Yanlış navigasyon sistemleri feci sonuçlara yol açabilir: görev başarısızlıkları, pahalı gecikmeler ve hatta tehlikeye atılmış güvenlik. Projeniz kesin hareket izlemeye dayanıyorsa, bu sorunlar genel başarıyı etkileyebilir. Bununla birlikte, iyi tasarlanmış bir atalet ölçüm ünitesi (IMU) ile, bu tür riskleri ortadan kaldırarak doğru ve kararlı navigasyon sağlayabilirsiniz.
Ataletsel bir ölçüm ünitesinin (IMU) birincil işlevi, bir nesnenin hızlanmasını, açısal hızını ve yönünü ölçmek ve raporlamaktır, bu da doğru navigasyon ve hareket kontrolü sağlar. IMU'lar, hassasiyetin pazarlık yapılmaz olduğu havacılık, savunma ve robotik gibi endüstrilerde gereklidir.
IMU'nun çeşitli uygulamalardaki rolünü anlamak için daha derine inelim.
İçindekiler
Bir IMU'nun ana bileşenleri nelerdir?
Özünde, bir IMU iki temel sensör türü kullanır: ivmeölçerler ve jiroskoplar. Hızlandırıcılar, bir nesnenin üç eksen (x, y, z) boyunca ne kadar hızlı hızlandığını veya yavaşladığını izler. Bu arada, jiroskoplar bu nesnenin ne kadar hızlı döndüğünü veya döndüğünü ölçer. Bu kombinasyon, IMU monitör hareketini üç boyutta sağlar ve gerçek zamanlı geri bildirim sağlar.
Bazen, üst düzey IMU'lar manyetometreler de içerir. Manyetik alan verilerini manyetometreden dahil ederek, jiroskopun açısal hız doğruluğu daha da geliştirilir, bu da daha iyi sapma düzeltmesine ve genel navigasyon doğruluğunu artırmaya yol açar.
Bunu şöyle düşünün: İster bir drone uçuyor, ister bir füze yönlendiriyor, ister bir uydu yönetiyor olun, IMU kontrol sisteminizi sürekli olarak her şeyi sorunsuz tutmak için gereken verileri besliyor. Gökyüzünde veya su altında olmanız önemli değil; IMU nerede olduğunuzu biliyor. Ve bu onun güzelliği - bağımsız olarak çalışıyor. IMU ayrılmadan önce başlatıldıktan sonra, bir süre GPS olmadan veya doğru GPS sinyallerini kaybettikten sonra bağımsız olarak çalışabilir ve bu süre zarfında nispeten yüksek doğruluk koruyabilir.
Bir IMU navigasyonda hassasiyeti nasıl sağlar?
Navigasyondaki hassasiyet, özellikle uçak veya otonom araçları pilot ederken oyunun adıdır. GPS sistemleri size pozisyonda harici veriler verirken, her zaman güvenilir değildirler - tünelleri, derin ormanları veya dış uzayı düşünün. İşte o zaman IMU'unuz yükseliyor. Hızlanma ve rotasyonu kesintisiz olarak ölçerek, gerçek zamanlı olarak pozisyon ve yönelimdeki değişiklikleri hesaplar.
En havalı kısım? IMUS ve GP'ler genellikle el ele çalışır. GPS sinyalini kaybettiğinde, IMU devralır ve işleri takip eder. Örneğin, bir uçak uçtuğunuzu ve aniden GP'lerin düştüğünü hayal edin. Sorun değil - IMU, yalnızca iç hız ve rotasyon ölçümlerine dayanarak uçağın konumunu hesaplamaya devam edecektir. GPS çevrimiçi gelir gelmez, hala yoldasın. Sürüklenme yok, tahmin yok.
Dahili IMU verilerinin ve harici GPS verilerinin bu kesintisiz karışımı, en zorlu ortamlarda bile tam bir doğruluk sağlar.
IMUS neden stabilizasyon için gereklidir?
Şimdi istikrar hakkında konuşalım. İster türbülansla uçuyor ister öngörülemeyen rüzgar desenleri ile bir füze rehberlik ediyor olsun, stabilizasyon kritiktir. Bu, Imus'un gerçekten parladığı başka bir alan. Örneğin bir uçakta IMU sürekli olarak kontrol sistemine hareket verileri gönderir. Herhangi bir kaymayı tespit ettiğinde - beklenmedik türbülans gibi - sistemi anında ayarlamalar yapmasını söyler. Bu, sürüşü pürüzsüz ve sabit tutar.
Savunma dünyasında füzeler veya İHA'ları düşünün. Hareket halindeki küçük bir değişiklik bile bir füzenin yörüngesini atabilir. IMU bu ince değişimleri algılar ve sistemin yolda kalmasını sağlar ve gerçek zamanlı olarak sapmaları düzeltir. IMU olmadan, kaçırılan hedefleri ve başarısız görevleri riske atıyorsunuz. Doğruluk her şey olduğunda bu kabul edilemez.
IMUS ayrıca kamera stabilizasyon sistemlerine girer. Daha önce ipeksi pürüzsüz drone görüntüleri gördüyseniz, IMU'ya teşekkür edebilirsiniz. Hareketi sürekli algılayarak, hızlı hareketler veya titreşimler sırasında bile kameranın sabit kalmasına yardımcı olur.
IMUS otonom sistemlerde nasıl bir rol oynar?
Otonom sistemler-kendi kendini süren arabaları, dronları, robotları düşünün-kesinlikle IMUS'ta. Bu makinelerin çevrelerini ve bunlardan nasıl hareket ettiklerini, hepsi insan girdisi olmadan anlamalıdır. Bu büyük bir iş, ama IMU onu kolaylıkla ele alıyor.
Örnek olarak kendi kendine giden arabaları alın. LiDAR ve kameralar gibi sensörlerin yanı sıra IMU, arabayı yönlendirme ve hızının farkında tutmak için çalışır. Araba bir tünele girdiğinde ve GPS düştüğünde ne olur? IMU sorunsuz bir şekilde devralır ve otomobilin sorunsuz bir şekilde gezinmeye devam etmesini sağlar. GPS sinyali döndüğünde, araba bir ritmi kaçırmadı.
Endüstriyel robotiklerde IMU'lar da aynı derecede önemlidir. İster parçaları monte ediyor ister bir fabrika tabanına doğru hareket ediyor olsun, robot konumunu ve yönünü anlamak için IMU'ya güvenir. Bu, hareketlerin hassas ve tekrarlanabilir olmasını sağlar, hataya yer yoktur.
IMU'lar endüstriyel uygulamalardaki performansı nasıl artırır?
IMUS her türlü endüstriyel uygulamaya girdi. Madencilikten tarıma ve inşaata kadar, makineler genellikle GP'lerin her zaman güvenilemeyeceği uzak bölgelerde faaliyet göstermektedir. IMU'ya girin. Makinelerin hareketini ve yönünü izler, operatörlerin bilgilendirilmesine ve her şeyin en iyi şekilde çalışmasını sağlar.
Üretimde IMU'lar robotik kollara entegre edilir. Bu robotların izlerini inanılmaz bir hassasiyetle vurması gerekiyor ve IMU burada devreye giriyor. En küçük hareket değişiklikleri bile algılanıyor ve robotun hemen ayarlamalar yapmasına izin veriyor. Sonuç? Kusursuz üretim hatları, daha az hata ve daha az kesinti.
Lojistik, IMUS'un dalgalar yaptığı başka bir alandır. Otomatik Kılavuzlu Araçlar (AGV'ler) malları depoların etrafında verimli bir şekilde hareket ettirir. IMU sayesinde, bu araçlar insan rehberliği olmadan büyük, karmaşık alanlarda gezinebilir, engellerden kaçınabilir ve yolda kalabilir.
Ne tür IMU'lar yaygın olarak kullanılır?
Tüm IMU'lar eşit yaratılmaz. Her biri farklı ihtiyaçlara uygun iki temel tür vardır:
MEM'ler (Mikro-Electro-mekanik sistemler) IMUS : Bunlar küçük, uygun fiyatlı ve akıllı telefonlardan dronlara kadar her şeyde kullanılır. Kompaktler ve ultra yüksek hassasiyet gerektirmeyen uygulamalarda iyi bir iş çıkarıyorlar. Sis (fiber optik jiroskop) ve RLG (halka lazer jiroskop) IMUS: Yüksek hassasiyete ihtiyacınız varsa, bunlar IMU'unuzdur. Genellikle havacılık ve askeri uygulamalarda bulunurlar, çünkü daha fazla doğruluk ve istikrar sunarlar. Bir füze rehberlik ediyorsanız veya bir uzay aracında geziniyorsanız, yanınızda sis veya RLG IMU'lar istersiniz.
Doğru IMU'yu seçmek başvurunuza, doğruluk gereksinimlerinize ve elbette bütçenize bağlıdır. Günlük ticari kullanımlar için MEMS IMU'lar yeteneklidir. Ancak savunma veya havacılık ile uğraşıyorsanız, muhtemelen üst düzey sis IMU'larına ihtiyacınız olacak.
Çözüm
Ataletsel ölçüm birimi (IMU), çeşitli endüstrilerde navigasyon, stabilizasyon ve hareket takibi için vazgeçilmez bir araçtır. İster bir drone kullanıyor olun, ister bir füze yönlendiriyor olun, ister bir üretim hattını otomatikleştiren IMU, herhangi bir ortamda hassasiyet ve güvenilirliği sağlamak için gerekli gerçek zamanlı verileri sağlar.
