Test Experiment Design for IMU-Based Angle Measurement Systems

Authors : Cengiz TEPE, Levent YAVAN

Pages : 180-184

Doi:10.31590/ejosat.955145

View : 30 | Download : 18

Publication Date : 2021-07-31

Article Type : Conference Paper

Abstract :Atalet Ölçüm Birimi (IMU) sensörleri, havacılık, araç sistemleri, insansız hava araçları, iç mekan navigasyon, sağlık ve robotik sistemleri içeren birçok uygulamada kullanılmaktadır. Bir IMU tek bir modülde birleştirilmiş ivmeölçerler ve jiroskop sensörlerinden oluşur. Ancak, ivmeölçer veya jiroskop tek başına güvenilir veriler üretemez ve bu nedenle çıkışlar yön, hız, açısal hız ve konum gibi ölçümler için doğru verileri belirlemek üzere birleştirilir. IMU sensörlerinden toplanan veriler, ölçüm hataları, kalibrasyon sorunları ve ortam gürültüsünden kaynaklanan hatalar nedeniyle farklılık gösterebilir. IMU sensörlerindeki küçük hatalar, uygulamalarda büyük sapmalara neden olabilir. Piyasada bulunan sensörlerin performansı ve kullanım alanı arasında net bir ayrım yoktur. Bu nedenle sensör seçimi yapılırken kullanım alanı için performans gereksinimleri belirlenmeli ve buna göre seçilmelidir. Bu çalışma, belirli bir uygulama alanı olmayan ve genel kullanımda olan üç IMU sensörünün performansını karşılaştırılmıştır. IMU sensörlerinden elde edilen ivme ve jiroskopik bilgilerin doğruluğunu test etmek için bir deney düzeneği tasarlanmış ve uygulanmıştır. Test aparatı IMU sensörü, enkoder, step motor ve Raspberry Pi'den oluşmaktadır. Step motor ve enkoder bir mile bağlanmış ve IMU sensörü dönen bir hareketli mekanizma üzerine monte edilmiştir. Deney düzeneği Raspberry Pi tarafından kontrol edilmektedir. Kontrol yazılımı için Python programlama dili kullanılmıştır. Deney düzeneği istenilen açıda ve hızda döndürülebilir. IMU sensöründen alınan ivme ve jiroskopik veriler gerçek zamanlı olarak grafik olarak çizdirilmketedir. Karşılaştırılan sensörler önce kalibre edilmiş ve ardından veriler alınmıştır. Sensörlerin performansı, x ekseni etrafındaki açısal değerler kullanılarak karşılaştırılmıştır. Test düzeneği, bir step motor kullanılarak x ekseninde belirli bir açıyla döndürülmüştür. Her IMU sensörü için x ekseni üzerindeki ivme ve jiroskopik veriler okunmuş ve Kalman filtresi aracılığıyla işlenmiştir. IMU sensörlerinin doğruluğu, enkoder verileri referans alınarak belirlenmiştir.
Keywords : IMU, Python, PyQt5, RaspberryPi, Enkoder