Caratterizzazione e compensazione delle non-idealità di un accelerometro MEMS all'interno di un'unità di misura inerziale (IMU)

Ciocia, Cecilia (2021) Caratterizzazione e compensazione delle non-idealità di un accelerometro MEMS all'interno di un'unità di misura inerziale (IMU). [Laurea magistrale], Università di Bologna, Corso di Studio in Ingegneria biomedica [LM-DM270] - Cesena
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Abstract

In ambito clinico, il motion capture è la registrazione del movimento del corpo umano per l’analisi e la valutazione funzionale dei pazienti. Il suo obiettivo è quello di misurare in modo oggettivo il movimento assoluto e relativo dei segmenti corporei rispetto ad un sistema di riferimento definito. Una delle tecniche più adottate per attuare ciò è affidata all’IMU (Inertial Measurement Unit) e, volendo ottenere il massimo delle sue prestazioni, risulta rilevante il peso delle non-idealità dei relativi sensori MEMS (MicroElectro Mechanical Systems): accelerometri, giroscopi, magnetometri. Tale lavoro di tesi è rivolto allo studio delle non-idealità, riscontrate sull’accelerometro LIS344ALH (STMicroelectronics), utilizzato all’interno di un’IMU commerciale sviluppata dall’azienda MediCon Ingegneria s.r.l. di Budrio (BO). In particolare, sono state individuate e caratterizzate la deriva del segnale in condizioni statiche e la sovraelongazione per il ritorno a regime al termine di un movimento. Perciò il sensore MEMS è stato isolato dalla sensor fusion e valutato singolarmente, realizzando un sistema embedded: l’accelerometro analogico è stato collegato via hardware all’evaluation board STM3210E-EVAL, con un microcontrollore STM32, basato su core ARM Cortex-M3, il cui software è stato codificato in linguaggio C, attraverso l’ambiente di sviluppo mVision Kiel MDK. Si è poi impostato un set-up di acquisizioni di breve e lunga durata, al fine di comparare l’accelerometro nei due sistemi a disposizione: l’IMU e la board sviluppata. Inoltre, nel Dipartimento dell’Ingegneria dell’Energia Elettrica e dell’Informazione “Guglielmo Marconi” (DEI) di Bologna, è stato utilizzato un braccio robotico. I dati relativi alle prove acquisite sono stati elaborati mediante MatLab e sono state identificate le possibili azioni correttive da implementare in hardware e firmware per ottimizzare le prestazioni.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea magistrale)
Autore della tesi
Ciocia, Cecilia
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
IMU,accelerometro,MEMS,non-idealità,deriva,sovraelongazione,caratterizzazione,sistema embedded,MCU,Hardware,Firmware,compensazione,Matlab
Data di discussione della Tesi
1 Ottobre 2021
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