CN108663069B - 加速度陀螺仪自动校准测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加速度陀螺仪自动校准测试设备。该设备包括：驱动模块，所述驱动模块包括驱动机、主轴和导电滑环，所述驱动机被配置为驱动所述主轴转动；所述导电滑环套设在所述主轴上，所述主轴上设置有与所述导电滑环电连接的第一线缆；用于承载加速度陀螺仪的测试框架，所述测试框架包括旋转框架和第一翻转框架，所述旋转框架连接在所述主轴上，所述第一翻转框架可旋转的连接在所述旋转框架上，所述第一翻转框架相对于测试框架的旋转轴垂直于所述主轴；所述测试框架上设置有第二线缆，所述第二线缆被配置为用于接收加速度陀螺仪的信号，所述第二线缆与所述第一线缆电连接。

Description

加速度陀螺仪自动校准测试设备

技术领域

本发明属于电子器件制造领域，更具体地，涉及一种加速度陀螺仪自动校准测试设备。

背景技术

近年来，随着电子技术的发展，技术人员逐渐开发了各种类型的传感器件，以丰富、强化电子设备的性能。其中，加速度计、陀螺仪等传感设备被广泛的应用到手机、平板电脑、遥控手柄、无人机等各类消费电子产品中。加速度计、陀螺仪等传感设备能够使电子设备能够判断平衡、移动等运动状况，使电子设备具有更丰富的应用功能。

对于加速度的校准，主要需要校准各个轴向的偏移性能。校准过程需对加速度传感器向六个方向进行旋转、移动，并记录相应数据、计算偏差。对于陀螺仪的校准，主要需要校准陀螺仪的静态偏差及陀螺仪的旋转速度偏差。通常是使用转台，采用稳定转速法，计算其旋转速度偏差。

目前常用的测试方法为使用一个转台并手动翻转工装进行测试。这种测试方式存在明显的缺陷，一方面，测试操作过程复杂，效率低且劳动强度大、精度低。另一方面，在测试过程中产品的信号线、测试工装的驱动线路等随转台、翻转工装一同旋转，容易造成线路缠绕，使用不便。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种如何测试加速度陀螺仪的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种加速度陀螺仪自动校准测试设备，包括：

驱动模块，所述驱动模块包括驱动机、主轴和导电滑环，所述驱动机被配置为驱动所述主轴转动；所述导电滑环套设在所述主轴上，所述主轴上设置有与所述导电滑环电连接的第一线缆；

用于承载加速度陀螺仪的测试框架，所述测试框架包括旋转框架和第一翻转框架，所述旋转框架连接在所述主轴上，所述第一翻转框架可旋转的连接在所述旋转框架上，所述第一翻转框架相对于测试框架的旋转轴垂直于所述主轴；

所述测试框架上设置有第二线缆，所述第二线缆被配置为用于接收加速度陀螺仪的信号，所述第二线缆与所述第一线缆电连接。

可选地，所述测试框架还包括第二翻转框架，所述第二翻转框架可旋转的连接在所述第一翻转框架上，所述第二翻转框架相对于第一翻转框架的旋转轴垂直于所述主轴，并且垂直于所述第一翻转框架相对于旋转框架的旋转轴。

可选地，所述导电滑环包括内环和外环，所述内环与外环相互电连接，所述内环随所述主轴一同旋转，所述外环固定设置，所述第一线缆与所述内环电连接，所述第一线缆随所述主轴转动。

可选地，包括翻转气缸，所述翻转气缸被配置为驱动翻转框架旋转。

可选地，所述旋转框架上设置有第一翻转气缸，所述第一翻转气缸上设置有第二翻转气缸，所述第一翻转框架连接在所述第二翻转气缸上。

可选地，所述第一翻转框架上设置有第三翻转气缸，所述第二翻转框架连接在所述第三翻转气缸上。

可选地，所述驱动模块还包括气路接头，所述气路接头固定设置，所述主轴中形成有气路，所述主轴以可旋转的形式对接在所述气路接头上，从所述主轴的气路上引出有连接至翻转气缸的气管。

可选地，所述第二翻转框架上设置有压紧装置，所述第二翻转框架被配置为承载待测的加速度陀螺仪，所述压紧装置被配置为固定待测的加速度陀螺仪。

可选地，所述测试框架上设置有第三线缆，所述第三线缆被配置为用于接收翻转气缸中的传感器信号，所述第三线缆与所述第一线缆电连接。

可选地，所述驱动模块还包括减速机、同步带、第一同步带轮和第二同步带轮，所述驱动机为伺服电机，所述减速机连接在所述伺服电机的输出轴上，所述第一同步带轮设置在所述减速机上，所述第二同步带轮设置在所述主轴上，所述同步带套设在所述第一同步带轮和第二同步带轮上。

根据本公开的一个实施例，能够避免用于传输加速度陀螺仪的信号的线缆缠绕在测试框架或主轴上。

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是本发明具体实施方式提供的驱动模块的立体结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的测试框架的立体结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的加速度陀螺仪自动校准测试设备的侧面示意图。

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。

本发明提供了一种加速度陀螺仪自动校准测试设备，该设备的一个基本技术效果在于，能够避免用于传输控制信号和/或传感信号的线路缠绕在测试框架上。

加速度陀螺仪自动校准测试设备包括驱动模块和测试框架，所述驱动模块用于为测试框架提供旋转的驱动作用力，所述测试框架则用于承载待测的加速度陀螺仪，其能够为加速度陀螺仪提供向不同方向旋转的平台。

如图1所示，所述驱动模块包括了驱动机11、主轴12和导电滑环13。所述驱动机11被配置为用于驱动主轴12旋转。在驱动机11的带动下，主轴12可以持续连续旋转，也可以沿一定方向旋转一定角度，本发明不对此进行限制。驱动机的输出轴可以与主轴处在相互同轴的位置，通过沿着轴向的连接驱动主轴旋转；或者，驱动机的输出轴也可以与主轴处在相互平行的位置，输出轴通过齿轮、带轮等传动装置驱动主轴旋转。本发明不对此进行限制。

所述导电滑环13套设在所述主轴12上，所述导电滑环13至少有一部分配置为不会随主轴12旋转。相应地，所述主轴12上设置有第一线缆，所述第一线缆能够随着所述主轴12一同旋转。本发明并不限制第一线缆必须是电线或信号线，第一线缆也可以是埋设在主轴上的导电线路，例如铜片等。所述第一线缆设置成与所述导电滑环13形成电连接。由于第一线缆会随着主轴旋转，而导电滑环13有一部分固定设置，所以，第一线缆可以通过电刷、导电环或导电转轴等结构与导电滑环13形成电连接。这样，在第一线缆随主轴旋转时，仍能够保持与导电滑环的稳定电连接，导电滑环通过其自身固定设置的部分将电信号传递至外部其它设备。本设备通过上述结构配置，避免了在主轴、测试框架上设置连接到外部其它设备的信号线，从而防止了信号线缠绕在主轴和测试框架上。

如图2所示，所述测试框架用于承载待测的加速度陀螺仪，所述测试框架包括旋转框架21和第一翻转框架22。所述旋转框架21直接连接在所述主轴12上，旋转框架21整体能够随着主轴12一同旋转。如图2所示，所述旋转框架21整体可呈U字形，旋转框架21的底部形成有通孔。所述主轴12插入所述通孔中，进而可以通过螺栓、定位销等机构与旋转框架21形成固定连接。所述第一翻转框架22以可旋转的形式设置在所述旋转框架21上，如图2所示。所述第一翻转框架22能够在旋转框架21上，相对于旋转框架21进行连续旋转，或者在一定角度范围内翻转特定角度。特别地，所述第一翻转框架22相对于旋转框架21的旋转轴垂直于所述主轴12的轴线。这样，第一翻转框架22能够沿着两个相互垂直的轴线旋转或翻转，进而为测试框架上承载的加速度陀螺仪提供更丰富的移动、旋转条件，能够进行更全面的测试。

所述测试框架上还设置有第二线缆，所述第二线缆被配置为能够与承载在测试框架上的加速度陀螺仪电连接，进而接收、传导加速度陀螺仪的信号。进一步地，所述第二线缆还与所述主轴上的第一线缆连接。通过上述结构配置，加速度陀螺仪的信号能够通过第二线缆、第一线缆以及导电滑环最终传导到外部其它电子设备上。第二线缆整体能够随着测试框架旋转，所以第二线缆缠绕在主轴12以及测试框架上的可能性。

图3示出所述加速度陀螺仪自动校准测试设备的整体结构，所述测试框架整体设置在所述驱动模块的上方，该设备可以由加工线常用的框架结构承载。驱动模块与测试框架之间可以有隔板隔开，隔板上开设有通孔，以供主轴从隔板下侧穿至隔板上侧，供主轴与旋转框架21固定连接。

优选地，所述测试框架还包括第二翻转框架23，如图2所示，所述第二翻转框架23以可旋转的形式连接在所述第一翻转框架22上。第二翻转框架23、第一翻转框架22以及旋转框架21，三者之间可以相对旋转。特别地，所述第二翻转框架23相对于第一翻转框架22的旋转轴优选垂直于所述主轴12；并且，第二翻转框架23相对于第一翻转框架22的旋转轴还垂直于第一翻转框架22相对于旋转框架21的旋转轴。上述配置方式使得设备中所搭建的包括主轴12在内的三个旋转轴两两之间相互垂直，第二翻转框架23相对于固定设置的驱动机等其它部件而言能够向任意方向旋转、翻转。在该优选的实施方式中，所述第二翻转框架23用于直接承载待测的加速度陀螺仪。

本发明并不限制必须在测试框架中配置第二翻转框架，仅采用包括旋转框架和第一翻转框架的测试框架也能够实现对加速度陀螺仪的测试。而采用上述配置了第二翻转框架的优选测试框架，能够更高效、更全面的对加速度陀螺仪进行测试。

在一种可选的实施方式中，所述导电滑环可以包括内环和外环，内环与外环可以相对旋转。所述内环与外环形成电连接，两者之间的电连接可以通过电刷、导电环等结构实现。例如，所述外环内表面上设置有电刷，所述内环上则嵌入有导电环。外环套设在内环中时，电刷与导电环接触。当内环与外环相对旋转时，电刷始终与导电环接触电连接，从而传递电信号。本发明还可以采用其它方式实现内环与外环的电连接，本发明不对此进行限制。

可选地，所述内环可以与所述主轴连接，内环能够随主轴一同旋转。所述外环则固定设置，其可以通过螺纹固定、定位销等结构锁定在用于承载驱动模块的物体上。位于主轴上的第一线缆与内环形成电连接，第一线缆通过内环和外环将电信号传递到外部设备。外部设备的信号、驱动电路电连接在所述导电滑环的外环上。

对于如何驱动第一翻转框架和第二翻转框架翻转或旋转，本发明的一个具体实施方式中采用翻转气缸驱动第一翻转框架、第二翻转框架的翻转。翻转气缸通常具有两个固定的翻转角度，能够在这两个角度之间翻转切换。这样，第一翻转框架和第二翻转框架能够具有特定的翻转角度。在本发明的另一个具体实施方式中，还可以采用步进电机或伺服电机驱动翻转框架翻转。步进电机、伺服电机等驱动装置能够持续旋转并停留在任一角度。这种实施方式能够测试加速度陀螺仪旋转到更多角度位置时的性能。

可选地，如图2所示，所述旋转框架21上设置有第一翻转气缸24，所述第一翻转气缸24上还连接设置有第二翻转气缸25。所述第一翻转框架22则连接在所述第二翻转气缸25上。当所述第一翻转气缸24驱动翻转时，所述第二翻转气缸25本身以及第一翻转框架22均相对于旋转框架21翻转。当所述第二翻转气缸25驱动翻转时，所述第一翻转框架22相对于旋转框架21翻转。每个翻转气缸具有两个翻转停留角度，通过将第一翻转气缸24和第二翻转气缸25组合使用，使得第一翻转框架22具有四个翻转停留角度，能够更高效、更多样化的对加速度陀螺仪在各个姿态的性能进行测试。当然，仅在旋转框架上设置一个翻转气缸以驱动第一翻转框架也可以是实现本发明的技术效果，完成对加速度陀螺仪的测试。

可选地，如图2所示，所述第一翻转框架22上设置有第三翻转气缸26，所述第二翻转框架23连接在所述第三翻转气缸26上。当所述第三翻转气缸26驱动翻转时，所述第二翻转框架23能够相对于第一翻转框架22翻转。通过上述配置，第二翻转框架23能够相对于第一翻转框架22翻转到两个特定角度位置。在其它可选的实施方式中，可以在第一翻转框架上设置伺服电机或步进电机，用于驱动第二翻转框架移动。

在本发明的采用翻转气缸驱动翻转框架的实施方式中，需要为测试框架中的翻转气缸配置相应的驱动气路，以实现驱动气缸的翻转动作。如果采用现有技术的气管，则气管仍然存在缠绕在主轴或旋转框架上的问题。优选地，本发明提供了一种改进的实施方式，以减小驱动气路缠绕在测试框架和主轴上的可能性。

所述驱动模块还包括固定设置的气路接头18，如图1所示。所述主轴12中则形成有气路，可供用于驱动翻转气缸的气体充入。所述主轴12对接在所述气路接头18上，主轴12中的气路与气路接头18密封对接。当所述主轴12转动时所述气路接头18不会随动，两者之间能够相对旋转。进一步地，所述主轴12的气路上可以引出有气管，该气管用于连接至翻转气缸，用于为翻转气缸提供驱动气体。由于气管连接在主轴12和测试框架上，所以能够整体随着测试框架旋转，而不会缠绕在主轴12或测试框架上。另一方面，从气泵机引出的输气管可以对接在气路接头18上，通过气路接头18将气体传输到主轴12中的气路中，进而为翻转气缸供气。输气管连接在不会旋转的气路接头18上，从而避免输气管缠绕在主轴12和测试框架上。

可选地，所述测试框架上还可以设置有压紧装置，所述压紧装置用于将待测的加速度陀螺仪固定在测试框架上。例如，在所述测试框架包括旋转框架和第一翻转框架，则所述压紧装置可以设置在所述第一翻转框架上，第一翻转框架用于承载待测加速度陀螺仪。压紧装置被配置为能够通过压板、压头等装置将加速度陀螺仪固定在第一翻转框架上。

本发明提供了一种优选的实施方式，如图2、3所示，所述测试框架包括旋转框架21、第一翻转框架22以及第二翻转框架23。所述第二翻转框架23用于承载加速度陀螺仪，所述压紧装置27设置在所述第二翻转框架23上。所述压紧装置27可选为压紧气缸，压紧气缸的驱动气路可以采用与翻转气缸相同的方式从主轴引入至测试框架上。压紧气缸具有两个特定的移动位置，可以在实际应用中作为压紧和打开的两个位置。压紧气缸的可靠性更高，能够确保将加速度陀螺仪固定在第二翻转框架上，避免加速度陀螺仪松动或者受到过大的压紧作用力。

优选地，所述测试框架上还可以配置有第三线缆，所述第三线缆连接至测试框架上的翻转气缸。本发明各实施方式中采用的第一、第二、第三翻转气缸中可以配置有传感器，所述传感器用于判别翻转气缸是否翻转到了预定的角度位置。所述第三线缆与翻转气缸电连接，从而接收赖在翻转气缸中的传感器信号。进一步地，所述第三线缆可以与所述第一线缆电连接，通过第一线缆将传感器信号传输至外部电子控制设备。

用于控制该设备的电子装置、电脑等可以固定设置在本发明的设备旁，控制线路可以直接连接到所述导电滑环上，通过导电滑环的电连接将控制信号传递到翻转气缸等部件上。相应地，也通过导电滑环接收来自待测加速度陀螺仪、传感器的信号。

具体可选地，如图1所示，所述驱动模块还可以包括减速机14、同步带15、第一同步带轮16和第二同步带轮17。所述驱动机11优选为伺服电机，所述减速机14则连接在所述伺服电机的输出轴上。所述减速机14起到对伺服电机降速增距的作用。所述同步带15套设在所述第一同步带轮16和第二同步带轮17上，用于在两个带轮之间传递驱动力。所述第一同步带轮16设置在所述减速机14上，所述第二同步带轮17设置在所述主轴12上，减速机14旋转带动第一同步带轮16旋转，并通过同步带15驱动第二同步带轮17以及主轴12转动。其中，第一同步带轮16的直径优选小于第二同步带轮17的直径，能够更有效的使主轴12输出旋转力矩。

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)

1.一种加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，包括：

驱动模块，所述驱动模块包括驱动机、主轴和导电滑环，所述驱动机被配置为驱动所述主轴转动；所述导电滑环套设在所述主轴上，所述主轴上设置有与所述导电滑环电连接的第一线缆；

用于承载加速度陀螺仪的测试框架，所述测试框架包括旋转框架和第一翻转框架，所述旋转框架连接在所述主轴上，所述第一翻转框架可旋转的连接在所述旋转框架上，所述第一翻转框架相对于测试框架的旋转轴垂直于所述主轴；

所述测试框架上设置有第二线缆，所述第二线缆被配置为用于接收加速度陀螺仪的信号，所述第二线缆与所述第一线缆电连接。

2.根据权利要求1所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述测试框架还包括第二翻转框架，所述第二翻转框架可旋转的连接在所述第一翻转框架上，所述第二翻转框架相对于第一翻转框架的旋转轴垂直于所述主轴，并且垂直于所述第一翻转框架相对于旋转框架的旋转轴。

3.根据权利要求1所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述导电滑环包括内环和外环，所述内环与外环相互电连接，所述内环随所述主轴一同旋转，所述外环固定设置，所述第一线缆与所述内环电连接，所述第一线缆随所述主轴转动。

4.根据权利要求1-3任意之一所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，包括翻转气缸，所述翻转气缸被配置为驱动翻转框架旋转。

5.根据权利要求1所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述旋转框架上设置有第一翻转气缸，所述第一翻转气缸上设置有第二翻转气缸，所述第一翻转框架连接在所述第二翻转气缸上。

6.根据权利要求2所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述第一翻转框架上设置有第三翻转气缸，所述第二翻转框架连接在所述第三翻转气缸上。

7.根据权利要求4所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述驱动模块还包括气路接头，所述气路接头固定设置，所述主轴中形成有气路，所述主轴以可旋转的形式对接在所述气路接头上，从所述主轴的气路上引出有连接至翻转气缸的气管。

8.根据权利要求2所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述第二翻转框架上设置有压紧装置，所述第二翻转框架被配置为承载待测的加速度陀螺仪，所述压紧装置被配置为固定待测的加速度陀螺仪。

9.根据权利要求4所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述测试框架上设置有第三线缆，所述第三线缆被配置为用于接收翻转气缸中的传感器信号，所述第三线缆与所述第一线缆电连接。

10.根据权利要求1所述的加速度陀螺仪自动校准测试设备，其特征在于，所述驱动模块还包括减速机、同步带、第一同步带轮和第二同步带轮，所述驱动机为伺服电机，所述减速机连接在所述伺服电机的输出轴上，所述第一同步带轮设置在所述减速机上，所述第二同步带轮设置在所述主轴上，所述同步带套设在所述第一同步带轮和第二同步带轮上。

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