CN214951393U - Imu测姿仪校准台 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种IMU测姿仪校准台，用于校准IMU测姿仪，包括：L型平台，包括第一平台和与所述第一平台垂直的第二平台；L型安装架，与所述第二平台固定连接；IMU安装盒，可拆卸安装于所述L型安装架上，所述IMU测姿仪位于所述IMU安装盒内；水平仪，安装在所述第一平台上，和电机组件，所述电机组件通过轴承与所述L型安装架连接并带动所述L型安装架旋转。

Description

IMU测姿仪校准台

技术领域

本申请涉及自动化控制领域，尤其涉及一种IMU测姿仪校准台。

背景技术

IMU(Inertial Measurement Unit，也叫做惯性测量单元)测姿仪，在自动化控制领域应用广泛，例如用于机器人底盘、汽车控制单元、航空器飞行控制等。在使用IMU测姿仪之前需要对其进行校准，通常，会采用人工校准方式，例如用手以特定的角速度旋转特定角度来进行IMU测姿仪的标定。然而，人手对速度的感知并不准确，会产生较大的误差，可靠性低。此外，也可采用较为高级的IMU测姿仪硬件校准系统，然而其成本相对较高。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供一种可靠性强且成本较低的IMU测姿仪校准台。一种IMU测姿仪校准台，用于校准IMU测姿仪，包括：L型平台，包括第一平台和与所述第一平台垂直的第二平台；L型安装架，与所述第二平台固定连接；IMU安装盒，可拆卸安装于所述L型安装架上，所述IMU测姿仪位于所述IMU安装盒内；水平仪，安装在所述第一平台上，和电机组件，所述电机组件通过轴承与所述L型安装架连接并带动所述L型安装架旋转。

可选地，所述第一平台为圆形。

可选地，还包括支撑脚，所述支撑脚安装于所述第一平台的底部。

可选地，所述支撑脚通过螺纹与所述第一平台底部连接。

可选地，所述支撑脚的数量为3。

可选地，所述电机组件包括依次连接的导电滑环、电机变速箱以及伺服电机。

可选地，所述伺服电机为驱动一体伺服电机。

可选地，所述水平仪为气泡水平仪。

可选地，所述IMU安装盒的底板开设有第一螺纹孔，所述L型安装架开设有与所述第一螺纹孔对应的第二螺纹孔，所述IMU安装盒和所述L型安装架通过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔由螺丝可拆卸连接。

可选地，所述IMU安装盒的材质为铝。

本申请IMU测姿仪校准台通过电机组件以预设的角速度旋转L型安装架，并获取IMU安装盒中待校准的IMU测姿仪所输出的相关测量数据，进而通过数据的对比可以判断该待校准的IMU测姿仪的测量数据是否准确，从而完成待校准的IMU测姿仪的校准。相较于相关技术中通过手动旋转IMU测姿仪进行数据获取及校准，本申请的IMU测姿仪的操作更为简单，且通过电机组件旋转所获得的数据更为准确可靠。

附图说明

图1所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的结构示意图；

图2所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的俯视图；

图3所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的侧视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”等类似词语表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”可以指包括单数形式或多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

IMU测姿仪主要由陀螺仪和加速度计构成。陀螺仪用来记录角度变化，加速度计用来记录IMU测姿仪在特定轴向的加速度变化。IMU测姿仪的精准度会受到例如外界温度、地球重力磁场以及内部MEMS单元的功能等因素的影响。

在相关技术中，在使用IMU测姿仪之前需要对其进行校准。其中，IMU测姿仪的人工校准过程如下，用手将其旋转特定的角度并获取其陀螺仪输出的角度变化值，以特定的角速度旋转IMU测姿仪并获取其角速度值，获取实验误差，在IMU测姿仪的板载程序中修改参数以修正误差。由于该在IMU测姿仪的人工校准过程过于繁琐，因此，通常在IMU测姿仪一次校准后会使用很长一段时间才会进行二次校准，从而使得在两次校准之间，IMU测姿仪所获取的数据存在一定的误差。此外，还可以基于椭球软件算法进行IMU测姿仪的加速度计的校准，通过将IMU测姿仪放置于其六个正交方向的静止平面上，利用算法取足够多的样本角速度，最后用算法配置参数将角速度的值回归至椭球平面上，则认为加速度计校准完成。而通过软件算法进行校准在校准过程中易忽略加速度计微小的水平分量误差，这种误差是由于加速度计在校准过程中不能摆放为绝对水平而产生的，且这一误差在目前的校准产品中都无法消除。可见，上述IMU测姿仪的手动校准以及加速度计的椭球软件法校准均会受到外界因素特别是硬件的较大影响，效果较差。此外IMU测姿仪在校准后留下的误差会在整个控制系统中不断累积，从而使得系统的反馈能力变差。

本申请实施例提供一种基于硬件的可靠且成本较低的IMU测姿仪校准台。下面结合附图，对本公开的IMU测姿仪校准台进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

图1为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的结构示意图。图2所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的俯视图；图3所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪校准台的侧视图。如图1-3所示，本申请实施例提供一种IMU测姿仪校准台，通过将IMU测姿仪安装于该IMU测姿仪校准台，可以对IMU测姿仪进行校准，操作简单，可靠性强且成本较低。

如图所示，IMU测姿仪校准台包括L型平台105，L型安装架102，水平仪104和电机组件。L型安装架102通过轴承与电机组件连接。水平仪104安装于L型平台105上，L型安装架102上设置有IMU安装盒101，IMU安装盒101与L型安装架102可拆卸连接。本申请IMU测姿仪校准台通过电机组件可以以预设的角速度旋转L型安装架102，并获取IMU安装盒101中待校准的IMU测姿仪所输出的相关测量数据，进而通过数据的对比可以判断该待校准的IMU测姿仪的测量数据是否准确，从而完成待校准的IMU测姿仪的校准。相较于相关技术中通过手动旋转IMU测姿仪进行数据获取及校准，本申请的IMU测姿仪的操作更为简单，且通过电机组件旋转所获得的数据更为准确可靠。

在一实施例中，L型平台105包括第一平台和与第一平台垂直的第二平台。其中，第一平台为圆形，在其它实施例中，第一平台还可以为三角形、矩形、不规则形状等。第一平台的底部设置有支撑脚103，支撑脚103通过螺纹与第一平台底部形成可调节结构，从而可以通过旋转支撑脚103实现升高或降低，以使得第一平台处于水平状态。在一实施例中，支撑脚103的数量为3个，以形成三角形稳定结构。支撑脚103的数量还可以为2个、4个、5个等，本申请对此不做限制。

在一实施例中，水平仪104安装于L型平台105的第一平台上，在调节支撑脚103的过程中，可以通过水平仪104判断第一平台是否处于水平状态，从而使得校准更为准确。在一实施例中，水平仪104为气泡水平仪。

在一实施例中，电机组件包括依次连接的导电滑环106、电机变速箱107和伺服电机108，其中伺服电机108可以为驱控一体伺服电机。

在一实施例中，IMU安装盒101的底板开设有第一螺纹孔，L型安装架102上开设有相应的第二螺纹孔，IMU安装盒101和L型安装架102通过螺纹孔由螺丝可拆卸连接，在一实施例中，第一螺纹孔和第二螺纹孔的数量均为4个。在一实施例中，IMU安装盒101的材质为铝。在使用时，待校准的IMU测姿仪可以以不同方向安装于IMU安装盒101中，从而实现IMU测姿仪中不同轴向上的加速度计的校准。

如图1所示，在一实施例中，在使用本申请IMU测姿仪时，首先通过分别调节支撑脚103使得L型平台105处于基本水平的位置，然后进一步调节支撑脚103，同时观察第一平台上气泡水平仪104中的气泡，一旦气泡到达水平仪104中心位置则认为L型平台105的第一平台已经处于水平位置。之后将待校准的IMU测姿仪安装在L型安装架102上，通过控制伺服电机108的旋转角度和旋转角速度来进行校准。

在一实施例中，IMU测姿仪中单个轴向陀螺仪的校准步骤如下：首先通过电脑设置伺服电机108到达水平位置(0位置)，然后设置预定旋转角度，例如90度，同时将IMU测姿仪的旋转角度数据通过串口输出出来。参考预设的伺服电机108旋转角度，来调整IMU测姿仪的旋转角度的输出数据。将IMU测姿仪转换方向安装在L型安装架102上并重复以上步骤则可以校准其它轴向上的陀螺仪。

在一实施例中，IMU测姿仪中加速度计的校准与陀螺仪类似，L型安装架102通过伺服电机108以预设的角速度选转，调节IMU测姿仪的加速度计使得IMU测姿仪的加速度计所输出的角速度数据与预设的角速度一致，从而完成加速度计的校准。同样的，将IMU测姿仪转换方向安装在L型安装架102上，并重复上述步骤便可以校准其它轴向上的加速度计。

从而，可以完成IMU测姿仪各个方向和轴向的陀螺仪和加速度计的校准。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种IMU测姿仪校准台，用于校准IMU测姿仪，其特征在于，包括：

L型平台，包括第一平台和与所述第一平台垂直的第二平台；

L型安装架，与所述第二平台固定连接；

IMU安装盒，可拆卸安装于所述L型安装架上，所述IMU测姿仪位于所述IMU安装盒内；

水平仪，安装在所述第一平台上，和

电机组件，所述电机组件通过轴承与所述L型安装架连接并带动所述L型安装架旋转。

2.根据权利要求1所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述第一平台为圆形。

3.根据权利要求1所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，还包括支撑脚，所述支撑脚安装于所述第一平台的底部。

4.根据权利要求3所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述支撑脚通过螺纹与所述第一平台底部连接。

5.根据权利要求3或4所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述支撑脚的数量为3。

6.根据权利要求1所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述电机组件包括依次连接的导电滑环、电机变速箱以及伺服电机。

7.根据权利要求6所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述伺服电机为驱动一体伺服电机。

8.根据权利要求1所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述水平仪为气泡水平仪。

9.根据权利要求1所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述IMU安装盒的底板开设有第一螺纹孔，所述L型安装架开设有与所述第一螺纹孔对应的第二螺纹孔，所述IMU安装盒和所述L型安装架通过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔由螺丝可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的IMU测姿仪校准台，其特征在于，所述IMU安装盒的材质为铝。

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