1. Giới thiệu cơ bản về Fiber Optic Gyroscope (FOG)
Fiber Optic Gyroscope (FOG) là một cảm biến chính xác cao đo tốc độ góc dựa trên hiệu ứng Sagnac.Khi kính quay, hai chùm ánh sáng đi theo hướng ngược lại bên trong vòng lặp sợi tạo ra một sự thay đổi pha tỷ lệ.FOG có thể đạt được đo lường xoay rất chính xác và ổn định.
Trong các ứng dụng thực tế, FOG chủ yếu được chia thành hai loại: FOG một trục và FOG ba trục.Một trục FOG phát hiện xoay chỉ trên một trục, trong khi FOG ba trục ghi lại dữ liệu quay 3D đầy đủ của trục X, Y và Z.
2. Một trục FOG
2.1 Mông trục đơn là gì
Máy quay quang sợi trục duy nhất là một mô hình FOG cơ bản chỉ đo tốc độ góc xung quanh một trục duy nhất (thường là trục Z).Nó được thiết kế cho các kịch bản cảm biến xoay đơn giản một hướng, cung cấp một giải pháp chi phí hiệu quả và nhẹ cho phát hiện chuyển động cơ bản.
2.2 Ưu điểm chính
-
Hiệu quả về chi phí: Thiết kế cấu trúc đơn giản làm giảm đáng kể chi phí sản xuất, với hiệu suất chi phí cao hơn.
-
Gắn gọn và nhẹ: Kích thước nhỏ hơn và trọng lượng nhẹ hơn, hoàn toàn phù hợp với các thiết bị với không gian lắp đặt và dung lượng tải hạn chế.
-
Tích hợp dễ dàng: Cấu trúc đơn giản và hiệu chuẩn thuận tiện, dễ dàng được nhúng vào các hệ thống cảm biến chuyển động cơ bản.
2.3 Ứng dụng điển hình
FOG trục đơn được sử dụng rộng rãi trong các kịch bản chỉ yêu cầu ổn định và phát hiện quay một chiều:
-
Hệ thống ổn định nền tảng xe và máy ảnh
-
Thiết bị ổn định quang học và bảo trì tư thế đạn
-
Máy cơ bản công nghiệp với yêu cầu theo dõi chuyển động một trục
3. 3 trục FOG
3.1 Mông ba trục là gì
Máy quay sợi quang ba trục tích hợp ba bộ các đơn vị cảm biến FOG độc lập. Nó có thể đồng thời đo tốc độ góc quay của trục X, Y và Z,đầu ra dữ liệu hoàn chỉnh về tư thế ba chiều, và hỗ trợ định hướng không gian đầy đủ và theo dõi chuyển động cho các tàu sân bay.
3.2 Ưu điểm chính
-
Nhận thức thái độ 3D đầy đủ: Khám phá tất cả các thay đổi vòng quay của thiết bị trong không gian, nhận ra việc theo dõi thái độ toàn diện.
-
Độ chính xác tổng thể cao hơn: Hỗ trợ đo chuyển động động học phức tạp và cung cấp dữ liệu chính xác cao liên tục và ổn định.
-
Độ linh hoạt mạnh mẽ: Có thể thích nghi với các kịch bản định vị phức tạp cao cấp dựa trên dữ liệu định vị 3D.
3.3 Ứng dụng điển hình
FOG ba trục là cảm biến cốt lõi cho định vị tự động chính xác cao, chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực cao cấp với các yêu cầu kiểm soát thái độ nghiêm ngặt:
-
Thiết bị hàng không vũ trụ và hệ thống điều khiển chuyến bay
-
Xe tự lái, máy bay không người lái và robot thông minh
-
Tàu biển và tàu ngầm dưới nước cho hàng hải độc lập lâu dài
-
Tự động hóa công nghiệp chính xác cao và điều khiển cánh tay robot tải trọng cao
4Sự khác biệt chính giữa một trục và ba trục FOG
|
Tính năng
|
Mờ một trục
|
Mông ba trục
|
|
Trục đo
|
Trục đơn (chủ yếu là trục Z)
|
Ba trục (X, Y, Z)
|
|
Chi phí
|
Chi phí thấp, hiệu suất chi phí cao
|
Chi phí cao hơn với cấu trúc cảm biến hoàn chỉnh
|
|
Kích thước & Trọng lượng
|
Nhỏ và nhẹ
|
Kích thước lớn hơn và trọng lượng nặng hơn
|
|
Hiệu suất chính xác
|
Đủ cho phép đo cơ bản một trục
|
Độ chính xác cao cho việc theo dõi thái độ 3D đầy đủ
|
|
Các kịch bản ứng dụng
|
Hệ thống ổn định đơn giản và chuyển động trục duy nhất
|
Các hệ thống phức tạp đòi hỏi vị trí và điều hướng 3D đầy đủ
|
|
Chuẩn đoán và bảo trì
|
Định chuẩn đơn giản và bảo trì dễ dàng
|
Quá trình hiệu chuẩn phức tạp với hiệu suất tổng thể tốt hơn
|
|
Sự hội nhập
|
Thích hợp cho các hệ thống cảm biến chuyển động cơ bản
|
Được thiết kế cho các hệ thống điều khiển hướng hoàn toàn hiệu suất cao
|
5Làm thế nào để chọn: Một trục hoặc ba trục FOG
5.1 Chọn FOG đơn trục nếu:
Khi chi phí, trọng lượng nhẹ và cài đặt đơn giản là ưu tiên hàng đầu,FOG trục đơn là sự lựa chọn phù hợp nhấtNó hoàn toàn đáp ứng nhu cầu làm việc của thiết bị công nghiệp cơ bản, ổn định quang học và hệ thống ổn định trục đơn của xe.
5.2 Chọn FOG ba trục nếu:
Thiết bị của bạn đòi hỏi hoàn chỉnh ba chiều kiểm soát vị trí không gian và tất cả các vòng quay theo dõi cho các kịch bản cao cấp như hàng không vũ trụ điều hướng, tự lái,điều hướng hàng hải và điều khiển robot chính xác cao cần dữ liệu định vị 3D thời gian thực và chính xác, FOG ba trục là không thể thiếu.
6Kết luận
Không có ưu thế tuyệt đối giữa FOG một trục và FOG ba trục.FOG trục duy nhất tập trung vào hiệu quả chi phí và thiết kế nhẹ cho các kịch bản công nghiệp và chiến thuật cơ bản. FOG ba trục tập trung vào cảm biến chính xác đầy đủ kích thước, phục vụ các lĩnh vực điều hướng cao cấp và điều khiển chính xác.Chọn hợp lý có thể tối đa hóa hiệu suất hệ thống trong khi kiểm soát chi phí, đạt được sự cân bằng tốt nhất về độ chính xác, độ tin cậy và tiết kiệm.
