本發(fā)明屬于慣性測量單元的標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于慣性測量單元的標(biāo)定裝置。

背景技術(shù)：

慣性測量單元是用于測量物體在三維空間中的角速度和加速度，并以此計(jì)算出物體的姿態(tài)的裝置。慣性測量單元大多用在需要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)備，如汽車和機(jī)器人上，也被用在需要用姿態(tài)進(jìn)行精密位移推算的場合，如潛艇、飛機(jī)、導(dǎo)彈和航天器的慣性導(dǎo)航設(shè)備等。慣性測量單元直接固定安裝在設(shè)備中，由于內(nèi)部器件參數(shù)的變化以及應(yīng)力釋放，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)慣性測量單元的參數(shù)隨時(shí)間不斷變化，為了保證其使用精度，需要定期進(jìn)行標(biāo)定。

目前，現(xiàn)有的標(biāo)定設(shè)備和標(biāo)定裝置多為大型的自動(dòng)化設(shè)備，利用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的角度位置旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，但是價(jià)格十分昂貴，操作繁瑣且維護(hù)不便，不利于企業(yè)或小型實(shí)驗(yàn)室使用。

因此，需要設(shè)計(jì)一種精度較高，操作方便，維護(hù)便利、成本低廉的用于慣性測量單元的標(biāo)定裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷或不足，本發(fā)明提供了一種用于慣性測量單元的標(biāo)定裝置，其至少能夠以成本低且操作方便的方式實(shí)現(xiàn)慣性測量單元的標(biāo)定。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于慣性測量單元的標(biāo)定裝置，所述標(biāo)定裝置可以包括：安裝架，其具有一對(duì)相對(duì)布置的第一壁和一對(duì)相對(duì)布置的第二壁，且每一個(gè)所述第一壁與每一個(gè)所述第二壁相互垂直，使得所述安裝架沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向投影后的最外輪廓線所組成的四邊形均為尺寸相等的正方形，所述安裝架的內(nèi)部設(shè)置有固定慣性測量單元的固定部；轉(zhuǎn)接架，其設(shè)置為內(nèi)部具有正方形形狀的孔的板件，所述安裝架沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向均可拆卸地容納于所述正方形形狀的孔內(nèi)；以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)，其上表面用于固定所述轉(zhuǎn)接架，下方與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接，從而帶動(dòng)慣性測量單元繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心軸線旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述固定慣性測量單元的固定部為導(dǎo)向槽，其設(shè)置于所述安裝架的相對(duì)布置的第一對(duì)壁的內(nèi)側(cè)面上，所述導(dǎo)向槽的一端設(shè)置為通槽，另一端設(shè)置為盲槽。

優(yōu)選地，所述慣性測量單元可以與電路板連接，所述電路板通過其兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置的一對(duì)第一滑塊和一對(duì)第二滑塊插入并固定至所述安裝架的導(dǎo)向槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述電路板兩側(cè)的所述第二滑塊對(duì)應(yīng)于所述盲槽的一端，所述第一滑塊對(duì)應(yīng)于所述通槽的一端且端部設(shè)置有螺栓，所述安裝架的導(dǎo)向槽的通槽一端還設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的鎖片，所述鎖片壓緊所述第一滑塊，并通過螺母與所述第一滑塊的端部的螺栓擰緊，從而將連接有慣性單元的所述電路板固定在所述安裝架的導(dǎo)向槽內(nèi)。

可選地，所述電路板的兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置的一對(duì)第一滑塊和一對(duì)第二滑塊可以通過螺釘固定在電路板上。

可選地，所述電路板的兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置的一對(duì)第一滑塊和一對(duì)第二滑塊可以通過黏膠固定在電路板上。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向槽的數(shù)量為多對(duì)，每一對(duì)導(dǎo)向槽之間相隔預(yù)定距離。

優(yōu)選地，所述安裝架由一對(duì)對(duì)應(yīng)于所述第一壁的第一板件和一對(duì)對(duì)應(yīng)于所述第二壁的第二板件構(gòu)成，所述第一板件的一個(gè)端面與所述第二板件靠近端面的一側(cè)通過兩個(gè)銷釘限制二者的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過多個(gè)螺釘限制二者的相對(duì)移動(dòng)，所述安裝架的內(nèi)部設(shè)置有固定慣性測量單元的固定部。

優(yōu)選地，所述固定慣性測量單元的固定部為導(dǎo)向槽，其設(shè)置在相對(duì)布置的一對(duì)第一板件的內(nèi)側(cè)。

本發(fā)明實(shí)施例中的標(biāo)定裝置采用快速插拔式可拆卸結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)標(biāo)定多個(gè)慣性測量單元，操作簡單方便，且成本低廉，適合于企業(yè)與小型實(shí)驗(yàn)室使用。

上面描述中提到的特征和特征組合以及在下面附圖的描述中提到的和/或單獨(dú)顯示在附圖中的特征和特征組合是可用的，不僅可用在各自指定的組合中，而且也可用在其他組合或者單獨(dú)的特征中，而不脫離本發(fā)明的范圍。

附圖說明

通過參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。其中顯示：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)分解圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的慣性測量單元與安裝架的組裝示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本申請作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與發(fā)明相關(guān)的部分。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)分解圖。如圖1所示，一種用于慣性測量單元的標(biāo)定裝置10包括安裝架1、轉(zhuǎn)接架2以及旋轉(zhuǎn)臺(tái)3。

安裝架1具有一對(duì)相對(duì)布置的第一壁和一對(duì)相對(duì)布置的第二壁，且每一個(gè)第一壁與每一個(gè)第二壁相互垂直，使得安裝架1沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向投影后的最外輪廓線所組成的四邊形均為尺寸相等的正方形，安裝架1的內(nèi)部設(shè)置有固定慣性測量單元20的固定部。

轉(zhuǎn)接架2設(shè)置為內(nèi)部具有正方形形狀的孔2a的板件，安裝架1沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向均可拆卸地容納于所述正方形形狀的孔2a內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)臺(tái)3的上表面用于固定轉(zhuǎn)接架2，其下方與旋轉(zhuǎn)電機(jī)(圖中未顯示)連接，從而帶動(dòng)慣性測量單元20繞旋轉(zhuǎn)臺(tái)3的中心軸線旋轉(zhuǎn)。

這樣，采用本發(fā)明實(shí)施例中的標(biāo)定裝置10進(jìn)行標(biāo)定工作時(shí)，首先將固定有慣性測量單元20的安裝架1沿某一個(gè)面放入轉(zhuǎn)接架2的正方形形狀的孔2a內(nèi)，轉(zhuǎn)接架2固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)3上，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)3下方的旋轉(zhuǎn)電機(jī)以帶動(dòng)慣性測量單元20轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)慣性測量單元20的轉(zhuǎn)速到達(dá)指定的穩(wěn)定速度時(shí)，如100r/min，開始對(duì)慣性測量單元20的一個(gè)方向進(jìn)行標(biāo)定，例如X+方向，讀取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后取出安裝架1，更換為沿另一個(gè)面放入轉(zhuǎn)接架2的正方形形狀的孔2a內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定，這樣依次將安裝架的6個(gè)面分別放入轉(zhuǎn)接架2的正方形形狀的孔2a內(nèi)，使得慣性測量單元的基準(zhǔn)正方向分別朝向X+，X-，Y+，Y-，Z+，Z-六個(gè)方向，并繞中心軸線旋轉(zhuǎn)至穩(wěn)定速度時(shí)進(jìn)行6次標(biāo)定，然后利用誤差補(bǔ)償算法計(jì)算出陀螺零偏、比例因子、加速度計(jì)零偏等數(shù)據(jù)，從而可以完成慣性測量單元的六個(gè)方向的標(biāo)定工作。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的安裝架的結(jié)構(gòu)示意圖。安裝架1可以為具有一對(duì)相對(duì)布置的第一壁和一對(duì)相對(duì)布置的第二壁的單個(gè)部件。優(yōu)選地，如圖2所示，安裝架1也可以由一對(duì)對(duì)應(yīng)于第一壁的第一板件1c和一對(duì)對(duì)應(yīng)于第二壁的第二板件1d構(gòu)成，以便于加工制造，且每一個(gè)第一板件1c與每一個(gè)第二板件1d相互垂直，使得安裝架1沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向投影后的最外輪廓線所組成的四邊形均為尺寸相等的正方形，該尺寸相等的正方形與轉(zhuǎn)接架2的正方形形狀的孔2a的尺寸也相等，從而可以保證安裝架1沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向均可拆卸地容納于正方形形狀的孔2a內(nèi)。因此，第一板件1c與第二板件1d的相對(duì)位置需要固定且尺寸始終保持不變，這可以通過如下方法來實(shí)現(xiàn)：第一板件1c的一個(gè)端面與第二板件1d靠近端面的一側(cè)通過兩個(gè)銷釘限制二者的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過多個(gè)螺釘限制二者的相對(duì)移動(dòng)。

具體來說，第一板件1c的相對(duì)的兩個(gè)端面分別設(shè)置有兩個(gè)盲孔和多個(gè)螺紋孔，每一個(gè)第二板件1d的靠近端面的兩側(cè)分別設(shè)置有相應(yīng)的兩個(gè)通孔和多個(gè)沉頭孔，兩個(gè)銷釘分別與第二板件1d一側(cè)的兩個(gè)通孔和第一板件1c一個(gè)端面的兩個(gè)盲孔過盈配合，以限制了相互垂直的一個(gè)第一板件1c與一個(gè)第二板件1d的相對(duì)位置并組裝成一個(gè)直角，采用同樣的方法依次將一對(duì)第一板件1c和一對(duì)第二板件1d首尾相連組裝出4個(gè)直角，然后用多個(gè)螺釘穿過相應(yīng)的沉頭孔和螺紋孔從而將一對(duì)第一板件1c和一對(duì)第二板件1d固定為一體，使得安裝架1沿其六個(gè)面中的任一個(gè)面的方向投影后的最外輪廓線所組成的四邊形均為尺寸相等的正方形，均能容納于轉(zhuǎn)接架2內(nèi)部的正方形形狀的孔2a。安裝架1與轉(zhuǎn)接架2之間為小間隙配合，該間隙對(duì)標(biāo)定結(jié)果的誤差影響可通過現(xiàn)有技術(shù)中常用的補(bǔ)償算法來消除，此處不再贅述。

為便于加工和裝配，轉(zhuǎn)接架2內(nèi)部的正方形形狀的孔2a的四個(gè)邊角設(shè)置有圓角。轉(zhuǎn)接架2還設(shè)置有多個(gè)定位孔，以對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)臺(tái)3上設(shè)置的螺紋孔，通過螺栓可以將轉(zhuǎn)接架2固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)3上，如圖1所示。

安裝架1內(nèi)部固定慣性測量單元20的固定部可以為導(dǎo)向槽，其設(shè)置于安裝架1的相對(duì)布置的第一對(duì)壁的內(nèi)側(cè)面上。需要說明的是，固定部不限于導(dǎo)向槽，也可以為其他固定結(jié)構(gòu)形式，如可以利用磁極固定慣性測量單元20等等，此處不作具體地限定。

如圖2所示，固定部為導(dǎo)向槽1a，其設(shè)置在安裝架1相對(duì)布置的一對(duì)第一板件1c的內(nèi)側(cè)，慣性測量單元20可以固定至電路板上進(jìn)行電連接，然后再將電路板插入導(dǎo)向槽1a內(nèi)而固定。

導(dǎo)向槽1a的數(shù)量可以為多對(duì)，每一對(duì)導(dǎo)向槽1a之間相隔預(yù)定距離。預(yù)定距離即保證多個(gè)慣性測量單元同時(shí)插入導(dǎo)向槽進(jìn)行標(biāo)定時(shí)有足夠的空間而互相不干涉，這樣，可以同時(shí)完成多個(gè)慣性測量單元的標(biāo)定工作，提高標(biāo)定的工作效率。

如圖2所示，每個(gè)導(dǎo)向槽1a的一端設(shè)置為盲槽A，另一端設(shè)置為通槽B。導(dǎo)向槽1a的通槽B一端還設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)的鎖片1b。鎖片1b可以設(shè)置為月牙形形狀，其繞通槽B一端固定的銷軸可旋轉(zhuǎn)。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的標(biāo)定裝置的慣性測量單元與安裝架的組裝示意圖。如圖3所示，慣性測量單元20與電路板21連接構(gòu)成慣性測量單元組件20a，電路板21的兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置有一對(duì)第一滑塊21a和一對(duì)第二滑塊21b，插入并固定至安裝架1的一對(duì)導(dǎo)向槽1a內(nèi)。電路板21的兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置的一對(duì)第一滑塊21a和一對(duì)第二滑塊21b可以通過螺釘固定在電路板21上。電路板21的兩個(gè)側(cè)邊對(duì)稱布置的一對(duì)第一滑塊21a和一對(duì)第二滑塊21b也可以通過黏膠固定在電路板21上。

電路板21兩側(cè)的第二滑塊21b對(duì)應(yīng)于盲槽A的一端放置，第一滑塊21a對(duì)應(yīng)于通槽B的一端放置且端部設(shè)置有螺栓21c，當(dāng)慣性測量單元組件20a插入導(dǎo)向槽1a中后，旋轉(zhuǎn)鎖片1b使其壓緊第一滑塊21a，并通過螺母21d與第一滑塊21a端部的螺栓21c擰緊，從而將連接有慣性單元20的電路板21固定在安裝架1的導(dǎo)向槽1a內(nèi)。螺母21d可以優(yōu)選為蝶形螺母，便于手動(dòng)擰緊螺紋，但不限于蝶形螺母。

本發(fā)明實(shí)施例中的標(biāo)定裝置采用快速插拔式可拆卸結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)標(biāo)定多個(gè)慣性測量單元，操作簡單方便，且成本低廉，適合于企業(yè)與小型實(shí)驗(yàn)室使用。

以上描述僅為本申請的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。