IMU - ネイティブセンサー

IMUのイノベーション: お客様のニーズに適応する画期的な最先端技術。その逆ではありません。

最高水準の技術力と最大限の柔軟性を兼ね備えた当社の新しい慣性計測ユニット(IMU)は、新たな基準を打ち立てます。高度に洗練された独自の次世代アルゴリズムにより、このソリューションはお客様のアプリケーションの特定の要件に合わせてカスタマイズできます。その結果、妥協のないパフォーマンスとカスタマイズされた精度が、比類のないコストパフォーマンスを実現しました。

Contelecの販売の強み

従来のIMUは動き・振動・衝撃が発生するとすぐに限界を迎えますContelecのIMU技術は、このような状況に対応して設計されており、動的な動きでも安定した正確な測定値を提供します。堅牢なセンサーとカスタマイズ可能なアルゴリズムにより、特定の用途に妥協することなくソリューションを最適化できます。

エンジニアリングコンサルティング

動的条件下でも信頼性の高い角度および傾斜測定

Contelecは、長年にわたり、精密で堅牢なセンサーソリューションを提供する企業として知られています。新しいIMU技術により、当社はポートフォリオを拡張し、動的なアプリケーションにおける角度および傾斜の情報を確実に取得するための高性能なソリューションを提供しています。最新のセンサーフュージョン、堅牢なMEMS技術、アプリケーションごとに最適化可能なアルゴリズムにより、厳しい動作条件下でも安定した測定結果が得られます。

従来のIMUシステムの課題

多くの産業用途では、強い加速度、振動、機械的衝撃がセンサーに影響を与えます。また、機械や設備は常に動いています。従来のIMUシステムにとって、これは大きな課題です。

加速が発生すると、それを実際の傾斜変化であると誤って解釈されることが多く、これが不安定な角度値の原因となります。さらに、多くのシステムでは、センサーバイアスを再定義するために定期的なダウンタイムが必要です。この基準がなければ、ドリフトは継続的に増加します。また、内蔵されたヒートエレメントや繊細なMEMS構造によるウォームアップ時間も、産業用途での使用を制限する可能性があります。

動的に補正された傾斜および角度測定

Contelecの次世代のIMU技術は、このようなダイナミックな使用条件のために開発されました。最新のアルゴリズムは、加速や回転の動きをリアルタイムで補正します加速度と回転の比率はモデルに基づいて評価され、正確に重み付けされるため、移動中にも安定した正確な角度と傾斜の値が得られます。

もう1つの利点は、常に動き続けても安定したセンサーフュージョンです。バイアスとシステムパラメータは、ダウンタイムを必要とせずに継続的に安定化されます。これにより、IMUは機械が常時稼働している用途に特に適しています。

環境影響に強い

産業用途では、機械的荷重と温度安定性の両面でセンサーに対する高い要求が要求されます。

Contelec IMUはアクティブヒーターなしで動作し、内蔵の温度補償により、電源投入後すぐに使用できます。指定された温度範囲全体で安定した測定パラメータが保証されます。

機械的な負荷も確実に制御されます。信号処理は特に振動の割合を抑制するように設計されているため、強い振動下でも安定した角度と傾斜が得られます。同時に、最大15gの機械的衝撃事象を能動的に測定し、処理することができます。

あらゆる用途に最適化されたパフォーマンス

用途によって、ダイナミクス、安定性、およびノイズ挙動に対する要件は異なります。したがって、標準化されたフィルタ設定では、常に妥協せざるを得ません。

次世代のContelec IMUは、フィルタ帯域幅、重み付け、動的モデルをアプリケーションに合わせてカスタマイズできます。これにより、各用途の実際の動作プロファイルに合わせて最適化することができます。

また、Contelecは設計面においても堅牢な技術を採用しています。使用されるMEMSセンサーは、ウェハレベルのカプセル化および最適化された3D構造を有します。これにより、凝着の影響を最小限に抑え、いわゆるスティクション現象のリスクを構造的に大幅に低減します。

角度と傾斜の値を内部的に計算するために、アルゴリズムは堅牢な数学的表現を使用します。これにより、内部計算モデルからジンバルロックを排除し、動作範囲全体にわたって安定した計算が保証されます。

 

Contelec IMU の主なメリット

  • 停止させることなく、走行中でも信頼できる傾斜角データ
  • 継続的な振動下でも安定した信号
  • 生データではなく、そのまま使える角度値を出力:センサー内部でセンサーフュージョンを実行し、CANopen または CAN J1939 で接続
  • お客様の機械と動作プロファイルに合わせて調整するアルゴリズム
  • 40 × 26 × 10 mm からの筐体サイズ

よくある質問

IMU はヨー角(Yaw)も出力しますか?

ヨーレート(°/s)は測定し出力します。一方、絶対ヨー角を慣性データのみから求めることはできません。ピッチ角とロール角は重力が基準として働くため長期的に安定しますが、垂直軸にはこの基準が存在しないためです。ヨーレートからは短時間の相対的な角度変化が得られますが、絶対ヨー角には外部の角度基準が必要です。当社は地磁気センサを意図的に搭載していません。金属やモータのある環境では信頼できない値を出力するためです。

この基準は当社がご提供します。角度センサと IMU を同一の CAN バス(CANopen または CAN J1939)に接続し、測定した回転角度を IMU のセンサフュージョンへお客様仕様で統合いたします。これにより、ピッチ角・ロール角・ヨー角を絶対値かつドリフトなく、一つのシステムから取得できます。

角度センサーに対するIMUの利点は何ですか?

  • 取り付けが簡単
  • 角度センサーが使用できない場所への取り付けが可能

IMUは任意の向きで取り付けることができますか?

はい。取り付け方向はパラメータによって自由に設定できます。

IMUにはどのようなインターフェースがありますか?

CANopen, CAN J1939

なぜピッチ角とロール角の出力範囲は±70°に限定されているのですか?

±70° はセンサ自体の限界ではなく、ピッチ角(Pitch)およびロール角(Roll)を安定して確実に出力するために定められた動作範囲です。

IMU内部では、姿勢は3次元回転として計算されます。この制限は、姿勢をオイラー角として出力する際、つまりピッチ(Pitch)、ロール(Roll)、ヨー(Yaw)を個別に表現する場合にのみ生じます。

±90°付近では、オイラー角に特異点が発生します。これはジンバルロック(Gimbal Lock)と呼ばれる現象です。この領域では、ロールとヨーを一意に区別できなくなります。

より大きな傾斜角度範囲が必要な用途では、別の角度定義や用途に応じた専用の評価方法を使用できます。

Contelec IMUは温度補償のためにヒーターを必要としますか?

いいえ。温度補償は追加のヒーターを使用せずに行われるため、数分間のウォームアップは不要です。当社のIMUは電源投入後すぐに測定可能です。

IMUは、停止時間のない長時間の連続動作で安定性に問題が生じますか?

多くのIMUアルゴリズムでは、ドリフトを補正するために停止時間が必要です。当社のアルゴリズムは、停止時間がなくても安定性を維持できます。

振動は傾斜角に影響しますか?

振動はIMUによって検出されますが、内部アルゴリズムにより、出力される傾斜角への影響は大幅に低減されます。

Contelec IMUは動的な条件下でも確実に測定できますか?

はい。動きによる影響はアルゴリズムによって大幅に補正されます。特別な動的要件がある場合は、お客様のアプリケーションに合わせてアルゴリズムを個別に調整することも可能です。

お客様側でアルゴリズムを設定できますか?

アルゴリズムは、各アプリケーションの要件に応じてContelecが調整できます。

なぜ小さなIMUは大きなIMUよりも頑丈になり得るのですか?

  • 集積度が高い
  • 衝撃を受ける面積が小さい

IMUは衝撃に対してどの程度敏感ですか?

IMUの耐衝撃性は、衝撃の大きさ、衝撃の持続時間、衝撃回数など、複数の要因によって異なります。
当社の試験では、IMUに対して 400 gの衝撃を最大700回 加えています。

当社のIMUアルゴリズムをお客様のシステムアーキテクチャへ統合する方法について、さらに詳しくお知りになりたいですか?

当社のスペシャリストが、お客様のアプリケーションに最適な設計を全力でサポートいたします。

エンジニアリングコンサルティング