Il giorno domenica 6 novembre 2016 21:36:02 UTC+1, Elio Fabri ha scritto:
> Franco ha scritto:
> > Le prime piattaforme "fisse" con accelerometri e virometri usavano i
> > "giroscopi" ottici basati su effetto Sagnac: 1500m di fibra ottica
> > avvolta su una bobina.
>
> In effetti quando ho letto la parola "virometri", che mi riusciva
> nuova, ho subito pensato ai "ring laser" in uso diversi anni fa.
> Li conoscevo per averci fatto qualche studio con Picasso una trentina
> di anni fa, come esempi di interfermoetri in moto.
> Era un problema che aveva suscitato un po' di discussione a quei tempi.
>
> > Poi sono arrivati i virometri allo stato solido, praticamente tutti
> > basati sull'effetto Coriolis, trovi qualcosa qui
> > https://en.wikipedia.org/wiki/Vibrating_structure_gyroscope.
> > L'idea base e` di fare vibrare una massa da cui si ha la velocita` v.
> > Se la massa che vibra viene fatta ruotare con velocita` w non
> > parallela a v nasce una forza di Coriolis che deforma la massa o che
> > applica una forza sui suoi vincoli. Misurando la deformazione o la
> > forza si ottiene la misura di w.
> Ho capito l'idea base, ma mi rimane un dubbio.
> Com'è possibile raggiungere la precisione e riproducibilità
> necessarie?
> Evidentemente si può, altrimenti non li userebbero :-) ma a naso
> (grossolanamente) mi sembrerebbe problematico.
> Ne sai qualcosa?
>
>
> --
> Elio Fabri
>
> Fr
Ti posso dire le mie esperienze anche se non sono aggiornatissime.
Intanto mettiamoci d'accordo sui termini: per giroscopio, in inglese
gyro, intendiamo un sensore che misura la velocità angolare rispetto
ad un asse, indipendentemente dal principio fisico di funzionamento
che puo' essere ottico, a massa vibrante o a rotazione o altro.
Per accelerometro intendiamo un sensore in grado di misurare l'accelerazione
lungo un asse, compresa un'accelerazione costante come quella di
gravità (è una precisazione importante perché esistono sensori insensibili
alla componente continua, usati per misure di vibrazioni, chiamati
ugualmente accelerometri).
Per una IMU è inutile parlare di sensori MEMS. Nonostante gli enormi
miglioramenti rispetto ai primi dispositivi, la precisione dei sensori
MEMS è ancora lontanissima da quella necessaria per una IMU utile
alla navigazione inerziale. Si tratta di integrare nel tempo la velocità
di rotazione e integrare due volte l'accelerazione. In questo modo anche piccolissimi errori portano in breve tempo a enormi errori della posizione.
Una decina di anni fa io ho lavorato su IMU aerospaziali usando
accelerometri QFlex e giroscopi Honeywell che all'epoca erano
il miglior compromesso tra costi e prestazioni. Intendiamoci, sto
parlando di sensori che comunque costicchiavano: 10 mila $ un
accelerometro e 20 mila $ un giroscopio. Quindi una IMU montava
90 mila $ solo di sensori, esclusa l'elettronica.
Io, oltre a progettare l'elettronica, avevo il noiosissimo compito
della calibrazione. Prima di costruire un meccanismo che traslava e
ruotava con precisione la base su cui era fissata la IMU,
testavo gli accelerometri usando l'accelerazione di gravità. Invece
per i giroscopi sfruttavo la rotazione terrestre allineando la IMU
secondo i vari assi.
Questo puo' dare un'idea della sensibilità e precisione fornita da
quei giroscopi. Alla fine abbiamo verificato che l'errore della IMU
nella navigazione inerziale di un'ora era di circa un km come posizione
e di qualche primo come direzione.
Da notare che la presenza di un campo gravitazionale noto, come
avviene nell'ambiente terrestre o nello spazio in prossimità
di un corpo celeste, richiede opportune correzioni ma non
influisce significativamente sulla precisione. In altre parole,
nel caso di un atterraggio, grazie alla IMU una sonda conosce
relativamente bene la propria velocità, posizione e orientamento
anche senza il supporto di altri strumenti (radar, sensori stellari,
magnetometri, ecc.) che ovviamente contribuiscono alla precisione
complessiva.
Ovvio che se un accelerometro o un giroscopio vanno in overrange e
chi ha scritto il software non ha previsto in questo caso di
invalidare i dati, le conseguenze sono catastrofiche.
Received on Tue Nov 08 2016 - 18:15:24 CET