CN110986933A - 一种基于eps泡沫的imu减震隔热装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置及制备方法，属于惯性导航系统领域，能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响。IMU减震隔热装置包括：外壳、EPS减震隔热体、IMU传感器、排线、印刷电路板、底板，排线与印刷电路板连接，印刷电路板与IMU传感器连接，所述EPS减震隔热体包括上部EPS泡沫和下部EPS泡沫，所述上部EPS泡沫和下部EPS泡沫通过胶水相连将IMU传感器夹在中间，EPS减震隔热体固定于底板上，所述外壳置于EPS减震隔热体的顶部，并且和所述底板连接。本发明结构简单紧凑、安装方便快捷、生产效率高、材料成本低、减震隔热效果好。

Description

一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置及制备方法

技术领域

本发明涉及惯性导航测量单元减震隔热的技术领域，特别是一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置及制备方法。

背景技术

惯性导航具有很多优点：连续工作，很少出现硬件故障；不需要任何外来信息也不向外辐射任何信息，可在任何介质和任何环境条件下实现导航；能输出运载体的位置、速度和姿态等多种导航信息；系统的频带宽，可提供至少50Hz的导航信息，能跟踪运载体的任何机动运动；导航输出数据平稳，极好的短期稳定性。惯性测量单元(Inertial MeasurementUnit，IMU)核心部件包括：加速度计和陀螺、IMU处理器等，输出标定补偿后的加速度计和陀螺原始测量值。大多数IMU包含3个加速度计和3个单自由度陀螺，安装在3个正交敏感轴上。大量资料显示温度变化和高频震动是影响IMU测量值的重要因素。但IMU传感器质量轻且体积小，对震动环境要求高，不同温度环境下会使IMU的测量值产生误差，所以对其减震隔热结构有很高的要求。

发明内容

本发明提供一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置及制备方法，能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于，包括：外壳、EPS减震隔热体、IMU传感器和底板，所述外壳为单面开口的箱型外壳，所述箱型外壳倒扣在底板上将EPS减震隔热体保护在内，所述EPS减震隔热体包括上部EPS泡沫和下部EPS泡沫，所述上部EPS泡沫和下部EPS泡沫通过胶水相连将IMU传感器夹在中间，所述IMU传感器采集数据通过信号线连接到EPS减震隔热体外部。

进一步地，所述IMU传感器上设有与之相连的印刷电路板，所述信号线为排线，所述排线一端与印刷电路板相连，另一端延伸到EPS减震隔热体外。

进一步地，所述下部EPS泡沫顶部中间设有用于放置IMU传感器和印刷电路板的凹槽，所述上部EPS泡沫盖合在下部EPS泡沫顶部，上部EPS泡沫上还设有供排线穿出的孔槽，并且在排线穿过孔槽后，排线与孔槽之间通过胶水密封。

进一步地，所述上部EPS泡沫和下部EPS泡沫的粘合结合面为斜面或者折面。

进一步地，所述下部EPS泡沫四周设有内收的凹台，所述上部EPS泡沫设有与凹台接触的侧壁，在凹台以及凹台上方的下部EPS泡沫四周与上部EPS泡沫的侧壁之间形成提高密封性的粘合面。

进一步地，所述EPS减震隔热体为长方体、立方体或者圆柱体。

进一步地，所述底板上设有用于对EPS减震隔热体固定的定位槽。

一种上述EPS减震隔热体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据EPS减震隔热体尺寸大小，准备一个相应尺寸的EPS泡沫作为下部EPS泡沫，另一个相应尺寸的EPS泡沫作为上部EPS泡沫，在下部EPS泡沫顶部中心位置开始一个凹槽，在上部EPS泡沫上开设一个供排线穿出的孔槽；

步骤2、将IMU传感器、印刷电路板和排线依次相连，之后将IMU传感器和印刷电路板放置在凹槽内，将排线从孔槽穿出；

步骤3、将上部EPS泡沫和下部EPS泡沫的接触面涂抹胶水，然后将上部EPS泡沫盖在下部EPS泡沫的凹槽上，利用胶水封闭缝隙以及排线与孔槽之间的间隙。

一种利用上述EPS减震隔热体制备IMU减震隔热装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、准备底板，在底板中部开设与EPS减震隔热体形状匹配的定位槽，底板四周开设有螺纹孔，将制作好的EPS减震隔热体放置在底板的定位槽内；

步骤2、准备一个箱型外壳，箱型外壳四角开设有与底板上螺纹孔位置对应的光孔，将箱型外壳盖在EPS减震隔热体上；

步骤3、利用长螺钉穿过箱型外壳的光孔拧紧在对应的底板的螺纹孔上，即完成IMU减震隔热装置的制备。

进一步地，所述箱型外壳的侧壁高度低于EPS减震隔热体高度。

本发明的有益效果是：

1)本发明能降低高频震动和减缓温度变化对IMU所产生的影响；

2)结构简单紧凑、安装方便快捷、生产效率高、材料成本低、减震隔热效果好。

3)本发明制备过程中EPS减震隔热体与IMU传感器连接紧凑，IMU传感器与外部空气隔绝，对IMU传感器提供了全方位的保护，使其寿命长，可以适应恶劣的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例1中MU减震隔热装置外部的示意图；

图2是本发明的实施例1中EPS减震隔热体示意图；

图3是本发明的实施例1中IMU减震隔热装置结构示意图；

图4是本发明的实施例2中IMU减震隔热装置结构示意图。

图5是本发明的实施例3中IMU减震隔热装置结构示意图(粘合面为斜面)。

其中，1-箱型外壳，2-排线，3-印刷电路板，4-EPS减震隔热体，41-上部EPS泡沫，42-下部EPS泡沫，43-凹槽，44-凹台，45-侧壁，46-粘合面，5-IMU传感器，6-底板，61-定位槽。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1、一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，如图1～3所示，包括：外壳、EPS减震隔热体4、IMU传感器5、排线2、印刷电路板3和底板6。所述外壳为单面开口的箱型外壳1，所述箱型外壳1倒扣在底板6上将EPS减震隔热体4保护在内，所述IMU传感器5采集数据通过信号线连接到EPS减震隔热体4外部。印刷电路板3与IMU传感器5连接，用于转接和供电。排线2与印刷电路板3连接，用于将采集的信息通过排线2传递给中央处理器。IMU传感器5与印刷电路板3包裹于EPS减震隔热体4中，并位于EPS减震隔热体4的中心位置。EPS减震隔热体4固定于底板6上，箱型外壳1置于EPS减震隔热体4的顶部，并且和所述底板6连接。

本实施例中，所述EPS减震隔热体4包括上部EPS泡沫41和下部EPS泡沫42，所述上部EPS泡沫41和下部EPS泡沫42通过胶水相连将IMU传感器5夹在中间，在上部EPS泡沫41和下部EPS泡沫42的接触面采用胶水密封，IMU传感器5与印刷电路板3完全包裹于EPS减震隔热体4中，EPS减震隔热体4采用EPS泡沫材质，EPS(Expanded Polystyrene，EPS)泡沫是一种热塑性材料，每立方米体积内含有300-600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98％以上，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热性能非常优良的材料，且能够吸收数据采集时外界产生的高频震动，以达到减震的目的。EPS减震隔热体4为长方体，方便安装与固定。

EPS减震隔热体4通过以下步骤来制作：

(1)准备一个适当大小的长方体的EPS泡沫作为下部EPS泡沫42，根据所述印刷电路板3和所述IMU传感器5的尺寸，在下部EPS泡沫42的顶部中心位置处开一个同尺寸的凹槽43，切割一个相应尺寸的EPS泡沫作为上盖(即上部EPS泡沫41)，然后根据所述排线2的尺寸，在上部EPS泡沫41顶部开一个同尺寸的孔槽，。

(2)将连接后的所述印刷电路板3与所述IMU传感器5放进凹槽43中，然后将所述排线2穿过步骤(1)中所述孔槽。

(3)利用上部EPS泡沫41将步骤(1)中所述的凹槽43盖住，然后将胶水涂在所述EPS泡沫的各缝隙处，使所述印刷电路板3和所述IMU传感器5与外部空气隔绝，等胶水固化后就完成了EPS减震隔热体4的制作。

印刷电路板3与IMU传感器5采用螺栓连接，印刷电路板3与IMU传感器5上有相对应的孔位，将螺栓穿过孔位的一边，另一边用螺母固定。箱型外壳1与底板6采用长螺钉连接，具体的，箱型外壳1四角开设有与底板6上螺纹孔位置对应的光孔，底板6上设有对应的螺孔，长螺钉穿过光孔后拧紧在螺孔上，将箱型外壳1与底板6采固定在一起，EPS减震隔热体4略高于箱型外壳1的内腔，从而压住箱型外壳1与底板6之间的EPS减震隔热体4，使EPS减震隔热体4固定。

IMU减震隔热装置的制备方法如下：

步骤1、准备底板6，在底板6中部开设与EPS减震隔热体4形状匹配的定位槽61，底板6四周开设有螺纹孔，将制作好的EPS减震隔热体放置在底板6的定位槽61内；

步骤2、准备一个箱型外壳1，箱型外壳1四角开设有与底板6上螺纹孔位置对应的光孔，将箱型外壳1盖在EPS减震隔热体4上；

步骤3、利用长螺钉穿过箱型外壳1的光孔拧紧在对应的底板6的螺纹孔上，即完成IMU减震隔热装置的制备。

实施例2、如图4所示，其他跟实施例1一样，区别在于EPS减震隔热体4，所述下部EPS泡沫42四周设有内收的凹台44，所述上部EPS泡沫41设有与凹台44接触的侧壁45，在凹台44以及凹台44上方的下部EPS泡沫42四周与上部EPS泡沫41的侧壁45之间形成提高密封性的粘合面46，这样可以大大提高下部EPS泡沫42与上部EPS泡沫41之间的粘合面积，使得安装后的EPS减震隔热体4最大程度的接近一体化制造，提高了EPS减震隔热体4内部密封性和隔离性。

实施例3、如图5所示，其他跟实施例1一样，区别在于EPS减震隔热体4，所述下部EPS泡沫42和所述上部EPS泡沫41的接触面为斜面，斜面大大增加了下部EPS泡沫42与上部EPS泡沫41之间的粘合面积，提高了EPS减震隔热体4内部密封性和隔离性。

当然下部EPS泡沫42与上部EPS泡沫41的粘合面46不限于上述的结构，还可以是其他增加粘合面积的折面结构。

本实施例所述减震隔热装置的大小应该根据IMU的实际尺寸来调节。此外还可调整EPS减震隔热体4各方向上的厚度来满足不同程度的减震隔热要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“外壳”、“底板”应做广义理解，例如，可以是夹板，也可以是平板，或上盖板、下托板等用于连接固定EPS减震隔热体的结构，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“中心”、“顶部”、“上”、“一边”、“另一边”、“对应位置”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于，包括：外壳、EPS减震隔热体、IMU传感器和底板，所述外壳为单面开口的箱型外壳，所述箱型外壳倒扣在底板上将EPS减震隔热体保护在内，所述EPS减震隔热体包括上部EPS泡沫和下部EPS泡沫，所述上部EPS泡沫和下部EPS泡沫通过胶水相连将IMU传感器夹在中间，所述IMU传感器采集数据通过信号线连接到EPS减震隔热体外部。

2.如权利要求1所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述IMU传感器上设有与之相连的印刷电路板，所述信号线为排线，所述排线一端与印刷电路板相连，另一端延伸到EPS减震隔热体外。

3.如权利要求2所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述下部EPS泡沫顶部中间设有用于放置IMU传感器和印刷电路板的凹槽，所述上部EPS泡沫盖合在下部EPS泡沫顶部，上部EPS泡沫上还设有供排线穿出的孔槽，并且在排线穿过孔槽后，排线与孔槽之间通过胶水密封。

4.如权利要求3所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述上部EPS泡沫和下部EPS泡沫的粘合结合面为斜面或者折面。

5.如权利要求4所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述下部EPS泡沫四周设有内收的凹台，所述上部EPS泡沫设有与凹台接触的侧壁，在凹台以及凹台上方的下部EPS泡沫四周与上部EPS泡沫的侧壁之间形成提高密封性的粘合面。

6.如权利要求1-5任意一项所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述EPS减震隔热体为长方体、立方体或者圆柱体。

7.如权利要求1-5任意一项所述一种基于EPS泡沫的IMU减震隔热装置，其特征在于：所述底板上设有用于对EPS减震隔热体固定的定位槽。

8.一种权利要求2-5中任意一项所述的EPS减震隔热体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据EPS减震隔热体尺寸大小，准备一个相应尺寸的EPS泡沫作为下部EPS泡沫，另一个相应尺寸的EPS泡沫作为上部EPS泡沫，在下部EPS泡沫顶部中心位置开设一个凹槽，在上部EPS泡沫上开设一个供排线穿出的孔槽；

步骤2、将IMU传感器、印刷电路板和排线依次相连，之后将IMU传感器和印刷电路板放置在凹槽内，将排线从孔槽穿出；

步骤3、将上部EPS泡沫和下部EPS泡沫的接触面涂抹胶水，然后将上部EPS泡沫盖在下部EPS泡沫的凹槽上，利用胶水封闭缝隙以及排线与孔槽之间的间隙。

9.一种利用权利要求8中EPS减震隔热体制备IMU减震隔热装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、准备底板，在底板中部开设与EPS减震隔热体形状匹配的定位槽，底板四周开设有螺纹孔，将制作好的EPS减震隔热体放置在底板的定位槽内；

步骤2、准备一个箱型外壳，箱型外壳四角开设有与底板上螺纹孔位置对应的光孔，将箱型外壳盖在EPS减震隔热体上；

步骤3、利用长螺钉穿过箱型外壳的光孔拧紧在对应的底板的螺纹孔上，即完成IMU减震隔热装置的制备。

10.如权利要求9所述制备IMU减震隔热装置的方法，其特征在于：所述箱型外壳的侧壁高度低于EPS减震隔热体高度。

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