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惯性测量单元的应用已从工地扩展到农田

作者:BenNelson时间:2014-09-09来源:电子产品世界

  农机设备操作人员在操作农业设备时常因丘陵地带表面的松软土层而面临倾翻的风险。同时,农业工作者们需要优化谷物的出产量,但是操作农用机具的人为失误,也会使这一愿望成为泡影。提高安全性和谷物产出的需要,一直是农业人员关心的头等大事。作为设备电子控制系统一部分的6自由度 () (IMU),其应用范围现已开始从建筑工程设备扩展到农用设备。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/262703.htm

  采用多个加速度计和陀螺仪,提供精准的运动、定位及导航传感,通过测量平移(向上/向下、向左/向右、向前/向后)和旋转运动(俯仰、横摇、偏航),改进了设备的运动感应。这些测量提供的设备数据十分关键,能够支持精准控制农用设备的性能。的优势,转化为了更高的设备准确性、安全性和稳定性,并改善了操作人员的生产率。

  将 IMU与农机的设备控制模块整合到一起来测量设备的运动,有助于将之前人工操作的过程自动化控制,具体应用有:自动调整收割机机头叶片或拖拉机播种头的水平度,使谷物产出最大化并改善性能。

  关键的安全应用

  在生命安全应用中, IMU用于保证稳定性、预防翻车及进行方向盘控制。厂商能够提供与装置配合使用所需的所有类型的信号调节。

  IMU可提供驾驶/运动控制,帮助稳定驾驶室,尤其是在不平整的场地上防止过度振动和位移,以免倾翻。该单元可带来以下双重好处:1.减少振动和机械应力,提高驾驶员的安全性,延长车辆的使用寿命;2.在丘陵地带等不平整表面上给予抓地力,减少驾驶员的错误。

  IMU通过将滚动、前倾和摇摆数据与GPS结合运用,可预防车辆在坡上侧翻,同时提供翻车数据,协助转向控制应用。

  谷物产出最大化

  农业工作者通常必须注意田地的地形,举例来说,如果他们想要沿山坡向上或向下耕种,就必须人工调整农用机械,以适应不平整的地表。

  IMU在六个方向上进行感应,测量农用机械机身的运动。它测量机身是向左还是向右旋转,俯仰的角度有多大(向上或向下),是旋转、摇摆还是发生倾翻。这种运动感应除能够优化机械性能,还使驾驶员不必再持续大幅和小幅调整设备,从而把疲劳感降到最低,有效地协助驾驶员的工作。此外,使用IMU,即便技术不够娴熟的驾驶员也能运行设备。

  选择运动

  选择IMU时,农用设备厂商应关注多种设计特性,包括较大的工作温度范围、耐用性、稳定性、集成简易性及测量精确度。

  应具备坚固的壳体,保护其不受灰尘、脏污、石头、高压水、高湿度和化学物质等苛刻环境条件的侵害。较大工作温度范围有助耐受极端温度,防止设备故障。另外,壳体的防护等级应达到IP67和IP69K,以提供额外的环境保护,同时它还应具备抗电磁干扰 (EMI) 性和电磁兼容性 (EMC) 等级,以防止受到无线射频的影响。

  IMU应达到SAE J1939中关于重型道路车辆上电子部件间的标准通信协议的要求,支持的输出与车辆的电子控制装置 (ECU) 通信。

  尽管对于农用设备应用,使用加速度计或陀螺仪是比使用IMU成本更低的方案,但这需要大量的预先设计工作。一般而言,如果将加速度计或陀螺仪集成到车辆的ECU中,工程师必须设计保护设备的箱体,研究并确定处理随温度变化而发生位移的方法,找出将其整合到ECU中及将连接到车辆控制系统的最佳方式。

  IMU的一个关键优势是易于集成。通过一件设备提供6DOF运动感应,大大减少了设计者将装置集成到车辆控制系统中所需的时间。此外,它还可提供精准的运动感应数据,保障设备操作人员的安全,降低设备损坏的风险。



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