Sviluppo e validazione di un software per il controllo di un sistema automatizzato per la calibrazione di sensori inerziali

Lo sviluppo tecnologico di sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) ha rivoluzionato l’industria della sensoristica inerziale, rendendo possibile la produzione di grandi quantità ad un costo contenuto e consentendo l’impiego di unità di misurazione inerziali (IMU) per il mercato di massa. Attualmente però questi dispositivi non raggiungono un livello di accuratezza nella misurazione comparabile con quelli di alta gamma; necessitano infatti di una minuziosa procedura di calibrazione per poter ottenere prestazioni migliori. L’obiettivo di questa tesi è stato sviluppare un software per comandare un braccio robotico che consente e rende automatico il processo di calibrazione degli accelerometri e giroscopi di unità di misurazione inerziali (IMU). Sono stati inoltre sviluppati ed ottimizzati opportuni algoritmi di calibrazione che consentono di calcolare le relative matrici di calibrazione ed i vettori degli offset. In LabView®, è stata implementata una macchina a stati che consente di disporre il sensore nelle posizioni facenti parte del ‘Test Statico delle Sei Facce’. Con tale metodo, di volta in volta, viene allineato ciascun asse sensibile dell’IMU al vettore gravità e vengono acquisiti i segnali per un paio di minuti. Una volta acquisiti i dati l’algoritmo processa le informazioni e ricava la matrice di calibrazione per il fondoscala impostato. Basandosi su queste misurazioni, i parametri ottimali per la caratterizzazione del modello d’errore del sensore sono stati calcolati utilizzando la stima ai minimi quadrati. La procedura è stata validata calibrando diverse tipologie di sensori e valutandone le prestazioni pre-calibrazioni e post-calibrazioni.