一种用于惯性测量单元的标定装置的制作方法

本发明属于惯性测量单元的标定技术领域，具体涉及一种用于惯性测量单元的标定装置。

背景技术：

惯性测量单元是用于测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此计算出物体的姿态的装置。惯性测量单元大多用在需要进行运动控制的设备，如汽车和机器人上，也被用在需要用姿态进行精密位移推算的场合，如潜艇、飞机、导弹和航天器的惯性导航设备等。惯性测量单元直接固定安装在设备中，由于内部器件参数的变化以及应力释放，会导致整个惯性测量单元的参数随时间不断变化，为了保证其使用精度，需要定期进行标定。

目前，现有的标定设备和标定装置多为大型的自动化设备，利用伺服电机实现精准的角度位置旋转进给，但是价格十分昂贵，操作繁琐且维护不便，不利于企业或小型实验室使用。

因此，需要设计一种精度较高，操作方便，维护便利、成本低廉的用于惯性测量单元的标定装置。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于惯性测量单元的标定装置，其至少能够以成本低且操作方便的方式实现惯性测量单元的标定。

根据本发明的一方面，提供了一种用于惯性测量单元的标定装置，所述标定装置可以包括：安装架，其具有一对相对布置的第一壁和一对相对布置的第二壁，且每一个所述第一壁与每一个所述第二壁相互垂直，使得所述安装架沿其六个面中的任一个面的方向投影后的最外轮廓线所组成的四边形均为尺寸相等的正方形，所述安装架的内部设置有固定惯性测量单元的固定部；转接架，其设置为内部具有正方形形状的孔的板件，所述安装架沿其六个面中的任一个面的方向均可拆卸地容纳于所述正方形形状的孔内；以及旋转台，其上表面用于固定所述转接架，下方与旋转电机连接，从而带动惯性测量单元绕旋转台的中心轴线旋转。

优选地，所述固定惯性测量单元的固定部为导向槽，其设置于所述安装架的相对布置的第一对壁的内侧面上，所述导向槽的一端设置为通槽，另一端设置为盲槽。

优选地，所述惯性测量单元可以与电路板连接，所述电路板通过其两个侧边对称布置的一对第一滑块和一对第二滑块插入并固定至所述安装架的导向槽内。

优选地，所述电路板两侧的所述第二滑块对应于所述盲槽的一端，所述第一滑块对应于所述通槽的一端且端部设置有螺栓，所述安装架的导向槽的通槽一端还设置有可旋转的锁片，所述锁片压紧所述第一滑块，并通过螺母与所述第一滑块的端部的螺栓拧紧，从而将连接有惯性单元的所述电路板固定在所述安装架的导向槽内。

可选地，所述电路板的两个侧边对称布置的一对第一滑块和一对第二滑块可以通过螺钉固定在电路板上。

可选地，所述电路板的两个侧边对称布置的一对第一滑块和一对第二滑块可以通过黏胶固定在电路板上。

优选地，所述导向槽的数量为多对，每一对导向槽之间相隔预定距离。

优选地，所述安装架由一对对应于所述第一壁的第一板件和一对对应于所述第二壁的第二板件构成，所述第一板件的一个端面与所述第二板件靠近端面的一侧通过两个销钉限制二者的相对转动，并通过多个螺钉限制二者的相对移动，所述安装架的内部设置有固定惯性测量单元的固定部。

优选地，所述固定惯性测量单元的固定部为导向槽，其设置在相对布置的一对第一板件的内侧。

本发明实施例中的标定装置采用快速插拔式可拆卸结构，可以同时标定多个惯性测量单元，操作简单方便，且成本低廉，适合于企业与小型实验室使用。

上面描述中提到的特征和特征组合以及在下面附图的描述中提到的和/或单独显示在附图中的特征和特征组合是可用的，不仅可用在各自指定的组合中，而且也可用在其他组合或者单独的特征中，而不脱离本发明的范围。

附图说明

通过参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中显示：

图1为根据本发明的实施例的标定装置的结构分解图；

图2为根据本发明的实施例的标定装置的安装架的结构示意图；

图3为根据本发明的实施例的标定装置的惯性测量单元与安装架的组装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

图1为根据本发明的实施例的标定装置的结构分解图。如图1所示，一种用于惯性测量单元的标定装置10包括安装架1、转接架2以及旋转台3。

安装架1具有一对相对布置的第一壁和一对相对布置的第二壁，且每一个第一壁与每一个第二壁相互垂直，使得安装架1沿其六个面中的任一个面的方向投影后的最外轮廓线所组成的四边形均为尺寸相等的正方形，安装架1的内部设置有固定惯性测量单元20的固定部。

转接架2设置为内部具有正方形形状的孔2a的板件，安装架1沿其六个面中的任一个面的方向均可拆卸地容纳于所述正方形形状的孔2a内。

旋转台3的上表面用于固定转接架2，其下方与旋转电机(图中未显示)连接，从而带动惯性测量单元20绕旋转台3的中心轴线旋转。

这样，采用本发明实施例中的标定装置10进行标定工作时，首先将固定有惯性测量单元20的安装架1沿某一个面放入转接架2的正方形形状的孔2a内，转接架2固定在旋转台3上，启动旋转台3下方的旋转电机以带动惯性测量单元20转动，当惯性测量单元20的转速到达指定的稳定速度时，如100r/min，开始对惯性测量单元20的一个方向进行标定，例如X+方向，读取相关数据，然后取出安装架1，更换为沿另一个面放入转接架2的正方形形状的孔2a内进行标定，这样依次将安装架的6个面分别放入转接架2的正方形形状的孔2a内，使得惯性测量单元的基准正方向分别朝向X+，X-，Y+，Y-，Z+，Z-六个方向，并绕中心轴线旋转至稳定速度时进行6次标定，然后利用误差补偿算法计算出陀螺零偏、比例因子、加速度计零偏等数据，从而可以完成惯性测量单元的六个方向的标定工作。

图2为根据本发明的实施例的标定装置的安装架的结构示意图。安装架1可以为具有一对相对布置的第一壁和一对相对布置的第二壁的单个部件。优选地，如图2所示，安装架1也可以由一对对应于第一壁的第一板件1c和一对对应于第二壁的第二板件1d构成，以便于加工制造，且每一个第一板件1c与每一个第二板件1d相互垂直，使得安装架1沿其六个面中的任一个面的方向投影后的最外轮廓线所组成的四边形均为尺寸相等的正方形，该尺寸相等的正方形与转接架2的正方形形状的孔2a的尺寸也相等，从而可以保证安装架1沿其六个面中的任一个面的方向均可拆卸地容纳于正方形形状的孔2a内。因此，第一板件1c与第二板件1d的相对位置需要固定且尺寸始终保持不变，这可以通过如下方法来实现：第一板件1c的一个端面与第二板件1d靠近端面的一侧通过两个销钉限制二者的相对转动，并通过多个螺钉限制二者的相对移动。

具体来说，第一板件1c的相对的两个端面分别设置有两个盲孔和多个螺纹孔，每一个第二板件1d的靠近端面的两侧分别设置有相应的两个通孔和多个沉头孔，两个销钉分别与第二板件1d一侧的两个通孔和第一板件1c一个端面的两个盲孔过盈配合，以限制了相互垂直的一个第一板件1c与一个第二板件1d的相对位置并组装成一个直角，采用同样的方法依次将一对第一板件1c和一对第二板件1d首尾相连组装出4个直角，然后用多个螺钉穿过相应的沉头孔和螺纹孔从而将一对第一板件1c和一对第二板件1d固定为一体，使得安装架1沿其六个面中的任一个面的方向投影后的最外轮廓线所组成的四边形均为尺寸相等的正方形，均能容纳于转接架2内部的正方形形状的孔2a。安装架1与转接架2之间为小间隙配合，该间隙对标定结果的误差影响可通过现有技术中常用的补偿算法来消除，此处不再赘述。

为便于加工和装配，转接架2内部的正方形形状的孔2a的四个边角设置有圆角。转接架2还设置有多个定位孔，以对应于旋转台3上设置的螺纹孔，通过螺栓可以将转接架2固定在旋转台3上，如图1所示。

安装架1内部固定惯性测量单元20的固定部可以为导向槽，其设置于安装架1的相对布置的第一对壁的内侧面上。需要说明的是，固定部不限于导向槽，也可以为其他固定结构形式，如可以利用磁极固定惯性测量单元20等等，此处不作具体地限定。

如图2所示，固定部为导向槽1a，其设置在安装架1相对布置的一对第一板件1c的内侧，惯性测量单元20可以固定至电路板上进行电连接，然后再将电路板插入导向槽1a内而固定。

导向槽1a的数量可以为多对，每一对导向槽1a之间相隔预定距离。预定距离即保证多个惯性测量单元同时插入导向槽进行标定时有足够的空间而互相不干涉，这样，可以同时完成多个惯性测量单元的标定工作，提高标定的工作效率。

如图2所示，每个导向槽1a的一端设置为盲槽A，另一端设置为通槽B。导向槽1a的通槽B一端还设置有可旋转的锁片1b。锁片1b可以设置为月牙形形状，其绕通槽B一端固定的销轴可旋转。

图3为根据本发明的实施例的标定装置的惯性测量单元与安装架的组装示意图。如图3所示，惯性测量单元20与电路板21连接构成惯性测量单元组件20a，电路板21的两个侧边对称布置有一对第一滑块21a和一对第二滑块21b，插入并固定至安装架1的一对导向槽1a内。电路板21的两个侧边对称布置的一对第一滑块21a和一对第二滑块21b可以通过螺钉固定在电路板21上。电路板21的两个侧边对称布置的一对第一滑块21a和一对第二滑块21b也可以通过黏胶固定在电路板21上。

电路板21两侧的第二滑块21b对应于盲槽A的一端放置，第一滑块21a对应于通槽B的一端放置且端部设置有螺栓21c，当惯性测量单元组件20a插入导向槽1a中后，旋转锁片1b使其压紧第一滑块21a，并通过螺母21d与第一滑块21a端部的螺栓21c拧紧，从而将连接有惯性单元20的电路板21固定在安装架1的导向槽1a内。螺母21d可以优选为蝶形螺母，便于手动拧紧螺纹，但不限于蝶形螺母。

本发明实施例中的标定装置采用快速插拔式可拆卸结构，可以同时标定多个惯性测量单元，操作简单方便，且成本低廉，适合于企业与小型实验室使用。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。