IMU – 기울기 센서

IMU의 혁신: 사용자에게 맞추는 획기적인 첨단 기술은 사용자를 맞추지 않습니다.

최고 수준의 기술력과 최대의 유연성을 결합한 Contelec의 새로운 관성 측정 장치(IMU)는 새로운 기준을 제시합니다. 고도로 발전된 독창적인 차세대 알고리즘 덕분에 이 솔루션은 적용 분야에 필요한 구체적인 요구 사항에 정확히 맞춰 설계될 수 있습니다. 그 결과, 오류 없는 성능과 맞춤형 정밀도를 탁월한 가성비로 제공합니다.

Contelec의 장점

기존 IMU는 움직임, 진동 및 충격이 가해지면 장애가 발생합니다. Contelec의 IMU 기술은 이러한 조건을 위해 특별히 개발되어 역동적인 움직임 속에서도 안정적이고 정밀한 측정값을 제공합니다. 견고한 센서 기술과 조정 가능한 알고리즘을 통해 이 솔루션은 타협 없이 구체적인 적용 분야에 최적화될 수 있습니다.

엔지니어링 컨설팅

동적 조건에서도 신뢰할 수 있는 각도 및 기울기 측정

Contelec은 수십 년간 정밀하고 견고한 센서 솔루션으로 유명합니다. 새로운 IMU 기술을 통해 이 회사는 동적 적용 분야에서 각도 및 기울기 정보를 신뢰성 있게 측정할 수 있는 고성능 솔루션을 포트폴리오에 추가했습니다. 최신 센서 퓨전, 견고한 MEMS 기술 및 적용 분야별로 최적화 가능한 알고리즘을 통해 엄격한 작동 조건에서도 안정적인 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

기존 IMU 시스템의 과제

많은 산업용 적용 분야에서 센서에 강한 가속도, 진동 또는 기계적 충격이 가해집니다. 동시에 기계와 설비는 지속적으로 움직이는 상태에 있는 경우가 많습니다. 이는 기존 IMU 시스템에 있어 상당한 도전 과제입니다.

가속도는 종종 겉보기 기울기 변화로 해석되어 불안정한 각도 값을 초래합니다. 또한 많은 시스템은 센서 바이어스를 재설정하기 위해 정기적인 정지 단계가 필요합니다. 이러한 기준이 없으면 드리프트가 지속적으로 증가합니다. 또한 내장된 가열 소자나 민감한 MEMS 구조로 인한 예열 시간 역시 산업용 적용 분야에서의 활용성을 제한할 수 있습니다.

동적 보정된 기울기 및 각도 측정

Contelec의 차세대 IMU 기술은 이러한 동적 작동 조건을 위해 특별히 개발되었습니다. 최신 알고리즘이 가속도와 회전 운동을 실시간으로 보상합니다. 가속도 및 회전 성분은 모델 기반 평가를 통해 정확히 가중치 처리되므로, 움직이는 중에도 안정적이고 정밀한 각도 및 기울기 값을 얻을 수 있습니다.

또 다른 장점은 지속적인 움직임 중에도 안정적인 센서 퓨전이 가능하다는 점입니다. 바이어스 및 시스템 매개변수는 정지 단계 없이도 지속적으로 안정화됩니다. 따라서 이 IMU는 기계가 지속적으로 가동되는 적용 분야에 특히 적합합니다.

환경적 영향에 대한 내구성

산업용 적용 분야는 기계적 부하와 온도 안정성 측면에서 센서에 높은 요구 사항을 부과합니다.

Contelec의 IMU는 능동형 가열 장치 없이 작동하며, 내장된 온도 보상 기능 덕분에 전원을 켠 직후 바로 사용할 수 있습니다. 전체 지정 온도 범위에서 안정적인 측정 매개변수가 보장됩니다.

기계적 하중 또한 확실하게 제어됩니다. 신호 처리는 진동 성분을 억제하도록 특별히 설계되어, 심한 진동 하에서도 안정적인 각도 및 기울기 값을 제공합니다. 동시에 최대 15g의 기계적 충격 이벤트를 능동적으로 측정하고 처리할 수 있습니다.

모든 적용 분야를 위한 최적화된 성능

다양한 적용 분야 분야는 동적 범위, 안정성 및 노이즈 특성에 대해 서로 다른 요구 사항을 제시합니다. 따라서 표준화된 필터 설정은 항상 타협점을 찾아야 합니다.

차세대 Contelec IMU에서는 필터 대역폭, 가중치 및 동적 모델을 적용 분야 분야에 맞게 조정할 수 있습니다. 이를 통해 각 적용 분야 분야의 실제 움직임 프로파일에 맞춰 성능을 구체적으로 최적화할 수 있습니다.

구조적 측면에서도 Contelec은 견고한 기술을 채택하고 있습니다. 사용된 MEMS 센서는 밀폐형 웨이퍼 레벨 캡슐화와 최적화된 3D 구조 기하학을 갖추고 있습니다. 이를 통해 접착성 효과가 최소화되고, 이른바 점착(스틱션) 현상의 위험이 구조적으로 크게 감소합니다.

각도 및 기울기 값의 내부 계산을 위해 알고리즘은 견고한 수학적 표현을 사용합니다. 이를 통해 내부 계산 모델에서 짐벌 잠금 현상이 배제되며, 전체 동작 범위에서 안정적인 계산이 보장됩니다.

 

Contelec IMU의 주요 장점

  • 정지 상태가 아니라 주행 중에도 신뢰할 수 있는 경사각 데이터
  • 지속적인 진동에서도 안정적인 신호
  • 원시 데이터가 아닌, 바로 사용할 수 있는 각도 값 출력: 센서 내부에서 센서 퓨전을 수행하며 CANopen 또는 CAN J1939로 연결
  • 고객의 장비와 운동 프로파일에 맞게 조정하는 알고리즘
  • 40 × 26 × 10 mm부터 시작하는 하우징 크기

자주 묻는 질문

IMU도 요각(Yaw)을 제공합니까?

요레이트(°/s)는 측정되어 출력됩니다. 반면 절대 요각은 관성 데이터만으로는 산출할 수 없습니다. 피치와 롤은 중력이 기준으로 작용하므로 장기적으로 안정적이지만, 수직축에는 이 기준이 존재하지 않기 때문입니다. 요레이트로부터는 짧은 시간 범위의 상대적인 각도 변화를 얻을 수 있으며, 절대 요각을 얻으려면 외부 각도 기준이 필요합니다. 당사는 지자기 센서를 의도적으로 탑재하지 않습니다. 금속 및 모터 환경에서는 신뢰할 수 없는 값을 출력하기 때문입니다.

이 기준은 당사가 제공해 드립니다. 각도 센서와 IMU를 동일한 CAN 버스(CANopen 또는 CAN J1939)에 연결하고, 측정된 회전각도를 고객 사양에 맞추어 IMU의 센서 퓨전에 통합합니다. 이를 통해 피치, 롤, 요각을 절대값으로, 드리프트 없이 하나의 시스템에서 얻으실 수 있습니다.

각도 센서와 비교했을 때 IMU의 장점은 무엇인가요?

  • 더 쉬운 장착
  • 각도 센서를 사용할 수 없는 위치에도 장착 가능

IMU를 원하는 방향으로 장착할 수 있나요?

예. 장착 방향은 파라미터를 통해 자유롭게 설정할 수 있습니다.

Contelec IMU에는 어떤 인터페이스가 있나요?

CANopen, CAN J1939

피치와 롤 출력 범위는 왜 ±70°로 제한되나요?

±70°는 센서 자체의 한계가 아니라, 피치(Pitch)와 롤(Roll) 각도를 안정적이고 신뢰성 있게 출력하기 위해 정의된 동작 범위입니다.

IMU 내부에서는 자세를 3차원 회전으로 계산합니다. 이러한 제한은 자세를 오일러 각으로 출력할 때, 즉 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)를 각각 별도로 표현하는 과정에서 발생합니다.

±90°에 가까워지면 오일러 각에서 특이점이 발생하며, 이를 짐벌 락(Gimbal Lock)이라고 합니다. 이 영역에서는 롤과 요를 더 이상 명확하게 구분할 수 없습니다.

더 큰 기울기 범위가 필요한 애플리케이션의 경우, 다른 각도 정의 방식이나 애플리케이션에 특화된 평가 방법을 사용할 수 있습니다.

Contelec IMU는 온도 보상을 위해 히터가 필요한가요?

아니요. 온도 보상은 추가 히터 없이 이루어지므로 수분간의 예열 시간이 필요하지 않습니다. 당사의 IMU는 전원을 켠 직후 바로 측정할 수 있습니다.

IMU는 정지 구간 없이 장시간 지속적으로 움직일 때 안정성 문제가 발생하나요?

많은 IMU 알고리즘은 드리프트를 보정하기 위해 정지 구간이 필요합니다. 당사의 알고리즘은 정지 구간 없이도 안정성을 유지할 수 있습니다.

진동이 기울기 각도에 영향을 주나요?

진동은 IMU에 의해 감지되지만, 내부 알고리즘을 통해 출력되는 기울기 각도에 미치는 영향은 크게 줄어듭니다.

Contelec IMU는 동적 조건에서도 신뢰성 있게 측정할 수 있나요?

예. 움직임으로 인한 영향은 알고리즘을 통해 대부분 보정됩니다. 특별한 동적 요구사항이 있는 경우에는 고객의 애플리케이션에 맞게 알고리즘을 개별적으로 조정할 수 있습니다.

고객이 알고리즘을 설정할 수 있나요?

알고리즘은 각 애플리케이션의 요구사항에 맞게 Contelec에서 조정할 수 있습니다.

왜 작은 IMU가 큰 IMU보다 더 견고할 수 있나요?

  • 더 높은 집적도
  • 충격을 받는 면적이 더 작음

IMU는 충격에 얼마나 민감한가요?

IMU의 충격 민감도는 충격의 크기, 충격 지속 시간, 충격 횟수 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 당사의 시험에서는 IMU에 400 g의 충격을 최대 700회 가했습니다.

당사의 IMU 알고리즘을 귀사의 시스템 아키텍처에 통합하는 방법에 대해 자세히 알고 싶으십니까?

당사 전문가가 고객의 애플리케이션에 최적화된 설계를 기꺼이 지원해 드립니다.

엔지니어링 컨설팅