6轴传感器模组-FSP200 校准和测试介绍

上海润欣科技股份有限公司创研社

导语：FSP200是一款6轴惯性测量单元处理器，提供航向和方向输出。它执行加速度计和陀螺仪传感器的融合处理，输出稳定和准确的航向和方向，FSP200适用于机器人产品，如消费类地板清洁产品、花园和草坪机器人、泳池清洁工以及酒店和医疗市场中使用的助理机器人。

这里我们来介绍上海润欣科技制作的FSP200传感器模组工厂出厂校准和研发应用测试流程。

FSP200模组工厂校准流程

简单校准系统包括单组夹具、电机、电机驱动器、起始位置传感器，电机按钮板和电源控制箱，如图1所示。

图1

开始校准前，还要确保FSP200简单校准系统处于水平状态，如图2所示。

图2

1：开始校准:按下CAL Button：

绿色发光二极管开始闪烁，表示模块处于“校准”模式。

2：校准运动（将电机转动180度）：

按下电机按钮板上的S2(绿色按钮) 电机会逆时针移动180度 ，继续下一步之前，等待电机转动180度。

3：完成校准：

再次按CAL按钮，结束“校准”模式。校准结果看红绿发光二极管显示状态：如果模块通过校准，绿色发光二极管将变为绿色；如果模块校准失败，红色发光二极管将变为红色。

4：验证校准功能：

按下FSP200夹具板上的rsT按钮，确保显示屏显示模块的航向(应接近0.00度)，按下电机按钮板上的S3按钮(蓝色按钮) ，将电机顺时针移动180度，等待电机停止，查看显示屏。验证航向读数应该在180+/-0.45°(179.55至180.45°)。

如图3所示：

图3

校准不成功：

如果在校准过程中的任何时候，“结果”红色发光二极管亮起，则有失败。

如果“结果”指示灯没有亮起，则可能是连接问题或电源问题。

如果验证步骤显示的值超出了规定的可接受范围，则模块校准失败。

如果出现任何这些故障，则从夹具中取出模块并安装回到夹具上，再试一次。

如果故障重复出现，则模块是坏的；如果模块通过，那么模块是好的。

研发应用测试流程举例

为了让扫地机器人导航达成最佳性能效果，我们模块除了在工厂进行传感器本身的尺度误差校准外，在实际应用研发初期我们还需要做大量减少误差的测试工作：通过适当实施推荐的操作以最大限度地减少误差来源，可以改善航向误差估计。

航向误差估计值会因为时间长短的不同造成变化，短期内因为陀螺仪尺度（或灵敏度）误差、而长期则因为陀螺仪偏移量（ZRO﹐ 零速率偏移量）。它可以从以下计算得知：

航向误差估计值 = 尺度误差 x 未消除旋转 + 零速率偏移量 x 时间

FSP200 提供三种接口：uart-RVC（PS0=0，PS1=1 如图4），UART-SHTP（PS0=1,PS1=0），UART-RVC –DEBUG（PS0=0, PS1=0），硬件设计的时候最好兼容这三种接口模式，方便切换测试。

图4

扫地机量产使用UART-RVC模式，测试模块性能的方式有互动软件测试和非互动测试。如下介绍改善ZRO的两种测试流程：

1）HOST 不采用互动软件测试流程如下：

1: FSP200RVC模式在测试架上面完成校准后，接串口到PC,使用motionStudio2打开查看RVC 数据，不过这个数据一直在变化，所以最好是通过一般的串口工具来记录最开始和转180度后转回0度（共计360度）的这个终点的值，然后打开LOG把两个十六进制的数据RAW的值取出来 除以180度，得到百分比小于25%则满足要求，越小越好。

（最后的数据 - 最开始的数据一般复位后都是0）/180 < 25%，就是校准比较好的模块。

2：挑出目测模块误差最小的模块5到10片，放置扫地机上，打胶固定，RVC模式上电，同时扫地机充电半小时，充电完成后，复位模块，保存模块自学习当前温度模式。如果一个模块充电后不关电，可以不用复位直接在扫地机上跑。进行下一步测试。

3：把扫地机搬到场地，标记开始位置，模块上电等待2秒，同时模块连接电脑，使用motionStudio2打开查看RVC 实时数据，让扫地机开始走工字线20分钟后停止，搬回开始记录位置，查看RAW角度，计算20分钟平均误差。然后复位模块，保存刚才20分钟模块学习的数据。如图5：

                  

图 5

4：把学习后的模块的PS1,PS0改成SHTP模式，连接电脑，Run “sh2_ftdi_logger.exe test.dsf --raw --calibrated --uncalibrated --mode=all” ?，把DSF文件取出来分析查看DCD实际测试模块误差情况。

5：把模块编号，记录误差，把模块改成RVC模式，误差越小说明模块性能越好，挑出性能好的模块进入扫地机清扫测试阶段，再进行模块一致性测试，高低温测试，判断模块整体效果，随温度变化动态校准效果。

2）HOST 采用互动软件测试流程如下：

1: 拿到工厂校准后的模块后，研发开始需要把FSP200设置为RVC_Debug PS0=0,PS1=0模式。

通过PC软件ftdi_binary_logger_RVC_Debug，连接模块串口获取扫地机静止2到3分钟的LOG.BIN数据，扫地机软件需要设置原地静止只开启最大的风机和滚刷动作，分析LOG.BIN数据是为了判断后续HOST端软件设置多少时间来执行动态校准命令。

2：Host向FSP200发出的设备预期运动的通知有四种： 0是传感器集线器假定的初始状态，1 是静止无振动，2 是静止风机滚刷振动， 3是正常清扫。每切换一种状态将对应的状态命令发给FSP200,并且读取FSP200的反馈信息来判断是否执行动态校准指令。软件设置好以后，将FSP200模块飞线（VCC,GND,RX,TX）出来接PC串口，需要注意的是模块需要装入机内固定，打开电脑开启ftdi_binary_logger_RVC_Debug软件获取扫地机从开始到清扫区域结束的实施运动数据，自动保存为LOG.BIN文件，通过LOG.BIN文件来分析HOST端的互动软件设置是否正确。

3：如果互动软件设置正确后，把FSP200 RVC-DEBUG模式切换为RVC PS0=0，PS1=1模式，进行多台机器清扫测试，记录机器运行1个小时位置角度误差，误差越小说明模块性能越好，再进行模块一致性测试，高低温测试，判断模块整体效果，随温度变化动态校准效果。