In der Luft- und Raumfahrt werden IMUs zur Bereitstellung von Navigationsinformationen für das Flugsteuerungssystem verwendet, damit Flugzeuge ihren Kurs und ihre Stabilität beibehalten können. Sie werden auch in Raumfahrzeugen eingesetzt, um die Steuerung und Kontrolle bei Weltraummissionen zu gewährleisten.
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Welche Rolle spielen IMU-Sensoren bei Präzision und Innovation für die Industrie von morgen?
Was ist ein IMU?
Ein Inertialmessgerät (Inertial Measurement Unit, IMU) ist ein elektronisches Gerät, das Beschleunigungssensoren, Gyroskope und manchmal Magnetometer verwendet, um Bewegung, Winkelgeschwindigkeit und die Ausrichtung eines Objekts zu messen.
Beschleunigungssensoren messen die lineare Beschleunigung entlang der drei orthogonalen Achsen des Geräts, während Gyroskope die Winkelgeschwindigkeit um dieselben Achsen messen. Magnetometer hingegen messen die Stärke und Richtung des Magnetfelds, was zur Orientierungsbestimmung genutzt werden kann.
Wo findet man IMUs?
Viele Bereiche verwenden IMUs. Sie können zur Verfolgung der Position, Ausrichtung und Bewegung von Fahrzeugen und Flugzeugen, zur Stabilisierung von Drohnen und anderen unbemannten Fahrzeugen sowie zur Überwachung der Bewegungen von Sportlern verwendet werden. In der Luft- und Raumfahrt werden die Messgeräte zur Bereitstellung von Navigationsinformationen für das Flugsteuerungssystem verwendet. In der Robotik werden IMUs für die Bewegungsplanung, -steuerung und -analyse eingesetzt. In signalschwachen Bereichen, wie z. B. Tunnels sind IMUs eine wertvolle Ergänzung zu GPS-Geräten.
Im Sport können IMUs zur Messung der Bewegungen von Sportlern eingesetzt werden, um die Leistung zu optimieren und Verletzungen zu vermeiden. Auch in der Unterhaltungselektronik werden sie immer häufiger eingesetzt, z. B. in Smartphones und Spielcontrollern, wo sie für die Bewegungserfassung und Virtual-Reality-Anwendungen verwendet werden können.
Wieso sind sie wichtig?
IMUs sind von zentraler Bedeutung für die Bereitstellung präziser Daten zu spezifischer Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeiten und Magnetfeldern, die eine Orientierungsschätzung und Bewegungsverfolgung ermöglichen. Ihre Kompaktheit und ihr geringes Gewicht ermöglichen eine nahtlose Integration in bestehende Systeme. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie in einer Reihe von Umgebungen eingesetzt werden können, einschließlich starker Vibrationen und extremer Temperaturbedingungen.
In Echtzeit liefern IMUs Daten, die früher nur schwer oder gar nicht zu erhalten waren, und erhöhen so die Sicherheit, Effizienz und Leistung. Mit der Weiterentwicklung der Technologie wird ihre Bedeutung weiter zunehmen und eine dynamische Zukunft prägen.
Beispiele wichtiger Funktionen
Warum müssen IMUs kalibriert werden?
Ein großer Nachteil der Verwendung von IMUs für die Navigation besteht darin, dass sie in der Regel mit akkumulierten Fehlern behaftet sind. Da das Lenksystem kontinuierlich die Beschleunigung in Bezug auf die Zeit integriert, um Geschwindigkeit und Position zu berechnen (siehe Koppelnavigation), werden alle Messfehler, wie klein sie auch sein mögen, im Laufe der Zeit akkumuliert. Verschiedene Faktoren - sensorintern als auch Umgebungsbedingungen - können das Verhalten der IMUs beeinflussen und unter Umständen das Messergebnis verfälschen.
Durch eine Kalibrierung kann die Abweichung der Sensoren bestimmt und entsprechend korrigiert werden.
Rahmenbedingungen, die das Sensorverhalten (negativ) beeinflussen können:
- Offset-Fehler: Dieser Fehler kann aufgeteilt werden in Stabilitätsverhalten (Drift, während der Sensor unter unveränderten Bedingungen bleibt) und Wiederholbarkeit (Fehler zwischen zwei Messungen unter ähnlichen Bedingungen, die durch unterschiedliche Bedingungen dazwischen getrennt sind)
- Skalierfehler: Fehler bei der Empfindlichkeit erster Ordnung aufgrund von Nichtwiederholbarkeiten und Nichtlinearitäten
- Ausrichtungsfehler: aufgrund einer unvollkommenen mechanischen Befestigung
- Querempfindlichkeit: parasitäre Messung, die durch eine Anregung entlang einer Achse orthogonal zur Sensorachse verursacht wird
- Rauschen: abhängig von der gewünschten dynamischen Leistung
- Umgebungsempfindlichkeit: vor allem Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Beschleunigungen
Wie kann SPEKTRA Sie mit Ihren IMUs unterstützen?
Fakt 1: Insbesondere komplexe Inertialmessgeräte, die mehrere Beschleunigungs- und Drehratensensoren kombinieren, müssen regelmäßig kalibriert werden, um zuverlässige Messungen zu gewährleisten.
Fakt 2: SPEKTRA hat im letzten Jahr mehr als 7000 IMUs mit höchster Messgenauigkeit kalibriert. Darunter unter anderem Kistler DTI 5002, OXTS RT100x-400x, ASC IMU7xxx und viele weitere Typen.
Wir bieten Kalibrierdienstleistungen auf höchstem Niveau und mit eigenen Systemen für Ihre Sensoren. Ihre Vorteile:
- Service im akkreditierten Labor
- High-End-Messtechnik - entwickelt und hergestellt von SPEKTRA
- Höchste Messgenauigkeit
- Rückführbar für reproduzierbare Messungen
- Kurze Bearbeitungszeit in unserem Labor
- Express-Kalibrierung ist möglich
Wussten Sie, dass...?
... die SPEKTRA Kalibriersysteme im eigenen Haus entwickelt, gefertigt und weltweit vertrieben werden? Für Anwender, die viele IMU-Messgeräte in der Anwendung haben, kann sich eine Komplettlösung rechnen.
Die CS Q-LEAP™ Messsysteme für das Prüfen und Kalibrieren von IMU's bestehen aus dem HERO™ Controller, einem Leistungsverstärker und passenden Erregern (Schwingung, Winkelgeschwindigkeit...). Mit der umfangreichen CS Q-LEAP™-Kalibriersoftware und dem passendem Zubehör haben Sie alles direkt vor Ort.
Fazit
Insgesamt machen die Vielseitigkeit und Genauigkeit von IMUs sie zu einem unverzichtbaren Werkzeug für eine Reihe von Branchen und Anwendungen. Da die Technologie weiter voranschreitet, ist es wahrscheinlich, dass IMUs eine immer wichtigere Rolle bei der Art und Weise spielen werden, wie wir navigieren und mit der Welt um uns herum interagieren. Mit einem breiten Serviceangebot und den Komplettlösungen sorgt SPEKTRA dafür, dass Ihre IMUs genau und zuverlässig arbeiten.
Wir begleiten Sie auf Ihrem Weg! Kontaktieren Sie jetzt unsere Experten.
Telefon: +49 351 400 24 0 | E-Mail: sales@spektra-dresden.com
