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                【技术分享】6轴传感器模组-FSP200 校准和测试介绍

                日期:2019-05-28 作者:福建福彩网创研︻社 返回列表

                导语:FSP200是一款6轴惯性测量单元处理器,提供航向和方向输出。它执行加速度计和陀螺仪传感器的融合处理,输出稳定和准确的航向和方〗向,FSP200适用于机器△人产品,如消费类地板清洁产品、花园和草坪机器人、泳池清洁工以及酒店和医疗市场中使用的助理机器人。


                这里我们来介绍上海福建福彩网制△作的FSP200传感器模组工厂出厂校准和研发应用测试流程。


                FSP200模组¤工厂校准流程


                简单校准系统包括单组夹具、电机、电机驱动器、起始位置传感器,电机按钮板和电源控制箱,如图1所示。


                1558925965814149.png

                图1


                开始◥校准前,还要确保FSP200简单校准系统处∩于水平状态,如图2所示。


                1558925984897858.png

                图2


                1:开始校准:按下CAL Button: 


                绿色发光二极管开始闪烁,表示模块处于“校准”模式。


                2:校准运动(将电机转▓动180度):


                按下电机∮按钮板上的S2(绿色按钮) 电机会逆时针移动180度 ,继续下一步之前,等待电机转动180度。


                3:完成校准:


                再次按CAL按钮,结束“校准”模式。校准结果看红绿发≡光二极管显示状态:如果◣模块通过校准,绿色发光二极管将变为绿色 ;如果模块校准失败,红色发光二㊣极管将变为红色。


                4:验证校》准功能: 


                按下FSP200夹具板上的RST按钮,确保显示屏显示模块的航向(应接近0.00度),按下电机按钮板上的S3按钮(蓝色按钮) ,将电№机顺时针移动180度,等待电机停止,查看显示屏。验证航向读数应该在180+/-0.45°(179.55至180.45°)。


                如图3所示:


                1558926023646567.png

                图3


                校准不成功:


                如果在校准过●程中的任何时候,“结果”红色发光二极管亮起,则有失败。


                如果“结果”指示灯没有亮起,则╳可能是连接问题或电源问题。


                如果验证步骤显示的值超出了规定的可接受范围,则模块校准失败。


                如果出现任何这些故障,则从夹具中取★出模块并安装回到夹具上,再试一次。


                如♀果故障重复出现,则模块是坏的;如果模块通过,那么模块是★好的。


                研发应用测试流程举例


                为了让扫地机器人导航达『成最佳性能效果,我们模块除了在工厂进行传感器本身的尺度误差校准外,在实际应用研发初期我们还需要做∑大量减少误差的↘测试工作:通过适当实施推荐的操作以最大限度地减少误差来源,可以改善航向误差估计。


                航向误差估计值会因为时间长短的不同造成变化,短期内因为陀螺仪尺度(或灵敏度)误差、而长期则因为陀螺仪偏移量(ZRO﹐ 零速率偏移⊙量)。它可以从以下计算得知:


                航向误差估计值 = 尺度误差 x 未消除旋转 + 零速率偏移量 x 时间

                 

                FSP200 提供三种接口:UART-RVC(PS0=0,PS1=1 如图4),UART-SHTP(PS0=1,PS1=0),UART-RVC –DEBUG (PS0=0, PS1=0),硬件设计的时候最好兼容这三种接口模式,方便切换测试。


                1558926081753707.png

                图4


                扫地机量产使用UART-RVC模式,测试模块性能的方式有互动软件测试和非互动测试。如下介绍改善ZRO的两种测试流程:

                 

                1)HOST 不采用互动软件☆测试流程如下:


                1: FSP200 RVC模式在※测试架上面完成校准后,接串口到PC,使用motionStudio2 打开查看RVC 数据,不过这个数据一直在变化,所以最好是通过一般的串口工具来记录最开始和转180度后转回0度(共计360度)的这个终点的值,然后打开LOG把两个〓十六进制的数据RAW的值取出来∏ 除以180度,得到百分比小于25%则满足要求,越小越好。


                1558926115684879.png


                (最后的数据 - 最开始的数据一般复位后都是0)/180 < 25%,就是校准比较好的模块。

                 

                2:挑出目测模块误差最小的模块5到10片,放置扫地机上,打胶固定,RVC模式上电,同时扫地机充电半小时,充电完成后,复位模块,保存模块自学习当前温度模式。如果一个模块充电后不关电,可以不用复位直接在扫地机上跑。进行下一步测试。

                 

                3:把扫地机搬到场地,标记开始位置,模块上电等待2秒,同时模块连接电脑,使用motionStudio2打开查看RVC 实时数据,让扫地机开始走工字线20分钟后停止,搬回开始记录位置,查看RAW角度,计算20分钟平均误差。然后复位模块,保存刚才20分钟模块学习的数据。如图5:


                1558926160529698.png                  

                图 5

                 

                4:把学习后的模块的PS1,PS0改成SHTP模式,连接电脑,Run “sh2_ftdi_logger.exe test.dsf --raw --calibrated --uncalibrated --mode=all” ? ,把DSF文件取出︽来分析查看DCD实际测试模块误差情况。


                5:把模块编号,记录误差,把模块改成RVC模式,误差越小说明模块性能越■好,挑出性能好的模块进入扫地机清扫测试阶段,再进行模∩块一致性测试,高低温测试,判断模块整体效果,随温度变化动态□校准效果。

                 

                2)HOST 采用互动软件测试流程如下:

                 

                1: 拿到工厂☆校准后的模块后,研发开始需要把FSP200设置为RVC_Debug PS0=0,PS1=0模式。


                通过PC软件ftdi_binary_logger_RVC_Debug,连接模块串口获取扫地机静止2到3分钟的LOG.BIN数据,扫地机软件需要设置原地静止只开启最大的风机和滚刷动作,分析LOG.BIN数据是为了判断后续HOST端软件设置多少时间来执行动态校准命令。

                 

                2:Host向FSP200发出的设备预期运动的通知有四种: 0是传感器集线器假定的初始状态,1 是静ξ止无振动,2 是静止风机滚刷振动, 3是正常清扫。每切换一种状态将对应的状态命令发给FSP200,并且读取FSP200的反馈信息来判断是否执行动态校准指令。软件设置好以后,将FSP200模块飞线(VCC,GND,RX,TX)出来接PC串口,需要注意的是模块需要装入机内固定,打开电脑开启ftdi_binary_logger_RVC_Debug软件获取扫地机从开始Ψ到清扫区域结束的实施运动数据,自动保存为LOG.BIN文件,通过LOG.BIN文件来分析HOST端的互动软件设置是否正确。

                 

                3:如果互动软件设置正确后,把FSP200 RVC-DEBUG模式切换为RVC  PS0=0,PS1=1模式,进行多台机器清扫测试,记录机器运◤行1个小时位置角度误差,误差越小说明模块性能越好,再进行模块一致性测试,高低温测试,判断模块整体效果,随温度变化动态校准效果。


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