慣性測量單元的應(yīng)用已從工地?cái)U(kuò)展到農(nóng)田

　　農(nóng)機(jī)設(shè)備操作人員在操作農(nóng)業(yè)設(shè)備時(shí)常因丘陵地帶表面的松軟土層而面臨傾翻的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，農(nóng)業(yè)工作者們需要優(yōu)化谷物的出產(chǎn)量，但是操作農(nóng)用機(jī)具的人為失誤，也會(huì)使這一愿望成為泡影。提高安全性和谷物產(chǎn)出的需要，一直是農(nóng)業(yè)人員關(guān)心的頭等大事。作為設(shè)備電子控制系統(tǒng)一部分的6自由度 (6DOF) 慣性測量單元 (IMU)，其應(yīng)用范圍現(xiàn)已開始從建筑工程設(shè)備擴(kuò)展到農(nóng)用設(shè)備。

　　慣性測量單元采用多個(gè)加速度計(jì)和陀螺儀，提供精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)、定位及導(dǎo)航傳感，通過測量平移(向上/向下、向左/向右、向前/向后)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(俯仰、橫搖、偏航)，改進(jìn)了設(shè)備的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)。這些測量提供的設(shè)備數(shù)據(jù)十分關(guān)鍵，能夠支持精準(zhǔn)控制農(nóng)用設(shè)備的性能。慣性測量單元的優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化為了更高的設(shè)備準(zhǔn)確性、安全性和穩(wěn)定性，并改善了操作人員的生產(chǎn)率。

　　將6DOF IMU與農(nóng)機(jī)的設(shè)備控制模塊整合到一起來測量設(shè)備的運(yùn)動(dòng)，有助于將之前人工操作的過程自動(dòng)化控制，具體應(yīng)用有：自動(dòng)調(diào)整收割機(jī)機(jī)頭葉片或拖拉機(jī)播種頭的水平度，使谷物產(chǎn)出最大化并改善性能。

　　關(guān)鍵的安全應(yīng)用

　　在生命安全應(yīng)用中，6DOF IMU用于保證穩(wěn)定性、預(yù)防翻車及進(jìn)行方向盤控制。傳感器廠商能夠提供與傳感器裝置配合使用所需的所有類型的信號(hào)調(diào)節(jié)。

　　IMU可提供駕駛/運(yùn)動(dòng)控制，幫助穩(wěn)定駕駛室，尤其是在不平整的場地上防止過度振動(dòng)和位移，以免傾翻。該單元可帶來以下雙重好處：1.減少振動(dòng)和機(jī)械應(yīng)力，提高駕駛員的安全性，延長車輛的使用壽命;2.在丘陵地帶等不平整表面上給予抓地力，減少駕駛員的錯(cuò)誤。

　　IMU通過將滾動(dòng)、前傾和搖擺數(shù)據(jù)與GPS結(jié)合運(yùn)用，可預(yù)防車輛在坡上側(cè)翻，同時(shí)提供翻車數(shù)據(jù)，協(xié)助轉(zhuǎn)向控制應(yīng)用。

　　谷物產(chǎn)出最大化

　　農(nóng)業(yè)工作者通常必須注意田地的地形，舉例來說，如果他們想要沿山坡向上或向下耕種，就必須人工調(diào)整農(nóng)用機(jī)械，以適應(yīng)不平整的地表。

　　IMU在六個(gè)方向上進(jìn)行感應(yīng)，測量農(nóng)用機(jī)械機(jī)身的運(yùn)動(dòng)。它測量機(jī)身是向左還是向右旋轉(zhuǎn)，俯仰的角度有多大(向上或向下)，是旋轉(zhuǎn)、搖擺還是發(fā)生傾翻。這種運(yùn)動(dòng)感應(yīng)除能夠優(yōu)化機(jī)械性能，還使駕駛員不必再持續(xù)大幅和小幅調(diào)整設(shè)備，從而把疲勞感降到最低，有效地協(xié)助駕駛員的工作。此外，使用IMU，即便技術(shù)不夠嫻熟的駕駛員也能運(yùn)行設(shè)備。

　　選擇運(yùn)動(dòng)傳感器

　　選擇IMU時(shí)，農(nóng)用設(shè)備廠商應(yīng)關(guān)注多種設(shè)計(jì)特性，包括較大的工作溫度范圍、耐用性、穩(wěn)定性、集成簡易性及測量精確度。

　　傳感器應(yīng)具備堅(jiān)固的殼體，保護(hù)其不受灰塵、臟污、石頭、高壓水、高濕度和化學(xué)物質(zhì)等苛刻環(huán)境條件的侵害。較大工作溫度范圍有助傳感器耐受極端溫度，防止設(shè)備故障。另外，傳感器殼體的防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP67和IP69K，以提供額外的環(huán)境保護(hù)，同時(shí)它還應(yīng)具備抗電磁干擾 (EMI) 性和電磁兼容性 (EMC) 等級(jí)，以防止受到無線射頻的影響。

　　IMU應(yīng)達(dá)到SAE J1939中關(guān)于重型道路車輛上電子部件間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的要求，支持傳感器的輸出與車輛的電子控制裝置 (ECU) 通信。

　　盡管對(duì)于農(nóng)用設(shè)備應(yīng)用，使用加速度計(jì)或陀螺儀是比使用IMU成本更低的方案，但這需要大量的預(yù)先設(shè)計(jì)工作。一般而言，如果將加速度計(jì)或陀螺儀集成到車輛的ECU中，工程師必須設(shè)計(jì)保護(hù)設(shè)備的箱體，研究并確定處理隨溫度變化而發(fā)生位移的方法，找出將其整合到ECU中及將傳感器連接到車輛控制系統(tǒng)的最佳方式。

　　IMU的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是易于集成。通過一件設(shè)備提供6DOF運(yùn)動(dòng)感應(yīng)，大大減少了設(shè)計(jì)者將傳感器裝置集成到車輛控制系統(tǒng)中所需的時(shí)間。此外，它還可提供精準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)感應(yīng)數(shù)據(jù)，保障設(shè)備操作人員的安全，降低設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。