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惯性测量单元的实际测试可确保在重型越野设备应用中实现准确、可靠的性能。
众所周知，越野重型车辆和机械制造商不仅在确保设备功能方面面临独特的挑战，而且在确保操作员的舒适度、生产率和性能方面也面临着独特的挑战。由于 OEM 希望满足这些需求，因此更加强调在其产品线中加入增强功能以帮助他们做到这一点。
多年来，惯性测量单元（IMU）允许各个行业测量该单元所连接的物体（车辆或机器人设备）的角速率和方向，从而提供能够精确控制物体性能的重要数据。但是，除了控制性能之外，这些信息还可以通过设置设备可以或应该做什么的限制或参数来提高操作员的安全性和生产率。在非公路行业，这些信息尤为重要。操作员和设备都暴露在各种环境以及其他条件下，这可能会使生产率变得困难。安全考虑也是一个问题。
选择合适的 IMU 传感器以提供准确、实时的信息至关重要。但是，您如何确定哪个传感器将始终提供这种可靠性？答案非常简单：您从基于真实世界应用程序的准确测试开始。
越野、重型公路 OEM 需要设计能够在危险和不可预测的条件下运行的产品。传感器旨在帮助补偿这些未知因素并提供有价值的信息，从而延长设备本身的使用寿命，并确保操作员的安全。因此，在尽可能接近现实生活条件下测试传感器的可靠性是有意义的。
通常，即使对传感器进行测试，也是在实验室环境中完成的，这并没有考虑到实际应用的差异。因此，传感器不符合规格表上指示的标准，并且 OEM 只能在其产品线中集成一个提供不准确测量的设备。传感器可以更换——这很常见。但是，对于大多数原始设备制造商或其客户来说，损失的时间，或者更糟的是，危及操作员安全的风险并不值得冒。
“测试对制造商生产更高质量产品和最佳客户体验的能力有直接影响，”Parker LORD 技术经理 Justin Bessette 说。
依靠“假设”实验室测试可能会让原始设备制造商陷入困境，无论是字面上还是比喻上。一般来说，与实验室测试得出的测试结果相比，您永远不会从现实世界的应用程序中获得相同类型的结果。 “如果不实际组合各种属性，就无法理解组合各种属性的最终结果，”Bessette 说。 “在实验室环境中，您通常一次测试一个属性，有时是两个。在现实环境中，传感器将同时受到一切影响。”
将MicroTrain惯性传感器与竞争对手的传感器进行比较，图表显示了传感器受到大约8G RMS的随机振动曲线。
ML5 和 MV5 在包括振动在内的现实环境中使用时，比竞争对手稳定几个数量级。
在非公路用车行业，要保持设备正常运行和操作员的安全，有两个关键的考虑因素——振动和环境。振动是建筑设备固有的，没有办法解决。 IMU 传感器需要能够隔离该运动，而是测量它所附着的物体的位置。否则，会产生不准确的读数。非公路用车行业固有的另一个特点是设备运行的环境多种多样——从冷热到雨水、泥土和灰尘。传感器需要能够在许多不同的环境中工作而不会出现故障。
如果考虑到这些差异进行测试，则 IMU 传感器可以提供准确、可靠的数据，无论环境如何，无论工作如何，都可以稳定设备。稳定性可确保操作员的安全并延长车辆的预期寿命。这两个非常重要的考虑因素不仅适用于非公路用车行业的原始设备制造商，也适用于他们的客户。
“通过与客户合作，我们能够确定产品需要测试的确切环境和性能测试以及外部认证，”Bessette 说。
在开发 MV5-AR 和 ML5-AR 工业倾斜和角速率传感器时，Parker LORD MicroStrain 团队就是这样做的。他们依靠真实世界的环境和条件来获得有助于验证其设备性能的准确读数。
要了解需求和期望，需要直接找到源头。MicroTrain团队与多家OEM合作研究测试标准。因此，他们拥有超过 56 个第三方合格标准，包括电气、机械、振动和环境标准。
“我们特别询问了用例以及标准类型，无论是环境还是其他标准，原始设备制造商都希望我们包括在内，”MicroTrain业务部门经理Steve Mundell说。
然后，该团队记录了来自真实世界机器和设备的数据（包括振动和环境数据），并以可重复的方式在测试环境中模拟这些条件，以确保 IMU 传感器的设计能够满足那些非常特殊的挑战性条件。
为了真正对传感器进行测试，然后将它们与竞争对手的传感器进行正面交锋。 “许多竞争对手以千篇一律的形式测试零件，但获得传感器的真正性能将带来质量更好的产品，”Mundell 说。 “通过这些比较测试，我们希望在现实条件下显示准确的读数，以验证我们设备的性能。”
该团队再次将其传感器放置在现实世界的环境中，与竞争对手的传感器一起放置，然后使用从该放置中获得的测量值分析数据。首先，在高振动测试中，三个传感器（MV5-AR，ML5-AR和竞争对手的传感器）受到已知的输入振动的影响，该振动是通过真实世界的现场数据收集的。目标是在测试阶段引入真实世界的事件，同时记录角度测量值。
将MicroTrain惯性传感器与两个竞争对手的传感器进行比较，图表显示传感器的间距旋转+/-90度。
MV5 和 ML5 的性能比一些竞争对手好几个数量级。
一个完美的传感器的角度测量读数为0度。没有完美的东西，但两个MicroTrain传感器的读数接近于零，而竞争对手的读数为20度。竞争对手的传感器正在跟踪旋转，事实上，它没有受到影响，因此记录了不准确的读数。
在第二个音高误差测试中，团队开始对四个传感器进行任务 - MV5-AR，ML5-AR和两个竞争对手的传感器。所有设备都在可用测量范围内旋转，目的是在相似的角度读数下显示报告角度的最小差异。
理想的传感器在整个范围内都没有误差，但该团队在两个竞争对手的传感器上都发现了明显的误差，而MV5和ML5在这次测试中显示出最小的误差。
两项测试的结果都很明显：使用实际应用程序进行测试会产生质量更好的产品，没有之一。“我们做这件事的时间比几乎所有人都长，”贝塞特说。 “我们知道并理解设计值得信赖的产品的所有特质。 关键是要预先适应这些特性并生产出更可靠的产品，而不是试图解决现场问题或在失败时修复某些问题。我们不希望它失败。
知道您拥有可以信赖的产品只是等式的一部分。知道您拥有一款可以与您的设备配合使用的产品，并且您可以自信地将自己的名字放在上面，这一点同样重要。 原始设备制造商希望知道传感器现在和将来都能满足他们的需求。
Mundell 说：“我们的现场工程师将与 OEM 会面，帮助进行工艺和集成，归根结底，这与产品本身的可靠性同样重要。 “这些传感器都是可互换和可定制的，使其成为满足任何客户需求的理想解决方案。”
MicroStrain团队将继续在真实环境中测试其所有产品，并考虑需要更多工作的标准或定制的任何变化。它花了大约四个月的时间才对前56个标准进行认证，但这并不是终点。“有些测试涉及加速寿命测试，因此我们可能会尝试模拟该装置10年的磨损，”Bessette说。
对微应变MV5-AR惯性传感器等传感器进行实际测试，确保准确验证传感器性能。
出货的每件产品都经过 100% 测试和校准，符合当前合格标准。 “我们通过测试过程学到了很多东西，”Bessette 说。 “有些事情甚至让我们感到惊讶。例如，我们确定螺钉的扭矩限制器需要比我们的竞争对手更大。我们的客户更喜欢能够使用其他地方使用的标准螺栓，并且能够在不损坏传感器的情况下施加很大的扭矩。”
尽管差异很小，但就客户满意度而言，结果是巨大的。归根结底，提供一种不仅能满足客户的特定需求，而且能超越他们的期望的传感器最终是一个品牌与另一个品牌的区别。
“我们有一个高性能传感器。我们能够支持超大批量生产，并在微观层面提供个人支持，”Mundell 说。我们在设计过程和设计阶段一直到不同的生产阶段都是很好的合作伙伴。”
相关传感器产品型号：
•3DMCX5-GNSS/INS高性能GNSS 导航传感器
•3DMCV5-AR垂直参考单元传感器
•Advanced Navigation SPATIAL MEMS GNSS/INS辅助惯性导航系统
•3DMGX5-IMU惯性测量单元传感器。
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