上海潤欣科技股份有限公司創(chuàng)研社

導(dǎo)語：FSP200是一款6軸慣性測量單元處理器，提供航向和方向輸出。它執(zhí)行加速度計(jì)和陀螺儀傳感器的融合處理，輸出穩(wěn)定和準(zhǔn)確的航向和方向，F(xiàn)SP200適用于機(jī)器人產(chǎn)品，如消費(fèi)類地板清潔產(chǎn)品、花園和草坪機(jī)器人、泳池清潔工以及酒店和醫(yī)療市場中使用的助理機(jī)器人。

這里我們來介紹上海潤欣科技制作的FSP200傳感器模組工廠出廠校準(zhǔn)和研發(fā)應(yīng)用測試流程。

FSP200模組工廠校準(zhǔn)流程

簡單校準(zhǔn)系統(tǒng)包括單組夾具、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、起始位置傳感器，電機(jī)按鈕板和電源控制箱，如圖1所示。

圖1

開始校準(zhǔn)前，還要確保FSP200簡單校準(zhǔn)系統(tǒng)處于水平狀態(tài)，如圖2所示。

圖2

1：開始校準(zhǔn):按下CAL Button：

綠色發(fā)光二極管開始閃爍，表示模塊處于“校準(zhǔn)”模式。

2：校準(zhǔn)運(yùn)動（將電機(jī)轉(zhuǎn)動180度）：

按下電機(jī)按鈕板上的S2(綠色按鈕) 電機(jī)會逆時(shí)針移動180度 ，繼續(xù)下一步之前，等待電機(jī)轉(zhuǎn)動180度。

3：完成校準(zhǔn)：

再次按CAL按鈕，結(jié)束“校準(zhǔn)”模式。校準(zhǔn)結(jié)果看紅綠發(fā)光二極管顯示狀態(tài)：如果模塊通過校準(zhǔn)，綠色發(fā)光二極管將變?yōu)榫G色；如果模塊校準(zhǔn)失敗，紅色發(fā)光二極管將變?yōu)榧t色。

4：驗(yàn)證校準(zhǔn)功能：

按下FSP200夾具板上的rsT按鈕，確保顯示屏顯示模塊的航向(應(yīng)接近0.00度)，按下電機(jī)按鈕板上的S3按鈕(藍(lán)色按鈕) ，將電機(jī)順時(shí)針移動180度，等待電機(jī)停止，查看顯示屏。驗(yàn)證航向讀數(shù)應(yīng)該在180+/-0.45°(179.55至180.45°)。

如圖3所示：

圖3

校準(zhǔn)不成功：

如果在校準(zhǔn)過程中的任何時(shí)候，“結(jié)果”紅色發(fā)光二極管亮起，則有失敗。

如果“結(jié)果”指示燈沒有亮起，則可能是連接問題或電源問題。

如果驗(yàn)證步驟顯示的值超出了規(guī)定的可接受范圍，則模塊校準(zhǔn)失敗。

如果出現(xiàn)任何這些故障，則從夾具中取出模塊并安裝回到夾具上，再試一次。

如果故障重復(fù)出現(xiàn)，則模塊是壞的；如果模塊通過，那么模塊是好的。

研發(fā)應(yīng)用測試流程舉例

為了讓掃地機(jī)器人導(dǎo)航達(dá)成最佳性能效果，我們模塊除了在工廠進(jìn)行傳感器本身的尺度誤差校準(zhǔn)外，在實(shí)際應(yīng)用研發(fā)初期我們還需要做大量減少誤差的測試工作：通過適當(dāng)實(shí)施推薦的操作以最大限度地減少誤差來源，可以改善航向誤差估計(jì)。

航向誤差估計(jì)值會因?yàn)闀r(shí)間長短的不同造成變化，短期內(nèi)因?yàn)橥勇輧x尺度（或靈敏度）誤差、而長期則因?yàn)橥勇輧x偏移量（ZRO﹐ 零速率偏移量）。它可以從以下計(jì)算得知：

航向誤差估計(jì)值 = 尺度誤差 x 未消除旋轉(zhuǎn) + 零速率偏移量 x 時(shí)間

FSP200 提供三種接口：uart-RVC（PS0=0，PS1=1 如圖4），UART-SHTP（PS0=1,PS1=0），UART-RVC –DEBUG（PS0=0, PS1=0），硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候最好兼容這三種接口模式，方便切換測試。

圖4

掃地機(jī)量產(chǎn)使用UART-RVC模式，測試模塊性能的方式有互動軟件測試和非互動測試。如下介紹改善ZRO的兩種測試流程：

1）HOST 不采用互動軟件測試流程如下：

1: FSP200RVC模式在測試架上面完成校準(zhǔn)后，接串口到PC,使用motionStudio2打開查看RVC 數(shù)據(jù)，不過這個(gè)數(shù)據(jù)一直在變化，所以最好是通過一般的串口工具來記錄最開始和轉(zhuǎn)180度后轉(zhuǎn)回0度（共計(jì)360度）的這個(gè)終點(diǎn)的值，然后打開LOG把兩個(gè)十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)RAW的值取出來 除以180度，得到百分比小于25%則滿足要求，越小越好。

（最后的數(shù)據(jù) - 最開始的數(shù)據(jù)一般復(fù)位后都是0）/180 < 25%，就是校準(zhǔn)比較好的模塊。

2：挑出目測模塊誤差最小的模塊5到10片，放置掃地機(jī)上，打膠固定，RVC模式上電，同時(shí)掃地機(jī)充電半小時(shí)，充電完成后，復(fù)位模塊，保存模塊自學(xué)習(xí)當(dāng)前溫度模式。如果一個(gè)模塊充電后不關(guān)電，可以不用復(fù)位直接在掃地機(jī)上跑。進(jìn)行下一步測試。

3：把掃地機(jī)搬到場地，標(biāo)記開始位置，模塊上電等待2秒，同時(shí)模塊連接電腦，使用motionStudio2打開查看RVC 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，讓掃地機(jī)開始走工字線20分鐘后停止，搬回開始記錄位置，查看RAW角度，計(jì)算20分鐘平均誤差。然后復(fù)位模塊，保存剛才20分鐘模塊學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)。如圖5：

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圖 5

4：把學(xué)習(xí)后的模塊的PS1,PS0改成SHTP模式，連接電腦，Run “sh2_ftdi_logger.exe test.dsf --raw --calibrated --uncalibrated --mode=all” ?，把DSF文件取出來分析查看DCD實(shí)際測試模塊誤差情況。

5：把模塊編號，記錄誤差，把模塊改成RVC模式，誤差越小說明模塊性能越好，挑出性能好的模塊進(jìn)入掃地機(jī)清掃測試階段，再進(jìn)行模塊一致性測試，高低溫測試，判斷模塊整體效果，隨溫度變化動態(tài)校準(zhǔn)效果。

2）HOST 采用互動軟件測試流程如下：

1: 拿到工廠校準(zhǔn)后的模塊后，研發(fā)開始需要把FSP200設(shè)置為RVC_Debug PS0=0,PS1=0模式。

通過PC軟件ftdi_binary_logger_RVC_Debug，連接模塊串口獲取掃地機(jī)靜止2到3分鐘的LOG.BIN數(shù)據(jù)，掃地機(jī)軟件需要設(shè)置原地靜止只開啟最大的風(fēng)機(jī)和滾刷動作，分析LOG.BIN數(shù)據(jù)是為了判斷后續(xù)HOST端軟件設(shè)置多少時(shí)間來執(zhí)行動態(tài)校準(zhǔn)命令。

2：Host向FSP200發(fā)出的設(shè)備預(yù)期運(yùn)動的通知有四種： 0是傳感器集線器假定的初始狀態(tài)，1 是靜止無振動，2 是靜止風(fēng)機(jī)滾刷振動， 3是正常清掃。每切換一種狀態(tài)將對應(yīng)的狀態(tài)命令發(fā)給FSP200,并且讀取FSP200的反饋信息來判斷是否執(zhí)行動態(tài)校準(zhǔn)指令。軟件設(shè)置好以后，將FSP200模塊飛線（VCC,GND,RX,TX）出來接PC串口，需要注意的是模塊需要裝入機(jī)內(nèi)固定，打開電腦開啟ftdi_binary_logger_RVC_Debug軟件獲取掃地機(jī)從開始到清掃區(qū)域結(jié)束的實(shí)施運(yùn)動數(shù)據(jù)，自動保存為LOG.BIN文件，通過LOG.BIN文件來分析HOST端的互動軟件設(shè)置是否正確。

3：如果互動軟件設(shè)置正確后，把FSP200 RVC-DEBUG模式切換為RVC PS0=0，PS1=1模式，進(jìn)行多臺機(jī)器清掃測試，記錄機(jī)器運(yùn)行1個(gè)小時(shí)位置角度誤差，誤差越小說明模塊性能越好，再進(jìn)行模塊一致性測試，高低溫測試，判斷模塊整體效果，隨溫度變化動態(tài)校準(zhǔn)效果。