IMU限位装配结构、机载IMU模组及无人机的制作方法

本实用新型涉及一种惯性测量单元的安装平台，特别是涉及一种惯性传感器装配结构、机载惯性传感器模组及无人机。

背景技术：

IMU为惯性传感器器件，对震动有很强的敏感性，技术进步导致IMU从之前的一个大的电子部件到现在的一颗小的芯片即可实现，重量从几百克缩减到零点几克。如图1所示，通常这种IMU芯片200’应用于震动较大的无人机时，会用软性材料设置减震器300’，因为IMU芯片200’本身重量越来越轻，为加强其抗震动性能，会将其固定在一个重量较重的金属块120’上，通常金属块设置一个凹槽121’，IMU芯片200’的连接板110’的外形与其凹槽121’形状一致，尺寸略小，以方便正常放入。

由于IMU芯片200’用于采集无人机的角度姿态等信息，所以IMU芯片200’与无人机的相对角度要求较高，但是由于制造公差一致性问题，金属块120’上的安装凹槽121’不可能都与IMU芯片200’的连接板110’尺寸完全相同，故会存在的尺寸公差产生缝隙，如图2所示，IMU芯片200’的连接板110’与安装凹槽121’之间的缝隙使IMU芯片200’以偏斜的姿态安装在凹槽121’内，导致IMU芯片200’在围绕Z轴旋转的方向上存在一定偏斜角度误差，正常的尺寸公差产生的偏斜角度误差已经超出IMU芯片200’与机身相对的偏斜范围。如按要求强行要求公差达到可满足Z轴偏斜误差范围，会增加成本以及产生大量制造中的不良品。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前的IMU芯片装配时存在偏斜角度偏差较大的问题，提供一种在目前生产公差要求下减小IMU芯片装配偏斜角度的IMU限位装配结构、机载IMU模组及无人机。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种IMU限位装配结构，包括IMU连接板和安装座，所述安装座的表面上开设有安装槽，所述IMU连接板设置在所述安装槽内，其中所述IMU连接板相对的两个侧壁分别向两侧连接有延长板，所述安装座的表面上开设有用于设置所述延长板的延长槽，所述延长槽与安装槽相连通。

在其中一个实施例中，以两个所述延长板的延伸方向为X方向，以垂直X方向且平行于所述IMU连接板和所述延长板板面的方向为Y方向，所述IMU连接板与两个所述延长板在X方向上的总长度大于所述IMU连接板与所述延长板在Y方向上的最大长度。

在其中一个实施例中，所述IMU连接板与两个所述延长板在X方向上的总长度为所述IMU连接板与所述延长板在Y方向上的最大长度的1-4倍。

在其中一个实施例中，两个所述延长板的侧壁上分别具有一个定位点，两个所述定位点分别能够顶靠在两个延长槽的内壁上，两个所述定位点在X方向上的距离大于Y方向上的距离。

在其中一个实施例中，所述延长板在Y方向上的长度小于所述IMU连接板在Y方向上的长度。

在其中一个实施例中，两个所述延长板形状相同，且相对所述IMU连接板对称设置。

在其中一个实施例中，所述延长板为矩形板，所述IMU连接板为方形板，所述延长板与所述IMU连接板的连接处具有圆弧倒角。

在其中一个实施例中，所述IMU连接板的四个棱角为过渡圆角。

在其中一个实施例中，所述IMU连接板和两个所述延长板一体成型。

本实用新型还提供了一种机载IMU模组，包括IMU芯片和任一上述的IMU限位装配结构，所述IMU芯片固定连接在所述IMU连接板上。

在其中一个实施例中，还包括减震器，所述减震器安装在所述安装座的底部，所述安装槽设置在安装槽的顶面。

在其中一个实施例中，所述安装座为金属配重块。

在其中一个实施例中，所述安装座包括底板和设置底板表面的两块C型限位凸台，两块C型限位凸台的开口相对设置，在所述底板上围设形成安装槽和延长槽。

本实用新型还提供了一种无人机，其特征在于，包括任一上述的机载IMU模组，所述IMU芯片相对于无人机的机身水平设置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型IMU限位装配结构中的IMU连接板两侧连接分别连接延长板，使IMU连接板设置在安装槽内部分尺寸基线长度更长，在IMU连接板宽度尺寸不变，且尺寸公差不变的情况下，长度越长，IMU连接板相对于安装座的偏斜角度就越小，从而实现在不提高成本的同时满足IMU芯片装配的偏斜角度需求。

附图说明

图1为现有技术中机载IMU模组的结构分解示意图；

图2为现有技术中机载IMU模组的俯视图；

图3为本实用新型IMU限位装配结构的一种实施例的结构分解示意图；

图4为图3所示的IMU限位装配结构的俯视图；

图5为本实用新型机载IMU模组的一种实施例的结构分解示意图；

图6为图5所示的机载IMU模组的俯视图；

图7为本实用新型机载IMU模组中安装座的另一种实施例的结构示意图。

其中：

100- IMU限位装配结构；

110-IMU连接板；

120-安装座；

121-安装槽；

122-延长槽；

123-底板；

124-C型限位凸台；

130-延长板；

200- IMU芯片；

300-减震器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图3，结合参照图4，本实用新型IMU限位装配结构，包括IMU连接板110和安装座120，安装座120的表面上开设有安装槽121，IMU连接板110设置在安装槽121内，IMU连接板110相对的两个侧壁分别向两侧连接有延长板130，安装座120的表面上开设有用于设置延长板130的延长槽122，延长槽122与安装槽121相连通。在安装座120上加工安装槽121时，存在加工的尺寸公差，当IMU连接板110固定在安装槽121内时，IMU连接板110与安装槽121的内壁之间存在缝隙，缝隙使IMU连接板110以一定偏斜角度β安装在安装槽121内，由于IMU连接板110的两端设置了延长板130，使IMU连接板110的整体尺寸基线被加长，在加工尺寸公差不变的情况下，IMU连接板110相对于安装座120的偏斜角度β减小，从而可以在不增加成本的条件下满足IMU芯片的装配角度要求。

进一步地，以两个延长板130的延伸方向为X方向，以垂直X方向且平行于IMU连接板110和延长板130板面的方向为Y方向，IMU连接板110与两个延长板130在X方向上的总长度L大于IMU连接板110与延长板130在Y方向上的最大长度M， IMU连接板110和延长板130的组合体整体大致呈以X方向为长边，以Y方向为宽边的长方形。

为了使IMU连接板110相对于安装座120的偏斜角度尽量的小，可以使IMU连接板110和延长板130的组合体在X方向尽量的长，但是也会导致安装座120也要随之一起变长，反而会使IMU限位装配结构体积变大。所以为了保证在不增加体积的情况下，优选的，IMU连接板110与两个延长板130在X方向上的总长度L为IMU连接板110与延长板130在Y方向上的最大长度M的1-4倍。

当IMU连接板110和延长板130同时设置在安装槽121和延长槽122内时，为了保证产品一致性，可以使IMU连接板110和延长板130的组合体相对安装座120偏斜一定角度β抵靠在槽的内壁上，即处于IMU连接板110的最大偏斜角度，此时，为了保证这个最大偏斜角度β尽量的小，与槽的内壁抵靠的部位应当位于两个延长板130的侧壁上，该抵靠的部位在两个延长板130的侧壁上分别形成一个定位点D，两个定位点D在X方向上的距离大于Y方向上的距离。

作为一种优选的实施方式，延长板130在Y方向上的长度小于IMU连接板110在Y方向上的长度。即IMU连接板110的宽度比延长板130的宽度大，这样的结构使安装座120上的安装槽121的宽度大于延长槽122的宽度，在安装槽121与延长槽122相连接处形成阶梯状的限位壁，可以限制IMU连接板110在X方向上移动。

进一步地，两个延长板130形状相同，且相对IMU连接板110对称设置，这样对称的结构可以使装配体的重心位于安装座120的中心位置。

更进一步地，延长板130为矩形板，IMU连接板110为方形板，矩形板和方形板更利于加工时控制尺寸精度，加工成本较低，且矩形板和方形板有较多的直边，比较容易确定装配基准，但是也不排除其他形状的延长板130和IMU连接板；延长板130与IMU连接板110的连接处具有圆弧倒角，可以避免应力集中。

为了便于装配，可以将IMU连接板110的四个棱角加工为过渡圆角。IMU连接板110和两个延长板130还可以一体加工成型，采用PCB板或者经过补强的FPC板。用来焊接IMU芯片的板一般称为IMU连接板，IMU连接板上IMU芯片采集的数据一般要通过柔性信号线传输到其他电路板上，当然也可以传输至同一电路板的其他电路模块，进行数据处理，如果IMU芯片焊接在PCB板上，那么该柔性信号线可以采用以接插头或者焊接的方式与该PCB板形成的IMU连接板连接；如果该柔性信号线采用FPC线，可以将IMU芯片直接焊接到FPC线上，但由于FPC线很软，通常需要进行补强处理。补强一般采用金属材料例如不锈钢，不锈钢有热胀冷缩的特点，无人机工作后，器件会升温，金属热胀冷缩以后会产生应力，IMU芯片受应力影响比较大，而采用FR4(环氧玻璃布层压板)材料补强或PI(polyimide，聚酰亚胺)材料补强，上述材料无热胀冷缩特性，效果较好。

参照图5，结合参照图6，本实用新型还提供了一种机载IMU模组，包括IMU芯片200和上述任一实施例中的IMU限位装配结构100，IMU芯片200固定连接在IMU连接板110上。该机载IMU模组可以搭载在各种飞行器中，用于测量飞行器的飞行姿态，由于本实用新型提供的IMU限位装配结构100具有偏斜角度小的优点，使采用了本实用新型的IMU限位装配结构100的机载IMU模组的角度测量误差更小，精度更高。

进一步地，由于IMU芯片200对震动有较强的敏感性，可以在安装座120的底部设置减震器300，通过减震器300将机载IMU模组安装在飞行器的机身内，减震器300可以采用软性材料制成。

更进一步地，为了提高IMU芯片200的抗震性，安装座120采用金属配重块。

参照图7，为安装座120的另一种实施例，包括底板123和设置底板123表面的两块C型限位凸台124，两块C型限位凸台124的开口相对设置，在底板123上围设形成安装槽121和延长槽122。此结构降低了安装座120的重心，使被减震物（IMU芯片）上下重心更接近于减震器300中心，减少了水平的加速度（震动）导致被减震物摆动产生晃动；且减轻了安装座120的重量，减轻了机载IMU模组和飞行器的整体重量。

本实用新型还提供一种无人机，包括上述任一实施例的机载IMU模组，IMU芯片相对于无人机的机身水平设置。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。