上海潤欣科技股份有限公司創研社

導語：FSP200是一款6軸慣性測量單元處理器，提供航向和方向輸出。它執行加速度計和陀螺儀傳感器的融合處理，輸出穩定和準確的航向和方向，FSP200適用于機器人產品，如消費類地板清潔產品、花園和草坪機器人、泳池清潔工以及酒店和醫療市場中使用的助理機器人。

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和研發應用測試流程。

FSP200模組工廠校準流程

簡單校準系統包括單組夾具、電機、電機驅動器、起始位置傳感器，電機按鈕板和電源控制箱，如圖1所示。

圖1

開始校準前，還要確保FSP200簡單校準系統處于水平狀態，如圖2所示。

圖2

1：開始校準:按下CAL Button：

綠色發光二極管開始閃爍，表示模塊處于“校準”模式。

2：校準運動（將電機轉動180度）：

按下電機按鈕板上的S2(綠色按鈕) 電機會逆時針移動180度 ，繼續下一步之前，等待電機轉動180度。

3：完成校準：

再次按CAL按鈕，結束“校準”模式。校準結果看紅綠發光二極管顯示狀態：如果模塊通過校準，綠色發光二極管將變為綠色；如果模塊校準失敗，紅色發光二極管將變為紅色。

4：驗證校準功能：

按下FSP200夾具板上的rsT按鈕，確保顯示屏顯示模塊的航向(應接近0.00度)，按下電機按鈕板上的S3按鈕(藍色按鈕) ，將電機順時針移動180度，等待電機停止，查看顯示屏。驗證航向讀數應該在180+/-0.45°(179.55至180.45°)。

如圖3所示：

圖3

校準不成功：

如果在校準過程中的任何時候，“結果”紅色發光二極管亮起，則有失敗。

如果“結果”指示燈沒有亮起，則可能是連接問題或電源問題。

如果驗證步驟顯示的值超出了規定的可接受范圍，則模塊校準失敗。

如果出現任何這些故障，則從夾具中取出模塊并安裝回到夾具上，再試一次。

如果故障重復出現，則模塊是壞的；如果模塊通過，那么模塊是好的。

研發應用測試流程舉例

為了讓掃地機器人導航達成最佳性能效果，我們模塊除了在工廠進行傳感器本身的尺度誤差校準外，在實際應用研發初期我們還需要做大量減少誤差的測試工作：通過適當實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。

航向誤差估計值會因為時間長短的不同造成變化，短期內因為陀螺儀尺度（或靈敏度）誤差、而長期則因為陀螺儀偏移量（ZRO﹐ 零速率偏移量）。它可以從以下計算得知：

航向誤差估計值 = 尺度誤差 x 未消除旋轉 + 零速率偏移量 x 時間

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），硬件設計的時候最好兼容這三種接口模式，方便切換測試。

圖4

掃地機量產使用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后，接串口到PC,使用motionStudio2打開查看RVC 數據，不過這個數據一直在變化，所以最好是通過一般的串口工具來記錄最開始和轉180度后轉回0度（共計360度）的這個終點的值，然后打開LOG把兩個十六進制的數據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。

（最后的數據 - 最開始的數據一般復位后都是0）/180 < 25%，就是校準比較好的模塊。

2：挑出目測模塊誤差最小的模塊5到10片，放置掃地機上，打膠固定，RVC模式上電，同時掃地機充電半小時，充電完成后，復位模塊，保存模塊自學習當前溫度模式。如果一個模塊充電后不關電，可以不用復位直接在掃地機上跑。進行下一步測試。

3：把掃地機搬到場地，標記開始位置，模塊上電等待2秒，同時模塊連接電腦，使用motionStudio2打開查看RVC 實時數據，讓掃地機開始走工字線20分鐘后停止，搬回開始記錄位置，查看RAW角度，計算20分鐘平均誤差。然后復位模塊，保存剛才20分鐘模塊學習的數據。如圖5：

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圖 5

4：把學習后的模塊的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入掃地機清掃測試階段，再進行模塊一致性測試，高低溫測試，判斷模塊整體效果，隨溫度變化動態校準效果。

2）HOST 采用互動軟件測試流程如下：

1: 拿到工廠校準后的模塊后，研發開始需要把FSP200設置為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靜止2到3分鐘的LOG.BIN數據，掃地機軟件需要設置原地靜止只開啟最大的風機和滾刷動作，分析LOG.BIN數據是為了判斷后續HOST端軟件設置多少時間來執行動態校準命令。

2：Host向FSP200發出的設備預期運動的通知有四種： 0是傳感器集線器假定的初始狀態，1 是靜止無振動，2 是靜止風機滾刷振動， 3是正常清掃。每切換一種狀態將對應的狀態命令發給FSP200,并且讀取FSP200的反饋信息來判斷是否執行動態校準指令。軟件設置好以后，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內固定，打開電腦開啟ftdi_binary_logger_RVC_Debug軟件獲取掃地機從開始到清掃區域結束的實施運動數據，自動保存為LOG.BIN文件，通過LOG.BIN文件來分析HOST端的互動軟件設置是否正確。

3：如果互動軟件設置正確后，把FSP200 RVC-DEBUG模式切換為RVC PS0=0，PS1=1模式，進行多臺機器清掃測試，記錄機器運行1個小時位置角度誤差，誤差越小說明模塊性能越好，再進行模塊一致性測試，高低溫測試，判斷模塊整體效果，隨溫度變化動態校準效果。