وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) هي مجموعة مستشعرات متكاملة تجمع بين عدة مقاييس تسارع وجيروسكوبات لإجراء قياسات ثلاثية الأبعاد للقوة النوعية والسرعة الزاوية بالنسبة إلى إطار مرجعي قصوري. مع ذلك، في السنوات الأخيرة، أصبح مصطلح IMU مصطلحًا عامًا يُستخدم لوصف أنظمة القصور الذاتي المختلفة، بما في ذلك أنظمة مرجعية الاتجاه والوضع (AHRS) وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS). ولا توفر وحدة IMU نفسها أي نوع من حلول الملاحة (الموقع، السرعة، الوضع).
عادةً، يمكن تقسيم أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي إلى فئات الأداء الثلاث التالية:
أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي البحرية وأنظمة الملاحة بالقصور الذاتي الملاحية: تُعد أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي البحرية أعلى مستوى من أجهزة الاستشعار التجارية المستخدمة في السفن والغواصات، وأحيانًا في المركبات الفضائية. يوفر هذا النظام حلًا للملاحة بدون مساعدة، بانحراف لا يتجاوز 1.8 كم/يوم. تصل تكلفة هذه الأجهزة إلى مليون دولار أمريكي. أما أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي الملاحية، فهي أقل كفاءة من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي البحرية، وتُستخدم عادةً في الطائرات التجارية والعسكرية. يبلغ انحرافها أقل من 1.5 كم/ساعة، ويصل سعرها إلى 100 ألف دولار أمريكي.
أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي التكتيكية والصناعية: تُعدّ أجهزة الاستشعار التكتيكية والصناعية الأكثر تنوعًا بين أنواع أجهزة الاستشعار الثلاثة، إذ تتميز بقدرتها على تلبية مختلف متطلبات الأداء والتكلفة، وفرصها السوقية هائلة. تُستخدم هذه الفئة في العديد من التطبيقات التي تتطلب الحصول على بيانات عالية الأداء بتكلفة منخفضة للإنتاج بكميات كبيرة، كما هو شائع في جزازات العشب الآلية، وروبوتات التوصيل، والطائرات المسيّرة، والروبوتات الزراعية، والروبوتات الصناعية المتنقلة، والسفن ذاتية القيادة.
أجهزة الاستشعار الاستهلاكية: في السوق التجارية، تُباع هذه الأجهزة عادةً على شكل مقاييس تسارع أو جيروسكوبات منفصلة. وقد بدأت العديد من الشركات في دمج مقاييس تسارع وجيروسكوبات متعددة من مصنعين مختلفين لإنشاء وحدات قياس بالقصور الذاتي (IMU) مستقلة.
يتطلب اختيار جهاز الاستشعار بالقصور الذاتي المناسب (مثل مقياس التسارع، أو الجيروسكوب، أو مقياس المغناطيسية، أو وحدة IMU/AHRS المدمجة) دراسة شاملة لعوامل متعددة بما في ذلك سيناريوهات التطبيق، ومعايير الأداء، والظروف البيئية، والتكاليف.
النطاق الديناميكي: تحديد أقصى تسارع أو سرعة زاوية يحتاج المستشعر إلى قياسها (على سبيل المثال، يلزم وجود جيروسكوب عالي المدى للمناورة عالية السرعة للطائرة بدون طيار).
متطلبات الدقة: تتطلب الملاحة عالية الدقة (مثل القيادة الذاتية) أجهزة استشعار ذات ضوضاء منخفضة وانحياز منخفض.
معدل التحديث: تتطلب مراقبة الاهتزاز عالي التردد معدل أخذ عينات يزيد عن 1 كيلو هرتز، بينما قد يتطلب تتبع الحركة التقليدي 100 هرتز فقط.
حد استهلاك الطاقة: تتطلب الأجهزة القابلة للارتداء استهلاكًا منخفضًا للطاقة (مثل مقاييس التسارع MEMS مع ضوضاء ± 10 ملغ)، بينما يمكن تخفيف القيود على الأجهزة الصناعية.
طريقة التكامل: هل تحتاج إلى وحدة قياس القصور الذاتي (ستة محاور) أو نظام تحديد الاتجاه والوضع (مع حساب الوضع)؟
مقياس التسارع:
النطاق: ±2 جم (قياس الميل) إلى ±200 جم (الكشف عن الصدمات).
كثافة الضوضاء:< 100 ميكروغرام/√ هرتز (دقة عالية) مقابل >500 ميكروغرام/√ هرتز (تكلفة منخفضة).
عرض النطاق الترددي: يجب أن يغطي أعلى تردد للإشارة (على سبيل المثال، قد يتطلب الاهتزاز الميكانيكي أكثر من 500 هرتز).
جيروسكوب:
استقرار الانحياز الصفري: < 1°/ساعة (جيروسكوب الألياف البصرية) مقابل 10°/ساعة (MEMS الصناعية) مقابل 1000°/ساعة (الدرجة الاستهلاكية).
المشي العشوائي الزاوي (ARW): <0.1°/√h (المستوى التكتيكي) مقابل 5°/√h (مستوى المستهلك).
النطاق: ±300 درجة/ثانية (تقليدي) إلى ±2000 درجة/ثانية (دوران عالي السرعة).
مقياس المغناطيسية:
الحساسية: 0.1 ميكروتسلا/LSB (ملاحة عالية الدقة) مقابل 0.5 ميكروتسلا/LSB (عالمي).
الخطأ المتعامد:<1° (يقلل من تأثير تداخل الحديد المطاوع).
نطاق درجة الحرارة: الدرجة الصناعية (-40 درجة مئوية ~ 85 درجة مئوية) مقابل الدرجة الاستهلاكية (0 درجة مئوية ~ 70 درجة مئوية).
مقاومة الاهتزاز/الصدمات: على سبيل المثال، يجب أن تجتاز الإلكترونيات الخاصة بالسيارات اختبار اهتزاز RMS بقوة 5 جرام.
مستوى الحماية: IP67/IP68 (بيئة خارجية أو رطبة).
الواجهات الرقمية: SPI/I2C (الأنظمة المدمجة)، CAN (السيارات)، UART (الاتصال البسيط).
جهد مصدر الطاقة: 3.3 فولت (استهلاك منخفض للطاقة) مقابل 5 فولت (المعيار الصناعي).
استهلاك الطاقة: < 1 مللي أمبير (جهاز يعمل بالبطارية) مقابل غير محدود (مصدر طاقة سلكي).
شركة مايكرو-ماجيك هي شركة تقنية متقدمة متخصصة في إنتاج وتصنيع وتطوير أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي المستخدمة في السيارات والصناعات المختلفة. تشمل منتجات الشركة سلسلة متنوعة من أجهزة الاستشعار بالقصور الذاتي، مثل مقاييس التسارع، والجيروسكوبات، ومقاييس المغناطيسية، ومقاييس الميل، ووحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs)، ووحدات الاستجابة المرئية (VRUs)، وأنظمة تحديد الموقع والاتجاه (AHRS)، وأنظمة الملاحة المتكاملة INS+GNSS. على مر السنين، استُخدمت منتجات الشركة على نطاق واسع في مختلف المجالات، بما في ذلك السيارات، والفضاء، والسفن، والأتمتة الصناعية، والمعدات الطبية. تتميز منتجات الشركة بدقة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وحجم صغير، وموثوقية عالية، وتُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل التحكم في الوضع، وأنظمة الملاحة، وتتبع الحركة، وتحليل الاهتزازات. في الوقت نفسه، تلتزم شركة مايكرو-ماجيك بتوفير حلول مُخصصة للعملاء لتلبية الاحتياجات الخاصة لمختلف الصناعات.
Xml سياسة الخصوصية المدونة خريطة الموقع
حقوق النشر
@ شركة مايكرو ماجيك كل الحقوق محفوظة.
دعم الشبكة
بالعربية
