The invention discloses a high precision plane partition positioning device based on MPU6050, which includes the following contents: setting up a specific positioning device, including a suspension drive, a carbon tube, a sensor MPU6050 and so on, and building a mathematical model. After obtaining the mathematical model, the positioning plane is divided into 4 intervals to solve the dead angle problem. The angular velocity and acceleration information are obtained through the sensor MPU6050, and the roll angle and yaw angle are solved by using the known four element algorithm. After the angle value is obtained, the location of the locating point is determined, and then the dip angle of the positioning point is normalized to the interval one by normalization algorithm. Finally, the polar coordinates of the location of the location point are calculated by the solution formula obtained from the previous mathematical modeling, and a single location is completed. The device can be used as feedback link for plane positioning in process control, and can also be used as a new handwriting input tool.
【技术实现步骤摘要】
一种基于MPU6050的高精度平面分区间定位装置
本专利技术属于过程控制平面定位领域,尤其涉及一种基于MPU6050的高精度平面分区间定位装置。
技术介绍
随着现代自动化科技的发展,传统工业正逐步向自动化工业转型,其生产水平正不断提高,平面定位技术已经成为工业产品生产与开发过程中的一个举足轻重的关键技术,其广泛应用于工业生产的过程控制中,其中包括机床定位、计算机硬盘定位系统、纺织业、自动焊锡等。平面定位还可以作为很多数码设备的控制端,包括遥控器,鼠标等。目前,国内在平面定位技术的研究上还存在许多不足,包括定位系统的体积过大、结构过于复杂、价格过于昂贵等问题,这使得平面定位装置的推广受到了极大的限制。而使用MPU6050作为状态传感器所搭建的平面定位装置能够提供精确的定位信息,具有结构简单、价格便宜、定位精确及开发推广等优势,能够将其作为大部分平面控制系统的一个闭环反馈环节,比如机器手。另一方面,作为数码设置的控制输入端,该平面定位装置也可以设计为一种新的电子手写输入工具。
技术实现思路
本专利技术使用MPU6050三轴加速度陀螺仪作为姿态传感器,利用卡尔曼滤波处理采集的数据,在特定的装置上,通过建立空间几何模型并对模型进行几何运算以及区间划分,设计一种高精度的平面定位装置。本专利技术所采取的技术方案如下:(1)搭建机械结构。如图1所示,该平面定位装置采用万向节将一根硬质碳素管与悬挂固定点连接在一起。在碳素管上任意位置安装一个MPU6050传感器,传感器平面与定位平面保持平行。在碳素管末端安装低功率红点激光笔,其投射点作为定位点的标识,投射点投射于定位平面上,通 ...
【技术保护点】
1.一种基于MPU6050的高精度平面分区间定位装置,其特征在于该装置包括一下步骤:(1)搭建机械结构,建立数学模型;(2)进行区间划分,解决定位模型中的死角问题;(3)判定定位点所在区间算法;(4)定位点归一化并计算定位点坐标值。
【技术特征摘要】
1.一种基于MPU6050的高精度平面分区间定位装置,其特征在于该装置包括一下步骤:(1)搭建机械结构,建立数学模型;(2)进行区间划分,解决定位模型中的死角问题;(3)判定定位点所在区间算法;(4)定位点归一化并计算定位点坐标值。2.根据权利要求1所述的定位装置,其特征在于,所述步骤(1)搭建机械结构,建立数学模型,具体是:该系统转置结构与数学模型如图1,2所示,其中∠OAB与∠OAC为MPU6050输入量经四元数解算后的姿态角。直线AO为固定值(实际悬挂点到地面的高度)。则在△AOB中,有OB=AO×tan(∠OAB),在三角形AOC中,有OC=AO×tan(∠OAC),由于OB=CD,故有则得出∠DOC=arctan(DC/OC),由此便得出点D的极坐标(OD,∠DOC)。将以上过程总结为式1式2:θ=arctan(tanx/tany)(1)其中,(ρ,θ)为定位点的极坐标值,L为悬挂点到定位平面垂直距离,x为俯仰角,y为横滚角。再根据定位点所在的区间i,最终得出的定位值为(i,ρ,θ)。3.根据权利要求1所述的定位装置,其特征在于,所述步骤(2)进行区间划分,解决定位模型中的死角问题,具体是:把整个平面区域划分为四个部分,并在极坐标值中引入一个新的变量i来表示定位点所在区间,此时平面中某一点的定位坐标为(i,ρ,θ),其中-45°<θ<45°。如图3(a)所示,在该定位平面上设定两个0°线,一个为系统的0°线,一个为定位区间极坐标的0°线。由步骤一推导可以精确地计算出-45°至45°范围内所有点的定位值,...
【专利技术属性】
技术研发人员:吴卓铤,王秀敏,李君,
申请(专利权)人:中国计量大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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