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慣性測量單元的實際測試可確保在重型越野設備應用中實現(xiàn)準確、可靠的性能。
眾所周知，越野重型車輛和機械制造商不僅在確保設備功能方面面臨獨特的挑戰(zhàn)，而且在確保操作員的舒適度、生產(chǎn)率和性能方面也面臨著獨特的挑戰(zhàn)。由于 OEM 希望滿足這些需求，因此更加強調(diào)在其產(chǎn)品線中加入增強功能以幫助他們做到這一點。
多年來，慣性測量單元（IMU）允許各個行業(yè)測量該單元所連接的物體（車輛或機器人設備）的角速率和方向，從而提供能夠精確控制物體性能的重要數(shù)據(jù)。但是，除了控制性能之外，這些信息還可以通過設置設備可以或應該做什么的限制或參數(shù)來提高操作員的安全性和生產(chǎn)率。在非公路行業(yè)，這些信息尤為重要。操作員和設備都暴露在各種環(huán)境以及其他條件下，這可能會使生產(chǎn)率變得困難。安全考慮也是一個問題。
選擇合適的 IMU 傳感器以提供準確、實時的信息至關重要。但是，您如何確定哪個傳感器將始終提供這種可靠性？答案非常簡單：您從基于真實世界應用程序的準確測試開始。
越野、重型公路 OEM 需要設計能夠在危險和不可預測的條件下運行的產(chǎn)品。傳感器旨在幫助補償這些未知因素并提供有價值的信息，從而延長設備本身的使用壽命，并確保操作員的安全。因此，在盡可能接近現(xiàn)實生活條件下測試傳感器的可靠性是有意義的。
通常，即使對傳感器進行測試，也是在實驗室環(huán)境中完成的，這并沒有考慮到實際應用的差異。因此，傳感器不符合規(guī)格表上指示的標準，并且 OEM 只能在其產(chǎn)品線中集成一個提供不準確測量的設備。傳感器可以更換——這很常見。但是，對于大多數(shù)原始設備制造商或其客戶來說，損失的時間，或者更糟的是，危及操作員安全的風險并不值得冒。
“測試對制造商生產(chǎn)更高質(zhì)量產(chǎn)品和最佳客戶體驗的能力有直接影響，”Parker LORD 技術經(jīng)理 Justin Bessette 說。
依靠“假設”實驗室測試可能會讓原始設備制造商陷入困境，無論是字面上還是比喻上。一般來說，與實驗室測試得出的測試結果相比，您永遠不會從現(xiàn)實世界的應用程序中獲得相同類型的結果。 “如果不實際組合各種屬性，就無法理解組合各種屬性的最終結果，”Bessette 說。 “在實驗室環(huán)境中，您通常一次測試一個屬性，有時是兩個。在現(xiàn)實環(huán)境中，傳感器將同時受到一切影響?！?/p>
將MicroTrain慣性傳感器與競爭對手的傳感器進行比較，圖表顯示了傳感器受到大約8G RMS的隨機振動曲線。
ML5 和 MV5 在包括振動在內(nèi)的現(xiàn)實環(huán)境中使用時，比競爭對手穩(wěn)定幾個數(shù)量級。
在非公路用車行業(yè)，要保持設備正常運行和操作員的安全，有兩個關鍵的考慮因素——振動和環(huán)境。振動是建筑設備固有的，沒有辦法解決。 IMU 傳感器需要能夠隔離該運動，而是測量它所附著的物體的位置。否則，會產(chǎn)生不準確的讀數(shù)。非公路用車行業(yè)固有的另一個特點是設備運行的環(huán)境多種多樣——從冷熱到雨水、泥土和灰塵。傳感器需要能夠在許多不同的環(huán)境中工作而不會出現(xiàn)故障。
如果考慮到這些差異進行測試，則 IMU 傳感器可以提供準確、可靠的數(shù)據(jù)，無論環(huán)境如何，無論工作如何，都可以穩(wěn)定設備。穩(wěn)定性可確保操作員的安全并延長車輛的預期壽命。這兩個非常重要的考慮因素不僅適用于非公路用車行業(yè)的原始設備制造商，也適用于他們的客戶。
“通過與客戶合作，我們能夠確定產(chǎn)品需要測試的確切環(huán)境和性能測試以及外部認證，”Bessette 說。
在開發(fā) MV5-AR 和 ML5-AR 工業(yè)傾斜和角速率傳感器時，Parker LORD MicroStrain 團隊就是這樣做的。他們依靠真實世界的環(huán)境和條件來獲得有助于驗證其設備性能的準確讀數(shù)。
要了解需求和期望，需要直接找到源頭。MicroTrain團隊與多家OEM合作研究測試標準。因此，他們擁有超過 56 個第三方合格標準，包括電氣、機械、振動和環(huán)境標準。
“我們特別詢問了用例以及標準類型，無論是環(huán)境還是其他標準，原始設備制造商都希望我們包括在內(nèi)，”MicroTrain業(yè)務部門經(jīng)理Steve Mundell說。
然后，該團隊記錄了來自真實世界機器和設備的數(shù)據(jù)（包括振動和環(huán)境數(shù)據(jù)），并以可重復的方式在測試環(huán)境中模擬這些條件，以確保 IMU 傳感器的設計能夠滿足那些非常特殊的挑戰(zhàn)性條件。
為了真正對傳感器進行測試，然后將它們與競爭對手的傳感器進行正面交鋒。 “許多競爭對手以千篇一律的形式測試零件，但獲得傳感器的真正性能將帶來質(zhì)量更好的產(chǎn)品，”Mundell 說。 “通過這些比較測試，我們希望在現(xiàn)實條件下顯示準確的讀數(shù)，以驗證我們設備的性能?！?/p>
該團隊再次將其傳感器放置在現(xiàn)實世界的環(huán)境中，與競爭對手的傳感器一起放置，然后使用從該放置中獲得的測量值分析數(shù)據(jù)。首先，在高振動測試中，三個傳感器（MV5-AR，ML5-AR和競爭對手的傳感器）受到已知的輸入振動的影響，該振動是通過真實世界的現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集的。目標是在測試階段引入真實世界的事件，同時記錄角度測量值。
將MicroTrain慣性傳感器與兩個競爭對手的傳感器進行比較，圖表顯示傳感器的間距旋轉+/-90度。
MV5 和 ML5 的性能比一些競爭對手好幾個數(shù)量級。
一個完美的傳感器的角度測量讀數(shù)為0度。沒有完美的東西，但兩個MicroTrain傳感器的讀數(shù)接近于零，而競爭對手的讀數(shù)為20度。競爭對手的傳感器正在跟蹤旋轉，事實上，它沒有受到影響，因此記錄了不準確的讀數(shù)。
在第二個音高誤差測試中，團隊開始對四個傳感器進行任務 - MV5-AR，ML5-AR和兩個競爭對手的傳感器。所有設備都在可用測量范圍內(nèi)旋轉，目的是在相似的角度讀數(shù)下顯示報告角度的最小差異。
理想的傳感器在整個范圍內(nèi)都沒有誤差，但該團隊在兩個競爭對手的傳感器上都發(fā)現(xiàn)了明顯的誤差，而MV5和ML5在這次測試中顯示出最小的誤差。
兩項測試的結果都很明顯：使用實際應用程序進行測試會產(chǎn)生質(zhì)量更好的產(chǎn)品，沒有之一?！拔覀冏鲞@件事的時間比幾乎所有人都長，”貝塞特說。 “我們知道并理解設計值得信賴的產(chǎn)品的所有特質(zhì)。 關鍵是要預先適應這些特性并生產(chǎn)出更可靠的產(chǎn)品，而不是試圖解決現(xiàn)場問題或在失敗時修復某些問題。我們不希望它失敗。
知道您擁有可以信賴的產(chǎn)品只是等式的一部分。知道您擁有一款可以與您的設備配合使用的產(chǎn)品，并且您可以自信地將自己的名字放在上面，這一點同樣重要。 原始設備制造商希望知道傳感器現(xiàn)在和將來都能滿足他們的需求。
Mundell 說：“我們的現(xiàn)場工程師將與 OEM 會面，幫助進行工藝和集成，歸根結底，這與產(chǎn)品本身的可靠性同樣重要。 “這些傳感器都是可互換和可定制的，使其成為滿足任何客戶需求的理想解決方案?！?/p>
MicroStrain團隊將繼續(xù)在真實環(huán)境中測試其所有產(chǎn)品，并考慮需要更多工作的標準或定制的任何變化。它花了大約四個月的時間才對前56個標準進行認證，但這并不是終點?！坝行y試涉及加速壽命測試，因此我們可能會嘗試模擬該裝置10年的磨損，”Bessette說。
對微應變MV5-AR慣性傳感器等傳感器進行實際測試，確保準確驗證傳感器性能。
出貨的每件產(chǎn)品都經(jīng)過 100% 測試和校準，符合當前合格標準。 “我們通過測試過程學到了很多東西，”Bessette 說。 “有些事情甚至讓我們感到驚訝。例如，我們確定螺釘?shù)呐ぞ叵拗破餍枰任覀兊母偁帉κ指蟆Ｎ覀兊目蛻舾矚g能夠使用其他地方使用的標準螺栓，并且能夠在不損壞傳感器的情況下施加很大的扭矩?！?/p>
盡管差異很小，但就客戶滿意度而言，結果是巨大的。歸根結底，提供一種不僅能滿足客戶的特定需求，而且能超越他們的期望的傳感器最終是一個品牌與另一個品牌的區(qū)別。
“我們有一個高性能傳感器。我們能夠支持超大批量生產(chǎn)，并在微觀層面提供個人支持，”Mundell 說。我們在設計過程和設計階段一直到不同的生產(chǎn)階段都是很好的合作伙伴?！?/p>
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