基于MEMS陀螺仪的轨迹球研究.pdf

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1、2012年第31卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)79基于MEMS陀螺仪的轨迹球研究赵文宏，徐乐俊，宋闯，王章权。，陈程远，周海军(1．浙江工业大学机械工程学院。浙江杭州310014；2．浙江丽水学院计算机与信息工程学院，浙江丽水323000；3．浙江树人大学信息科技学院，浙江杭州310015)摘要：为解决精密球体在研磨过程中的研磨轨迹无法测量等问题，将MEMS陀螺仪测量角速度技术应用到球体研磨轨迹的测量中，研究并实现了一种基于MEMS三轴陀螺仪和STM32微控制器的轨迹测量系统。介绍了ITGS200三轴陀螺仪的特点

2、、原理以及轨迹测量系统方案设计；分析了温度影响陀螺仪零偏的机理，基于最小二乘法原理，建立了零偏补偿模型，有效地提高零偏稳定性，满足了工程需要。进行轨迹测量系统的双自转研磨实验，结果表明：双自转研磨方式研磨均匀性较好。关键词：MEMS陀螺仪；零偏；最小二乘法；研磨均匀性中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2012)05-0079-03ResearchoftrackballbasedonMEMSgyroZHAOWen．hong，XULe—jun，SONGChuang。，WANGZhang—quart。，CHENCheng—yuan，ZHOUHai-ju

3、n(1．SchoolofMechanicalEngineering，ZheiiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China；2．CollegeofComputerandInformationEngineering，LishuiUniversity，Lishui323000，China；3．InstituteofInformationScience，ZhejiangShurenUniversity，Hangzhou310015，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemofthelappingtra

4、cecan’tbemeasuredontheball，MEMSgyroisapplied，atracemeasurementsystembasedon3-axisMEMSgyroandmicro—controllerSTM32isproposed．TheprincipleoftheITG3200andthetracemeasurementsystemschemeisintroduced．Theinfluenceoftemperaturevariationonthezero—offsetofsiliconmicromachinedgyroisanalyzed．Acompensati

5、onmodelisconstructedbasedonleastsquaremethod，zero—offsetstabilityissignificantlyenhanced．Thedualrotationlappingexperimentiscarriedout．Theexperimentalresuhsshowthatthelappinguniformityofdualrotationlappingcanbeeventlydistributedonthebal1．Keywords：MEMSgyro；zero—offset；leastsquaremethod；lappingu

6、niformity0引言析，可以得出双自转研磨方式研磨均匀性程度。众所周知，精密球作为精密仪器中的一个重要元件，在1工作原理精密工程领域占有一个重要地位。随着许多专家学者提出陀螺仪是测量运动物体相对惯性空间绕其输入轴角运了很多新的加工工艺和研磨方式，精密球的加工与制作技术动的惯性传感器，可以通过测量得到角速度，对角速度进行近几年取得了飞速发展。浙江工业大学超精密加工研究团积分得到运动载体在一瞬间相对某一基准的角位置信队提出一种新型的研磨方式——双自转研磨方式，该研息。运用这一原理，可以由陀螺仪输出角速度，通过积磨方式在理论上能够提高研磨均匀性，能够实现对球坯的高分而得到轨迹球相对

7、于初始定坐标系的3个姿态角：航向效研磨。然而还尚未有检测装置用来检测精密球在研磨过角、俯仰角和倾斜角。得到轨迹球的姿态角后就可以完成程中的运行轨迹，未能给出研磨轨迹均匀性的定量评价。由载体坐标系到初始定坐标系的转换，如图l所示。MEMS陀螺仪能测得载体的转动角速率，通过公式解算，从而获得载体的姿态信息。本研究基于MEMS陀螺仪由轨迹球坐标系0到初始定坐标系OXYZ的变的这一特性设计了一种检测装置，通过误差补偿使系统零换可以经过绕z，y，三个坐标轴依次旋转OL，卢，来完成偏处在合理