惯性测量单元让机器测距更精准

在各种科技应用中,让机器能够精准地掌握位置与距离,是机器能否自主运作、移动的关键,像是机器人、无人机、自动驾驶等应用都需要准确地感测距离。本文将为您介绍ADI推出的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU),了解其应用领域与产品特性。

高精度传感器协助实现自主式应用

许多分析认为,在工业4.0和自主系统的推动下,下一代的工业革命已经来临。自动化和自主行动的机器人、车辆和无人机都与制造业、采矿业、农业和物流进程密切相关,是推动这场工业革命不断发展的关键支柱。

为了达到自主式应用预期的系统性能水平,设备不但需要感知其周围的环境,还要能够进行导航。它可以在传感模式的帮助下实现这些目标,传感模式的输出由传统算法、人工智能或机器学习的算法进行融合和解译。

随着传感器在工业机器上的普及,它们所提供的数据越来越丰富,其位置和相对运动的重要性也越来越大。自主能力通常与移动有关,所以准确定位车辆的位置,或引导机器的移动,或准确地操控仪器都是关键的推动因素。如果技术能够准确检测这些运动,就可以被用在难度更大、更宝贵的应用中,将机器定位在几厘米的误差范围之内,提供应用安全性和可靠性。

ADI推出的ADIS16500是一款精密的微型微机电系统(MEMS)惯性测量单元(IMU),能够准确地提供机器的距离感测与定位,它包括一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计。ADIS16500中的每个惯性传感器均结合了可优化动态性能的信号调节功能,并在工厂进行校准为每个传感器的灵敏度、偏置、对准、线性加速(陀螺仪偏置)和冲击点(加速度计位置)赋予特性。因此,每个传感器都有动态补偿公式,用于在各种条件下提供准确的传感器测量。

 

ADI article image 2_ADIS16500

 

ADIS16500提供了一种简化且经济高效的方法,用于将精确的多轴惯性检测技术集成到工业系统中,相较于离散设计,ADIS16500能够降低设计的复杂性和投入的时间成本。ADIS16500已在工厂生产过程中将所有必要的运动检测和校准完成,大大缩短了系统集成时间。应用在导航系统中时,紧密的正交对准可简化惯性坐标系对准过程与时间。ADIS16500内置的串行外设接口(SPI)和寄存器结构均设有简接口,用于进行数据收集和配置控制。

ADIS16500内置三轴数字陀螺仪,拥有±2000°/的动态范围,运行偏置稳定性为8.1°/小时,x轴和y轴角度随机游走为0.29°/√小时, 1 σ,轴间错位误差为±0.25°,内置的三轴数字加速计动态范围为±392 m/sec2,运行偏置稳定性为125 μm/sec2,可进行三轴、角度增量和速度增量输出,拥有工厂校准的灵敏度、偏置和轴向对准,校准温度范围为10+75

ADIS16500内置SPI兼容数据通信功能,可编程操作和控制,支持自动和手动偏置校正控制,以及可用于同步数据采集的数据就绪指示器,支持直接、缩放和输出的外部同步模式,惯性传感器与闪存均可按需自检,采用3.0 V3.6 V的单电源供电(VDD),具有14,700 m/sec2机械冲击生存能力,可在25+85温度范围下工作。

ADIS16500采用100球的球栅阵列(BGA)封装,尺寸约为15 mm × 15 mm × 5 mm,可应用于导航、稳定和仪器,以及无人和自动驾驶车辆、智能农业和建筑机械、工厂/工业自动化、机器人、虚拟/增强现实、运动物联网等领域。

ADI也推出评估工具来协助加快客户的产品开发速度,EVAL-ADIS2系统可为大多数iSensorADIS16xxx)产品提供兼容Windows的评估系统。它配有几个在Windows XPVista7系统上运行的应用程序包,并使用32位或64USB驱动程序。

EVAL-ADIS2标准16引脚接口向所有iSensor分线板(ADIS16xxx/PCBZ)提供连接路径。待测器件(DUT)可采用USB+3.3V+5V可选选项)或外部电源供电。对于熟悉前代产品系统(EVAL-ADIS)的人员来说,EVAL-ADIS2提供许多重要的改进,包括可使用更长的线缆连接DUT,以及更宽的工作温度范围(-40+85)。

EVAL-ADIS2提供PC-USB惯性MEMS评估系统,具有IMU和振动评估软件包,可在最高采样速率时同步数据采集,通过寄存器访问实现器件配置和验证,支持带有所有ADIS16xxx分线板的标准、16引脚扁平电缆接口,与DUT的间隔距离高达2m

搭配ADIS16500/PCBZ分线板,可方便地在每个ADIS16500 IMU模型和嵌入式处理器平台之间建立原型连接。每个ADIS16500/PCBZ分线板也都连接到EVAL-ADIS2评估系统上的J1

ADIS16500/PCBZ分线板具有33.25 mm x 30.75 mm的小封装尺寸,提供方便的16引脚(2 x 8),2 mm间距的连接器,4个角各有一个安装孔(直径2.3 mm),也包括一个ADIS16500AMLZ

 

特色产品

Analog Devices ADIS16500/PCBZ Sensor Development Boards and Kits

 

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