CN216791223U - 一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，包括上位机、六自由度静平台、伺服电机、六自由度动平台、惯性测量单元、采集与成像设备、处理与显示单元。六自由度静平台通过伺服电机与六自由度动平台相连接；上位机为六自由度动平台提供激励信号；伺服电机将激励信号转换为六自由度动平台的驱动信号；六自由度动平台为惯性测量单元提供相应的空间轨迹运动激励；采集与成像设备采集六自由度动平台的空间运动序列图像；处理与显示单元通过对采集运动序列图像信号与惯性测量单元输出信号的处理实现惯性测量单元的灵敏度解算。本实用新型具有校准过程简单、时间短、可同时对惯性测量单元的多个灵敏度参数进行校准的优势。

Description

一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置

技术领域

本实用新型属于传感器计量测试技术领域，更具体地为一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置。

背景技术

惯性测量单元在电子产品行业、汽车稳定或者导航系统、精密农业、工业自动化、大型医疗设备、机器人加工、航空航天领域具有广泛的应用。由于生产加工等原因使得同批次的惯性测量单元灵敏度存在差异，此外，长期使用导致的惯性测量单元材料老化也会使其灵敏度发生变化。因此，需要对惯性测量单元的灵敏度进行校准，以确保其测量数据的有效性。

现有校准方式通常是将惯性测量单元依次安装于线性振动台和角度转台进行校准。对于普通惯性测量单元校准不得不需要多次重复安装，降低校准效率与引入重复安装导致的校准不确定度。现有校准方式无法高效、灵活、简单的实现惯性测量单元的线角灵敏度同时校准。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，以提升惯性测量单元的校准效率、缩短校准时间。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，包括：上位机1、六自由度静平台2、伺服电机和六自由度动平台4。所述六自由度静平台2通过下虎克铰连接所述伺服电机的六根电动钢3；所述六自由度动平台4通过上虎克铰与所述伺服电机连接；所述六自由度动平台4设置于所述六自由度静平台2的上方；惯性测量单元5紧固于所述六自由度动平台4的工作表面；采集与成像设备6垂直固定于所述六自由度动平台4的工作表面。六根电动钢3在六自由度静平台2与六自由度动平台4之间为空间布置，相邻的两根电动钢3与六自由度动平台4，或相邻的两根电动钢3与六自由度静平台2组成三角形。伺服电机驱动六根电动钢3实现六自由度动平台4的六个自由度调整；伺服电机与上位机1连接。

进一步地，所述六自由度静平台固定并限制所述六自由度动平台的运动空间。

进一步地，所述上位机为所述六自由度动平台提供激励信号。

进一步地，所述伺服电机将激励信号转换为所述六自由度动平台的驱动信号；

进一步地，所述六自由度动平台为所述惯性测量单元提供相应的空间轨迹运动激励；

进一步地，所述采集与成像设备采集所述六自由度动平台的运动序列图像；

进一步地，所述处理与显示单元通过对采集的运动序列图像信号与惯性测量单元输出信号的处理实现惯性测量单元的灵敏度解算，保存与显示校准结果。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用六自由度平台为惯性测量单元提供多种不同的空间轨迹运动激励；利用采集与成像设备采集六自由度动平台的运动序列图像，通过对采集的运动序列图像信号与惯性测量单元输出信号的处理实现惯性测量单元的多个灵敏度参数校准。整个校准过程中，只需通过上位机改变提供给六自由度动平台的激励信号即可实现惯性测量单元的多个灵敏度校准，极大地缩短了校准时间。此外，本实用新型可实现大多数轨迹运动，更大程度的模拟惯性测量单元的实际应用情况，且校准过程灵活、简单、高效。

附图说明

图1为本实用新型的具体实施实例中基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置示意图。

图中：

1、上位机；2、六自由度静平台；3、电动钢；4、六自由度动平台；5、惯性测量单元；6、采集与成像设备；7、处理与显示单元。

具体实施方式

为了便于本领域相关技术人员对本实用新型专利技术方案的理解，同时，为了使本专利的技术目的、方案及有益效果更加清楚、明确，并使权利要求书的保护范围得到充分的支持，下面以具体实例的形式对本专利的技术方案做出更进一步的、详细的说明。

如图1所示，一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，包括上位机1、六自由度静平台2、伺服电机、六自由度动平台4、惯性测量单元5、采集与成像设备6、处理与显示单元7。所述六自由度静平台通过所述伺服电机与所述六自由度动平台相连接，用于固定并限制所述六自由度动平台的运动空间；所述上位机为所述六自由度动平台提供激励信号；所述伺服电机将激励信号转换为所述六自由度动平台的驱动信号；所述六自由度动平台为所述惯性测量单元提供相应的空间轨迹运动激励；所述采集与成像设备采集所述六自由度动平台的运动序列图像；所述处理与显示单元7通过对采集的运动序列图像信号与惯性测量单元输出信号的处理实现惯性测量单元的灵敏度解算，保存与显示校准结果。

所述的惯性测量单元为IMU400C高精度惯性测量单元IMU400C。

采集与成像设备为运动相机。

处理与显示单元为计算机。

本装置用于对惯性测量单元灵敏度的校准，所述惯性测量单元可以是角度、角速率及角加速度陀螺仪，或者是位移、线速度、线加速度传感器。

此外，此装置还可以对单、双、三轴组合的惯性测量单元进行校准。

工作原理：启动上位机，为六自由度动平台提供激励信号，伺服电机将激励信号转换为六自由度动平台的驱动信号。六自由度动平台为惯性测量单元提供相应的空间轨迹运动激励。采集与成像设备采集六自由度动平台的运动序列图像；处理与显示单元通过对采集的运动序列图像信号与惯性测量单元输出信号的处理实现的惯性测量单元的灵敏度解算，保存与显示惯性测量单元的校准结果。

上述详细描述为本实用新型的一个具体实施实例，以便于本领域内相关技术人员的理解，其并非用以限定本实用新型的应用范围。显然，本实用新型不限制于上述示范性实施实例的细节，本领域相关技术人员可以在本实用新型的基础上做出一系列的优化与改进、等同修改等。因此，应将实施实例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的保护范围应由所附权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，其特征在于：包括：六自由度静平台(2)、伺服电机和六自由度动平台(4)；所述六自由度静平台(2)通过下虎克铰连接所述伺服电机的六根电动钢(3)；所述六自由度动平台(4)通过上虎克铰与所述伺服电机连接；所述六自由度动平台(4)设置于所述六自由度静平台(2)的上方；惯性测量单元(5)紧固于所述六自由度动平台(4)的工作表面；采集与成像设备(6)垂直固定于所述六自由度动平台(4)的工作表面；六根电动钢(3)在六自由度静平台(2)与六自由度动平台(4)之间为空间布置，相邻的两根电动钢(3)与六自由度动平台(4)，或相邻的两根电动钢(3)与六自由度静平台(2)组成三角形；伺服电机驱动六根电动钢(3)实现六自由度动平台(4)的六个自由度调整。

2.根据权利要求1所述的一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，其特征在于：伺服电机与上位机(1)连接，所述上位机(1)为六自由度动平台(4)提供激励信号。

3.根据权利要求1所述的一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，其特征在于：所述伺服电机将激励信号转换为六自由度动平台(4)的驱动信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，其特征在于：所述六自由度动平台(4)为惯性测量单元(5)提供相应的空间轨迹运动激励。

5.根据权利要求1所述的一种基于六自由度平台的惯性测量单元校准装置，其特征在于：六自由度动平台(4)的运动序列图像由采集与成像设备(6)采集，并输入至处理与显示单元(7)。

Images