드론에 대한 핵심 태도 데이터를 제공합니다.
• 지능형 운전 및 로봇: AGV, AMR, 저속 자율주행 차량 위치 및 자세 안정화를 지원합니다.
• 안정화 기말 및 모니터링 장비: 기저귀를 제거하고 차량 및 항공 기말에 대한 안정적인 이미지 출력을 실현합니다.
• 엔지니어링 기계 모니터링: 기울기 감지, 반 돌림 경고 및 동적 자세 모니터링을 실현합니다.
• 휴대용 조사 및 지도 제작: 이동식 3D 스캔 및 필드 수집 장비에 대한 고주파 관성 데이터 지원을 제공합니다.

7요약

지능형 장비 산업에서 가장 기본적이고 널리 사용되는 관성 감지 장치로서, MEMS IMU는 운반자 움직임 인식의 핵심 작업을 수행합니다. 소형화와 함께,낮은 전력 소비 및 높은 산업 안정성, 그것은 무인 운전, 지능형 로봇 및 낮은 고도 경제 장비에 대한 하드웨어 기반을 마련합니다. 알고리즘 융합과 2차 개발 후,MEMS IMU는 고성능 통합 항법 시스템으로 업그레이드 될 수 있습니다., 거의 모든 민간 및 산업용 관성 항법 응용 시나리오를 포함합니다.