一种惯性测量单元的标定装置的制作方法

1.本实用新型涉及自动驾驶传感器标定装置领域，更具体地，涉及一种惯性测量单元的标定装置。


背景技术：

2.惯性测量单元是汽车自动驾驶中重要的测量传感器之一，用于检测和测量加速度与旋转运动的传感器。惯性测量单元能根据自动驾驶汽车的运动获取实时变化的位置信息，通常与自动驾驶车辆的gnss(全球导航卫星系统)配合一起使用，形成为组合惯导。惯性传感器是对物理运动做出反应的器件，如线性位移或角度旋转，并将这种反应转换成电信号，通过电子电路进行放大和处理。而在惯性测量单元使用前，需要进行标定，以确保惯性检测单元与自动驾驶系统的融合。
3.随着自动驾驶产业的日趋成熟，为了提升自身系统的融合性和推进自动驾驶产品化，自动驾驶系统中会逐渐采用定制或者自研的惯性测量单元以提高整体的稳定性和匹配性。当前，定制或者自研的惯性测量单元的标定方式与现有市面购买的惯性测量单元标定方式一致，需要在装车后才能进行标定。而实际上，定制或者自研的惯性测量单元由于是基于自动驾驶系统设计，相比市面上购入的惯性测量单元，与自动驾驶系统的匹配度要高得多，维持现有的标定方式不但无法体现定制产品的优势，还阻碍了生产效率的提升。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种惯性测量单元的标定装置，用于解决现有惯性测量单元的标定需要在装车后进行测试，不方便调整，标定效率低的问题。
5.本实用新型采取的技术方案是，一种惯性测量单元的标定装置，包括：测试基座，设有控制机构；转动支架，与所述测试基座转动相连；摆动支架，设置在所述转动支架内，设有检测平台，与所述转动支架转动相连。
6.所述测试基座用于承托并控制标定装置的运行；控制机构用于控制转动支架和摆动支架的运动；所述转动支架用于带动摆动支架旋转；所述摆动支架用于带动检测平台摆动；所述检测平台用于固定需要标定的惯性测量单元。区别于传统实验室的多轴自转检测装置，转动支架和摆动支架的配合提供了一种组合式的运动方式，一方面通过更简单的结构和更少的转动配合满足了标定过程所需的运动，在转动和摆动的配合下能形成横滚轴转动等需要的动作，令检测运动不仅有转动，还能产生位移的往返变化，从而满足标定的需求；另一方面使得惯性测量单元无需进行车载标定，通过标定装置就能模拟出如车载标定般的真实环境，缩短了标定的工序，提高了标定效率。而且，利用标定装置标定的好处还在于时间过程可控，每次标定能提供相同的环境，标定结果具有可比性，能形成工业化标准，满足重复性和稳定性的需求，使得标定结果清晰有效。
7.所述测试基座上设有带偏航轴的第一转动组件，所述第一转动组件与所述控制机
构相连；所述摆动支架为u形结构，所述偏航轴穿过所述测试基座的上表面与所述摆动支架相连。
8.所述第一转动组件通过偏航轴带动所述摆动支架水平旋转。控制机构通过第一转动组件控制转动支架的转动。第一转动组件带动转动支架的水平转动，从而令摆动支架在转动的过程中配合自身摆动形成特定的组合运动；以水平转动为基础有助于充分利用环境重力，提高运动的稳定性；u形结构有助于提供更大的装配空间，从而提高标定装置的适应性。
9.所述摆动支架包括对称设置的两条连接臂和设置在两条连接臂之间的安装板，所述连接臂的下端分别与所述安装板相连；所述连接臂的上部与所述转动支架形成转动连接；所述检测平台设置在安装板上。
10.所述连接臂用于将上部的转动转化为下端安装板的摆动运动；所述安装板用于承托检测平台。对称设置的连接臂有助于提供稳定的摆动控制；安装板的设置一方面加强了两个连接臂的同步作用，使得摆动支架的结构更稳定；另一方面使得检测平台独立设置，方便不同惯性测量单元使用时检测平台的可更换性，提高标定装置的适应性。
11.所述连接臂为平板状，两条连接臂相互平行且垂直于所述摆动支架的摆动轴线。
12.所述摆动支架围绕摆动轴线转动。平板状的连接臂有助于在保证强度的同时节省空间，平板状连接臂能通过增大截面，缩小厚度的方式扩大两条连接臂之间的距离，又能维持连接臂所必须的结构强度，使得设计更灵活。相互平行的连接臂实现了两连接臂之间空间的最大化，从而提高了惯性测量单元的适用性。垂直于摆动轴线使得摆动支架的运动更规律简单，容易准确采集和分析，简化了运算。
13.所述摆动支架上还设有第一加强结构，所述第一加强结构一侧与所述连接臂相连，另一侧与所述安装板相连。
14.所述加强结构用于加强连接臂与所述安装板之间的连接。所述第一加强结构强化了所述连接臂与所述安装板之间的连接强度，从而提高了摆动支架的结构稳定性。
15.所述转动支架包括基板和设置在所述基板上的支撑柱，所述支撑柱的上部设有带俯仰轴的第二转动组件；所述俯仰轴与所述摆动支架的上部相连；所述俯仰轴至所述基板的距离大于所述俯仰轴至检测平台的距离。
16.所述基板用于承托支撑柱，并带动支撑柱的水平转动；所述支撑柱用于悬挂摆动支架，使摆动支架与基板之间具有足够摆动空间；所述第二转动组件通过俯仰轴驱动摆动支架摆动。基板和支撑柱的组合提供了一个稳定的支撑结构，支撑柱上俯仰轴的距离限定保证了摆动支架的活动空间和摆动幅度，在支撑柱上设置的第二转动组件使得转动和摆动能相互组合，形成不同的运动状态。
17.所述支撑柱为两个且对称设置在所述基板的两侧，所述摆动支架设置在两个支撑柱之间；所述基板的中心位于所述转动支架的转动轴线内。
18.对称设置的支撑柱有助于从两侧同时带动摆动支架运动，从而增加了转动支架的稳定性和摆动支架的承重能力，同时避免了摆动过程中的应力集中，提高了整体的可靠性。所述基板的中心位于所述转动支架的转动轴线内有助于保证转动过程中的平稳性。
19.所述基板包括法兰连接部和对称设置在法兰连接部两侧的水平承托部，所述法兰连接部的截面为圆环，所述法兰连接部的直径大于所述水平承托部的宽度，所述测试基座
与所述基板通过法兰连接部相连；两支撑柱分别设置在两水平承托部上。
20.所述法兰连接部用于测试基座平台与转动支架之间的传动；所述水平承托部用于维持基板的平衡并承托支撑柱。采用法兰连接部实现了测试平台与转动支架之间的精确传动，提高了传动连接的稳定性和可靠性；而法兰连接部中间的漏空设计有助于控制线缆的布置和转动连接处的维护。对称的水平承托部使得基板转动过程中更平稳，从而增加转动支架运动的稳定性。宽度尺寸的限定既保证了主要传动部分的结构强度，又减少了转动支架的重量，实现了结构上的优化。
21.所述检测平台的中部设有环形分布的安装孔，所述摆动支架的摆动轴线与所述检测平台底面的最大距离小于所述摆动轴线至所述基板上表面的距离。
22.所述安装孔用于惯性检测单元的固定。所述环形分布的安装孔有利于不同尺寸，不同朝向的惯性检测单元进行固定，从而提高标定该装置的适应性。距离的限定有助于使摆动支架避免来自基板的阻碍，有助于保证摆动支架的摆动幅度最大化。
23.所述转动支架上还设有第二加强结构，所述第二加强结构一侧与所述支撑柱相连，另一侧与所述基板相连。
24.所述第二加强结构用于加强所述支撑柱与所述基板之间的连接。所述第二加强结构强化了所述支撑柱与所述基板之间的连接强度，从而提高了转动支架的结构稳定性。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：转动支架和摆动支架的配合提供了一种组合式的运动方式，一方面通过更简单的结构和更少的转动配合满足了标定过程所需的运动，在转动和摆动的配合下能形成横滚轴转动等需要的动作，令检测运动不仅有转动，还能产生位移的往返变化，从而满足标定的需求；另一方面使得惯性测量单元无需进行车载标定，通过标定装置就能模拟出如车载标定般的真实环境，缩短了标定的工序，提高了标定效率。而且，利用标定装置标定的好处还在于时间过程可控，每次标定能提供相同的环境，标定结果具有可比性，能形成工业化标准，满足重复性和稳定性的需求，使得标定结果清晰有效。
附图说明
26.图1为本实用新型的正视图。
27.图2为本实用新型的立体图。
28.图3为本实用新型标定惯性测量单元的示意图。
29.图4为本实用新型标定带惯性测量功能的传感器节点的示意图。
30.图5为本实用新型标定惯性测量单元与传感器组件的组合的示意图。
31.附图标记说明：测试基座100，偏航轴110，转动支架200，基板210，法兰连接部211，水平承托部212，支撑柱220，俯仰轴230，第二加强结构240，摆动支架300，连接臂310，安装板320，检测平台330，安装孔331，第一加强结构340，惯性测量单元400。
具体实施方式
32.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
33.实施例1
34.如图1所示，本实施例是一种惯性测量单元的标定装置，包括：测试基座，设有控制机构；转动支架，与测试基座转动相连；摆动支架，设置在转动支架内，设有检测平台，与转动支架转动相连。测试基座上设有带偏航轴的第一转动组件，第一转动组件与控制机构相连；摆动支架为u形结构，偏航轴穿过测试基座的上表面与摆动支架相连。摆动支架包括对称设置的两条连接臂和设置在两条连接臂之间的安装板，连接臂的下端分别与安装板相连；连接臂的上部与转动支架形成转动连接；检测平台设置在安装板上。
35.连接臂为平板状，两条连接臂相互平行且垂直于摆动支架的摆动轴线。摆动支架上还设有第一加强结构，第一加强结构一侧与连接臂相连，另一侧与安装板相连。转动支架包括基板和设置在基板上的支撑柱，支撑柱的上部设有带俯仰轴的第二转动组件；俯仰轴与摆动支架的上部相连；俯仰轴至基板的距离大于俯仰轴至检测平台的距离。支撑柱为两个且对称设置在基板的两侧，摆动支架设置在两个支撑柱之间；基板的中心位于转动支架的转动轴线内。
36.基板包括法兰连接部和对称设置在法兰连接部两侧的水平承托部，法兰连接部的截面为圆环，法兰连接部的直径大于水平承托部的宽度，测试基座与基板通过法兰连接部相连；两支撑柱分别设置在两水平承托部上。检测平台的中部设有环形分布的安装孔，摆动支架的摆动轴线与检测平台底面的最大距离小于摆动轴线至基板上表面的距离。转动支架上还设有第二加强结构，第二加强结构一侧与支撑柱相连，另一侧与基板相连。
37.实施例2
38.如图2所示，本实施例是一种惯性测量单元的标定装置，包括：测试基座，设有控制机构；转动支架，与测试基座转动相连；摆动支架，设置在转动支架内，设有检测平台，与转动支架转动相连。测试基座用于承托并控制标定装置的运行；控制机构用于控制转动支架和摆动支架的运动；转动支架用于带动摆动支架旋转；摆动支架用于带动检测平台摆动；检测平台用于固定需要标定的惯性测量单元。测试基座为一个箱体，上表面为水平面。测试基座内设有一定的配重，底部设有高低可调的支撑脚。转动支架设置在测试基座上表面的上方。
39.测试基座的侧面设有调节控制机构的控制面板。控制机构能通过无线或有线的方式分别控制转动支架和摆动支架的运动。测试基座上设有带偏航轴的第一转动组件，第一转动组件与控制机构相连；摆动支架为u形结构，偏航轴穿过测试基座的上表面与摆动支架相连。第一转动组件通过偏航轴带动摆动支架水平旋转。控制机构通过第一转动组件控制转动支架的转动。偏航轴穿过测试基座上表面的中心，通过连接件与转动支架相连，从而带动转动支架的水平转动。转动支架的下表面与测试基座的上表面相互平行且具有摆动所需的间隙。
40.摆动支架的上部与转动支架的上部转动相连，检测平台设置在转动支架的中部。摆动支架包括对称设置的两条连接臂和设置在两条连接臂之间的安装板，连接臂的下端分别与安装板相连；连接臂的上部与转动支架形成转动连接；检测平台设置在安装板上。连接臂用于将上部的转动转化为下端安装板的摆动运动；安装板用于承托检测平台。摆动支架为两条连接臂和安装板形成的u形结构，安装板为水平板，宽度与连接臂的宽度一致，安装板的长度为两条连接臂下端之间的距离；两条连接臂的下端分别与安装板位置相对的两端
相连。
41.连接臂为平板状，两条连接臂相互平行且垂直于摆动支架的摆动轴线。摆动支架围绕摆动轴线转动。连接臂能是截面为矩形的平板。摆动支架上还设有第一加强结构，第一加强结构一侧与连接臂相连，另一侧与安装板相连。加强结构用于加强连接臂与安装板之间的连接。第一加强结构为三角形加强片，三角形相邻的两侧面分别与连接臂和安装板相连；第一加强结构具有多个，分布在连接臂与安装板朝外的侧面上。转动支架包括基板和设置在基板上的支撑柱，支撑柱的上部设有带俯仰轴的第二转动组件；俯仰轴与摆动支架的上部相连；俯仰轴至基板的距离大于俯仰轴至检测平台的距离。
42.基板用于承托支撑柱，并带动支撑柱的水平转动；支撑柱用于悬挂摆动支架，使摆动支架与基板之间具有足够摆动空间；第二转动组件通过俯仰轴驱动摆动支架摆动。基板为水平安装板，支撑柱为垂直于基板上的长方体，俯仰轴垂直于支撑柱的一个侧面。支撑柱为两个且对称设置在基板的两侧，摆动支架设置在两个支撑柱之间；基板的中心位于转动支架的转动轴线内。支撑柱相对的两个面相互平行，俯仰轴分别设置在两个相对面上且垂直于该侧面；俯仰轴与摆动支架的连接端相对，两俯仰轴位于同一直线上且在控制机构的控制下同步转动，两条俯仰轴分别与两条连接臂的上部相连。
43.基板包括法兰连接部和对称设置在法兰连接部两侧的水平承托部，法兰连接部的截面为圆环，法兰连接部的直径大于水平承托部的宽度，测试基座与基板通过法兰连接部相连；两支撑柱分别设置在两水平承托部上。法兰连接部用于测试基座平台与转动支架之间的传动；水平承托部用于维持基板的平衡并承托支撑柱。法兰连接部的水平截面为圆环，圆环上设有均匀分布的锁紧固定孔，偏航轴通过锁紧固定孔与法兰连接部相连；水平承托部的水平截面为矩形，水平承托部与法兰连接部的中心线共线且厚度一致。
44.检测平台的中部设有环形分布的安装孔，摆动支架的摆动轴线与检测平台底面的最大距离小于摆动轴线至基板上表面的距离。安装孔用于惯性检测单元的固定。安装孔的尺寸多样，惯性测量单元能通过安装孔固定在检测平台上，检测平台具体为截面是正方形的水平安装板，安装孔设置在水平安装板的中部且围绕水平安装板的中心而设。转动支架上还设有第二加强结构，第二加强结构一侧与支撑柱相连，另一侧与基板相连。第二加强结构用于加强支撑柱与基板之间的连接。第二加强结构为三角形加强片，三角形相邻的两侧面分别与支撑柱和基板相连；第二加强结构具有多个，分布在支撑柱与基板朝外的侧面上。
45.如图3所示，进行标定时，偏航轴为转动支架提供绕偏航轴的转动；俯仰轴为摆动平台提供绕俯仰轴的转动，摆动支架刚性固定到转动支架上的俯仰轴上，因此标定装置能同时提供绕偏航轴转动和绕俯仰轴转动的组合运动；转动支架和摆动支架通过控制机构分别独立控制；惯性测量单元在检测平台上，如图4所示，标定装置还能对带惯性测量功能的传感器节点进行检测；如图5所示，标定装置能进一步针对惯性测量单元与传感器组件的组合进行测试，具体地，待测设备与检测平台形成刚性连接，组合运动能使受测试的惯性测量单元或带惯性测量获得期望的运动。
46.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。