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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:润欣科技创研社 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?#39057;?#21644;医疗市场中使用的助理机器人。


这里我们来介绍上海润欣科技制作的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?#33455;摺?#30005;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。


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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。


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图2


1:开始校准:按下CAL Button: 


绿色发光二极管开始?#20102;福?#34920;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?#21644;?#25104;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?#33455;?#26495;上的RST按钮,确保显?#37202;?#26174;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?#37202;痢?#39564;证航向读数应该在180+/-0.45°(179.55至180.45°)。


如图3所示:


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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?#30103;穡?#21017;有失败。


如果“结果”指示灯没有?#30103;穡?#21017;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?#33455;?#20013;取出模块并安装回到?#33455;?#19978;,再试一次。


如果故?#29616;?#22797;出现,则模块是坏?#27169;?#22914;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?#30740;?#33021;效果,我们模块除了在工厂进行传感器?#26087;?#30340;尺度误差校准外,在?#23548;?#24212;用研发初期我们还需要做大量减少误差的测试工作?#21644;?#36807;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?#21491;?#19979;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。


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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,?#36824;?#36825;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?#31561;?#20986;来 除以180度,得到百分比小于25%则满足要求,越小越好。


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(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?#20445;?#20805;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?#38605;?#20572;止,搬回开?#25216;?#24405;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:


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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?#23548;?#27979;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?#22841;?#35201;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?#19978;擼╒CC,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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