CN107628261A - 一种imu气压计组件及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IMU气压计组件及无人机。IMU气压计组件包括基板、支架、减震件、IMU模块和气压计模块；IMU模块的IMU模组和气压计模块的气压计模组均设于基板上。本发明通过将IMU模块和气压计模块设计在同一块基板上，使得气压计模块起到对IMU模块配重的作用。这种设置有利于避免在IMU模块上设置用于减震的、额外的配重块，有效控制了IMU模块的重量。本公开的IMU气压计组件可在避免增加额外的重量的前提下，实现IMU的减震。
Description
技术领域
本发明涉及惯性测量单元领域，更具体地，涉及一种IMU气压计组件及无人机。
背景技术
IMU(Inertial measurement unit，惯性测量单元)是测量物体三轴姿态角(或角速率)以及加速度的装置。通过IMU测得的姿态数据推算可进行姿态位移的精密调整。
IMU主要应用于需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上，也被应用于需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。
IMU容易因外界震动影响而导致测量的数据出现偏差，因此需要对IMU进行减震操作。现有的IMU减震方式主要包括两种，一种是通过软质材料对IMU进行缓冲减震，另一种是在IMU内设置配重块实现减震。前一种减震方式易因与IMU之间的干涉而影响到IMU的正常工作。后一种减震方式会增加IMU的整体重量。
以无人机为例，无人机的电机高速旋转时，电机的震动传递到无人机的IMU，直接影响到无人机的姿态调整。若在无人机的IMU外包覆软质材料，则IMU与软质材料相干涉时IMU无法正常工作。若在无人机的IMU内设置配重块时，则IMU的重量增加，无人机的续航时长缩短。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可实现IMU有效减震的IMU气压计组件的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种IMU气压计组件。
该IMU气压计组件包括基板、支架、减震件、IMU模块和气压计模块；其中，
所述基板通过所述减震件安装在所述支架上；
所述IMU模块包括IMU模组和IMU防护罩，所述气压计模块包括气压计模组和气压计防护罩；
所述IMU模组和所述气压计模组均设于所述基板上；
所述IMU防护罩罩设在所述IMU模组外，且所述IMU防护罩与所述基板固定连接；
所述气压计防护罩罩设在所述气压计模组外，且所述气压计防护罩与所述基板固定连接。
可选地，所述减震件为减震球。
可选地，所述基板具有矩形形状；
所述减震件包括四件，且四件所述减震件分别设于所述基板的四角处。
可选地，所述基板上设有IMU模组隔离槽；
所述IMU模组隔离槽环绕所述IMU模组，以将IMU模组和所述气压计模组间隔开。
可选地，所述IMU模块还包括保温件；
所述保温件覆盖在所述IMU模组的表面上，以保持所述IMU模组的温度。
可选地，所述保温件包括上环氧胶块和下环氧胶块；
所述上环氧胶块和所述下环氧胶块分别覆盖所述IMU模组的两个表面。
可选地，所述IMU防护罩上设有注胶孔；
所述注胶孔被设置为用于向所述IMU防护罩内注环氧胶，以形成所述上环氧胶块。
可选地，所述气压计模块还包括缓流垫；
所述气压计防护罩上设有气孔；
所述缓流垫设于所述气压计防护罩内，以缓冲自所述气孔进入所述气压计防护罩内的气体。
可选地，所述气压计模块还包括密封圈；
所述密封圈设于所述基板和所述气压计防护罩之间。
根据本发明的第二方面，提供了一种无人机。
该无人机包括本发明的IMU气压计组件；
所述IMU气压计组件通过所述支架安装在所述无人机内。
根据本公开的一个实施例，通过将IMU模块和气压计模块设计在同一块基板上，使得气压计模块起到对IMU模块配重的作用。这种设置有利于避免在IMU模块上设置用于减震的、额外的配重块，有效控制了IMU模块的重量。本公开的IMU气压计组件可在避免增加额外的重量的前提下，实现IMU的减震。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明IMU气压计组件实施例的结构示意图。
图2为本发明IMU气压计组件实施例的剖面图。
图3为本发明IMU气压计组件实施例的爆炸图。
图中标示如下：
基板-1，IMU模块隔离槽-11，支架-2，减震件-3，IMU模块-4，IMU模组-41，IMU防护罩-42，注胶孔-421，保温件-43，上环氧胶块-431，下环氧胶块-432，气压计模块-5，气压计模组-51，气压计防护罩-52，气孔-521，缓流垫-53，密封圈-54。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了解决IMU减震的问题，本发明提出了一种IMU气压计组件。
如图1至图3所示，该IMU气压计组件包括基板1、支架2、减震件3、IMU模块4和气压计模块5。基板1通常为PCB板。支架2可用于将IMU气压计组件安装在相关设备上。支架2的结构可根据需要安装IMU气压计组件的设备的具体结构灵活设计，本发明对此不作进一步地限定。减震件3为具有减震功能的部件，例如为减震球或减震弹簧等。
基板1通过减震件3安装在支架2上。通常，减震件3的两端分别与基板1和支架2相连接，从而将基板1安装在支架2上。减震件3和基板1或支架2之间的连接方式可根据减震件3的类型选择。
IMU模块4包括IMU模组41和IMU防护罩42。IMU模组41一般包括加速度计和陀螺等。IMU防护罩42可为金属材质，例如铝或铜等。IMU防护罩罩42设在IMU模组41外，且IMU防护罩42与基板1固定连接。IMU防护罩42与基板1之间的固定连接可通过焊接或螺栓连接等方式实现。IMU防护罩42用于保护IMU模组41，保证IMU模组41的正常工作。
气压计模块5包括气压计模组51和气压计防护罩52。气压计模组51用于测量大气压强，其可通过采集到的大气压强数据反馈高度。当IMU气压计组件安装在无人机中时，气压计模组51可起到无人机的定高作用。气压计防护罩52可为金属材质，例如铝或铜等。气压计防护罩52罩设在气压计模组51外，且气压计防护罩52与基板1固定连接。气压计防护罩52与基板1之间的固定连接可通过焊接或螺栓连接等方式实现。气压计防护罩52用于保护气压计模组51，使得气压计模组51处于隔离和相对独立的空间内，保证气压计模组51的正常工作。
IMU模组41和气压计模组51均设于基板1上。
根据本公开的一个实施例，通过将IMU模块4和气压计模块5设计在同一块基板1上，使得气压计模块5起到对IMU模块4配重的作用。这种设置有利于避免在IMU模块4上设置用于减震的、额外的配重块，有效控制了IMU模块4的重量。本公开的IMU气压计组件可在避免增加额外的重量的前提下，实现IMU的减震。
特别地，当本发明的IMU气压计组件安装在无人机上时，有利于实现IMU的减震，且不会额外增加无人机的重量，从而不会因IMU的减震设计影响到无人机的续航时长。
可选地，减震件3为减震球。减震球易于安装，使用具有一定硬度的减震球，可达到较为理想的减震效果。
进一步地，基板1具有矩形形状。减震件3包括四件，且四件减震件3分别设于基板1的四角处。在此，基板1通过四件减震件3安装在支架2上，配合与IMU模块4安装在同一块基板1上的气压计模块5，可实现IMU模块4的有效减震。
可选地，基板1上设有IMU模组隔离槽11。IMU模组隔离槽11环绕IMU模组41，以将IMU模组41和气压计模组51间隔开。通过IMU模组隔离槽11可防止IMU模组41的热量传导至气压计模组51，从而保证气压计模组51更加精准地测量气压。IMU模组隔离槽11可为基板1上的凹槽，或者为基板1上的通槽。当IMU模组隔离槽11为基板1上的通槽时，可将IMU模组隔离槽11设计为两道彼此不连通、环绕IMU模组41的通槽。
可选地，IMU模块4还包括保温件43。保温件43由具有保温性能的材料制成，例如环氧胶等。保温件43可保持IMU模组41的温度，减缓IMU模组41的温度变化速度，使得IMU模块4的性能更稳定，测量更准确。保温件43覆盖在IMU模组41的表面上，以保持IMU模组41的温度。通常，IMU模组41的表面也为基板1的表面，因此，保温件43覆盖在IMU模组41的表面上也可理解为：保温件43覆盖在基板1的表面上。
为了更有效地保持IMU模组41的温度，保温件43可覆盖在IMU模组41的两个表面上。也即是，保温件43可覆盖在基板1的两个表面上。
进一步地，保温件43包括上环氧胶块431和下环氧胶块432。上环氧胶块431和下环氧胶块432分别覆盖IMU模组41的两个表面。上述术语“上”、“下”仅仅表示了IMU气压计组件的各部件之间的相对位置关系，当IMU气压计组件发生位移、翻转或者颠倒时，这一相对位置关系不会发生变化。上环氧胶块431和下环氧胶块432可通过胶枪直接向IMU模组41注环氧胶形成。或者，上环氧胶块431和下环氧胶块432可为成型的环氧胶块粘附在IMU模组41上。
进一步地，IMU防护罩42上设有注胶孔421。注胶孔421被设置为用于向IMU防护罩42内注环氧胶，以形成上环氧胶块421。下环氧胶块421可通过直接向IMU模组41远离IMU防护罩42的表面形成。
可选地，气压计模块5还包括缓流垫53。气压计防护罩52上设有气孔521。通过控制气孔521的大小，可控制进入气压计防护罩52内的气体的量。缓流垫53设于气压计防护罩52内，以缓冲自气孔521进入气压计防护罩52内的气体。缓流垫53的材质可根据实际需求灵活选择。例如，缓流垫54为泡棉材质。缓流垫53可防止进入气压计防护罩52内的气流流速过快，从而有效控制气流流速。
进一步地，气压计模块5还包括密封圈54。密封圈54设于基板1和气压计防护罩52之间。密封圈54可起到密封作用。密封圈54的材质可根据实际需求灵活选择。例如，密封圈54为泡棉材质。具体实施时，密封圈54上可设有粘胶，使得密封圈54一面粘贴在气压计防护罩52的底部，密封圈54的另一在粘贴在基板1的表面上。
下面，以图3中示出的实施例为例，说明本公开的IMU气压计组件：
如图3所示，本公开的IMU气压计组件包括基板1、支架2、减震件3、IMU模块4和气压计模块5。
基板1为PCB板，其具有矩形形状。基板1上设有IMU模组隔离槽11，IMU模组隔离槽11为通槽。减震件3为减震球，且包括四件。四件减震件3分别设于基板1的四个角处，从而基板1通过减震件3安装在支架2上。
IMU模块4包括IMU模组41、IMU防护罩42和保温件43。IMU模组41设于基板1上。IMU防护罩罩42设在IMU模组41外，IMU防护罩42与基板1通过螺栓连接。IMU防护罩42上设有注胶孔421。保温件43包括上环氧胶块431和下环氧胶块432。环氧胶可通过注胶孔421注入IMU防护罩42内，从而形成上环氧胶块421。下环氧胶块421通过直接向IMU模组41远离IMU防护罩42的表面注胶形成。IMU模组隔离槽11环绕IMU模组41，以将IMU模组41和气压计模组51间隔开来。
气压计模块5包括气压计模组51、气压计防护罩52、缓流垫53和密封圈54。气压计模组51设于基板1上。气压计防护罩52设在气压计模组51外，气压计防护罩52与基板1通过螺栓连接。气压计防护罩52上设有气孔521。缓流垫54为泡棉材质。密封圈54设于基板1和气压计防护罩52之间。密封圈54为泡棉材质。
该实施例的IMU模块4和气压计模块5设计在同一块基板1上，可在避免增加额外的重量的前提下，实现IMU的减震。
本发明还公开了一种无人机。
该无人机包括本公开的IMU气压计组件。IMU气压计组件通过支架2安装在无人机内。支架2的安装位置和安装方式可根据无人机的具体结构设计。例如，支架2可与无人机的电池仓和壳体通过螺钉或螺栓固定连接。
本公开的无人机可在不额外增加无人机的重量同时，实现IMU的减震，因而不会因IMU的减震设计影响到无人机的续航时长。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种IMU气压计组件，其特征在于，包括基板、支架、减震件、IMU模块和气压计模块；其中，
所述基板通过所述减震件安装在所述支架上；
所述IMU模块包括IMU模组和IMU防护罩，所述气压计模块包括气压计模组和气压计防护罩；
所述IMU模组和所述气压计模组均设于所述基板上；
所述IMU防护罩罩设在所述IMU模组外，且所述IMU防护罩与所述基板固定连接；
所述气压计防护罩罩设在所述气压计模组外，且所述气压计防护罩与所述基板固定连接。
2.根据权利要求1所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述减震件为减震球。
3.根据权利要求2所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述基板具有矩形形状；
所述减震件包括四件，且四件所述减震件分别设于所述基板的四角处。
4.根据权利要求1所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述基板上设有IMU模组隔离槽；
所述IMU模组隔离槽环绕所述IMU模组，以将IMU模组和所述气压计模组间隔开。
5.根据权利要求1所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述IMU模块还包括保温件；
所述保温件覆盖在所述IMU模组的表面上，以保持所述IMU模组的温度。
6.根据权利要求5所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述保温件包括上环氧胶块和下环氧胶块；
所述上环氧胶块和所述下环氧胶块分别覆盖所述IMU模组的两个表面。
7.根据权利要求6所述IMU气压计组件，其特征在于，所述IMU防护罩上设有注胶孔；
所述注胶孔被设置为用于向所述IMU防护罩内注环氧胶，以形成所述上环氧胶块。
8.根据权利要求1所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述气压计模块还包括缓流垫；
所述气压计防护罩上设有气孔；
所述缓流垫设于所述气压计防护罩内，以缓冲自所述气孔进入所述气压计防护罩内的气体。
9.根据权利要求1所述的IMU气压计组件，其特征在于，所述气压计模块还包括密封圈；
所述密封圈设于所述基板和所述气压计防护罩之间。
10.一种无人机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项中所述的IMU气压计组件；
所述IMU气压计组件通过所述支架安装在所述无人机内。
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