CN105352503A - 一种用于无人飞行器的惯性测量装置 - Google Patents

一种用于无人飞行器的惯性测量装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，还包括静压舱体，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板，所述集成电路板上安装有惯性传感器，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔，所述减振组件包括第一减振垫和第二减振垫，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定。本发明提供一种用于无人飞行器的惯性测量装置，有效降低了微惯性器件的输出噪声，并消除杂乱气流对气压传感器的影响，长久使用该装置，仍能够持续处于最佳工作状态。

Description

一种用于无人飞行器的惯性测量装置
技术领域
本发明涉及无人飞行器技术领域，具体涉及一种用于无人飞行器的惯性测量装置。
背景技术
近年来无人机控制领域发展快速，惯性测量系统是无人机控制的核心系统。微惯性器件是的一种惯性测量元件，较之传统的惯性测量元件具有体积小、重量轻、成本低等优势。微陀螺、微加速度计和微气压传感器一起都在微小结构上集成实现，因此容易受到外界机械震动、气流等因素的影响，微惯性测量单元的输出信号噪声较大。当微惯性测量单元进行姿态测量时，外界机械震动会增信号噪声的影响会造成载体姿态测量的巨大起伏，导致数据失真降低准确性，因此在进行姿态解算之前必须进行滤波处理。在气压计单元进行测量气压数据时，外界的杂乱气流会进入测量系统中，直接导致测量数据紊乱，为满足无人机飞行器稳定飞行要求，确保飞行器安全可靠运行，实现社会价值、经济价值，对无人机控制系统的发展有着重要意义。
现有技术中针对无人机惯性测量模块做了大量改进，例如申请号为201120330859.0的实用新型专利，公开了一种无人飞行器惯性测量模块，，包括壳体组件、传感组件以及减振器，减振器包括第一减振垫，传感组件包括第一电路板、第二电路板、以及连接第一电路板与第二电路板的柔性信号线，第二电路板上固定有惯性传感器，第一电路板固定在壳体组件上；还包括增重块，第二电路板、增重块、第一减振垫以及第一电路板依次粘结形成的整体卡接于壳体组件内。该实用新型将惯性传感器等对振动性能要求高的元器件集成在第二电路板上，通过设置第一减振垫，使得惯性传感器受到的振动衰减至未使用减振垫时的振动的30％以下，极大减小无人飞行器的工作振动频率对惯性传感器的影响，提高惯性传感器测量的稳定性。但该专利仅仅只是通过限定位移从而减小振动频率对惯性传感器的影响，并没有有效提高惯性传感器测量的稳定性，其在长期处于高频震动、低频震动、高速杂乱气流极其恶劣的环境中时，无法实现有效缓冲隔离振动、降低共振频、限制位移，同时缓冲和隔离高速杂乱气体流。
目前改进的无人飞行器悬浮式的惯性测量模块，还存在以下问题：1、现有的无人飞行器悬浮式的惯性测量模块设备装置，其集成度不高、重量偏重，不利于集成到其他设备系统之上。2、现有的无人飞行器悬浮式的惯性测量模块设备装置，其中的测量模块设计不是过于简单就是过于一体成型，不利于以后维修。过于简单的设计满足不了实际需要，过于一体成型的设计，日后维修很难找到是系统中具体哪部分出现故障，不仅浪费人力成本、时间成本，还极大的消耗宝贵的社会物质资源、能源，不利于社会的可持续发展。
由此可见，能否发明出一种用于无人飞行器的惯性测量装置，使其能够有效的缓冲隔离振动、限制位移、缓冲和隔离高速杂乱气体、降低共振频，其次拥有高度集成化、高度模块化、极高兼容性的优点，并且其结构设计方便检测和维修，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于无人飞行器的惯性测量装置，有效降低了微惯性器件的输出噪声，并消除杂乱气流对气压传感器的影响，长久使用该装置，仍能够处于最佳工作状态。
为了达到上述技术效果，本发明采用的技术方案包括：
一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，还包括静压舱体，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板，所述集成电路板上安装有惯性传感器，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔，所述减振组件包括第一减振垫和第二减振垫，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第一减振垫、静压舱组件和第二减振垫依次粘贴固定。
所述减振组件主要用于缓冲隔离振动、降低共振频、限制位移、缓冲和隔离高速杂乱气体流，
减振组件中第二减振垫的下水平面与所述静压舱体内安装的集成电路板的上水平面粘贴固定，所述静压舱体的下水平面与第一减振垫上水平面粘贴固定，通过所述第一减振垫的下水平面将所述悬浮式惯性测量模块粘贴固定在其他设备系统上，位于最上层的第二减振垫上水平面且也与其他设备系统壳体接触。
自上而下顶层通过第二减振垫阻挡缓冲和隔离高速杂乱气体流进入配置静压舱，底层通过第一减振垫和第一减振垫上设置的空腔阻挡缓冲和隔离高速杂乱气体流进入静压舱体，限制位移主要是第一减振垫，第二减振垫辅助限制位移量。
静压孔和集成电路板静压孔的设置使静压舱体内部气压与静压舱体外部气压保持一致。
进一步的，所述静压孔包括侧壁静压孔和底部静压孔。其目的是使所述静压舱体内部气压与静压舱体外部气压保持一致且不受外部气流影响。所述第一减振垫和第二减振垫上设置有空腔。
所述第一减振垫和第二减振垫为疏松多孔透气材料，既能缓冲隔离振动、降低共振频、限制位移，又能阻挡缓冲和隔离高速杂乱气体流。
进一步的，所述集成电路板上还安装有气压传感器。
进一步的，所述的传感组件还包括软排线，所述软排线安装在所述集成电路板上，所述惯性传感器和气压传感器均与软排线电信息连接。
软排线的一端焊接集成电路板，且该端设置有用来保护焊点受力的软排线固定孔，另一端可焊接上接插件或者直接采取焊接而连接到其他设备上。
进一步的，所述惯性传感器包括陀螺仪和加速计。所述传感器的信号通过软排线传送至其他设备系统中。
进一步的，所述的静压舱体内壁上设置有固定台阶，所述集成电路板安装在固定台阶上。
传感组件和静压舱体组合装配形成相对密封的静压舱，通过第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定形成的整体置于其他设备内部组件。
进一步的，所述集成电路板通过固定螺丝安装在固定台阶上。
进一步的，所述软排线与所述集成电路板通过固定螺丝连接，所述固定螺丝依次穿过软排线和集成电路板并连接在固定台阶上。
该设置方式既能保证在所述集成电路板与所述静压舱体之间形成密封的空腔，又能保证紧密牢固的水平安装集成电路板。
进一步的，所述的集成电路板上设置有总线接口。
进一步的，所述的惯性测量装置还包括壳体，所述减振组件、传感组件和静压舱体安装在壳体内。
采用上述技术方案，本发明有益效果包括：
本发明提供的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，具有缓冲隔离振动、限制位移、缓冲和隔离高速杂乱气体、降低共振频的作用，同时具有高度集成化、高度模块化、极高兼容性的优点，独特的多层次设计，能够使本发明装置长久有效，使设备装置持续处于最佳工作状态。本发明惯性测量装置高度模块化的设计，使得日后检测、维修极其便利、简单。
附图说明
图1为本发明实施例用于无人飞行器的惯性测量装置爆炸结构示意图；
图2为本发明实施例安装有传感组件的静压舱体截面侧视图；
图3为本发明实施例集成电路板的俯视图；
图4为本发明实施例集成电路板的仰视图。
图中，
1、静压舱体；2、集成电路板；3、惯性传感器；4、集成电路板静压孔；5、第一减振垫；6、第二减振垫；7、侧壁静压孔；8、底部静压孔；9、空腔；10、气压传感器；11、软排线；12、固定台阶；13、固定螺丝；14、总线接口。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例一：如图1～2所示，一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，还包括静压舱体1，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板2，所述集成电路板上安装有惯性传感器3，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔4，所述减振组件包括第一减振垫5和第二减振垫6，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定。
实施例二：如图1～4所示，一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，还包括静压舱体1，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板2，所述集成电路板上安装有惯性传感器3，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔4，所述减振组件包括第一减振垫5和第二减振垫6，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定。
所述静压孔包括侧壁静压孔7和底部静压孔8；所述第一减振垫和第二减振垫上设置有空腔9。所述集成电路板上还安装有气压传感器10。所述的传感组件还包括软排线11，所述软排线安装在所述集成电路板上，所述惯性传感器和气压传感器均与软排线电信息连接。所述惯性传感器包括陀螺仪和加速计。
实施例三：如图1～4所示，一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，还包括静压舱体1，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板2，所述集成电路板上安装有惯性传感器3，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔4，所述减振组件包括第一减振垫5和第二减振垫6，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定。
所述静压孔包括侧壁静压孔7和底部静压孔8；所述第一减振垫和第二减振垫上设置有空腔9。所述集成电路板上还安装有气压传感器10。所述的传感组件还包括软排线11，所述软排线安装在所述集成电路板上，所述惯性传感器和气压传感器均与软排线电信息连接。所述惯性传感器包括陀螺仪和加速计。所述的静压舱体内壁上设置有固定台阶12，所述集成电路板安装在固定台阶上。所述集成电路板通过固定螺丝13安装在固定台阶上。所述软排线与所述集成电路板通过固定螺丝连接，所述固定螺丝依次穿过软排线和集成电路板并连接在固定台阶上。所述的集成电路板上设置有总线接口14。所述的惯性测量装置还包括壳体，所述减振组件、传感组件和静压舱体安装在壳体内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于无人飞行器的惯性测量装置，包括传感组件和减振组件，其特征在于，还包括静压舱体(1)，所述静压舱体上设置有静压孔，所述传感组件包括集成电路板(2)，所述集成电路板上安装有惯性传感器(3)，所述集成电路板上设置有集成电路板静压孔(4)，所述减振组件包括第一减振垫(5)和第二减振垫(6)，所述传感组件安装在静压舱体内，所述第二减振垫、静压舱体和第一减振垫依次粘贴固定。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述静压孔包括侧壁静压孔(7)和底部静压孔(8)；所述第一减振垫和第二减振垫上设置有空腔(9)。
3.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述集成电路板上还安装有气压传感器(10)。
4.根据权利要求3所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述的传感组件还包括软排线(11)，所述软排线安装在所述集成电路板上，所述惯性传感器和气压传感器均与软排线电信息连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述惯性传感器包括陀螺仪和加速计。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述的静压舱体内壁上设置有固定台阶(12)，所述集成电路板安装在固定台阶上。
7.根据权利要求6所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述集成电路板通过固定螺丝(13)安装在固定台阶上。
8.根据权利要求7所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述软排线与所述集成电路板通过固定螺丝连接，所述固定螺丝依次穿过软排线和集成电路板并连接在固定台阶上。
9.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述的集成电路板上设置有总线接口(14)。
10.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行器的惯性测量装置，其特征在于，所述的惯性测量装置还包括壳体，所述减振组件、传感组件和静压舱体安装在壳体内。
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