Centrales IMU - Unités de Mesures Inertielles

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Qu’est qu’une IMU ?

L'appellation IMU signifie Inertial Measurement Unit en anglais ce qui correspond à Unité de Mesure Inertielle en français. 

Il s’agit d’un système composé d’accéléromètres et de gyroscopes triaxiaux.

On parle ainsi d’une centrale à « 6 degrés de libertés ».

Certaines IMU sont également composées d’un filtre de Kalman, qui est un algorithme de fusion de données.

On peut également avoir un enregistreur de données interne pour les applications embarquées.

Quelles sont les dimensions d’une Unité de Mesure Inertielle ?

La taille d’une centrale IMU peut varier selon les fabricants.

L’unité étant directement fixée sur l’élément mobile à étudier, les solutions miniatures sont privilégiées.

Dans la gamme Alliantech, les IMU ont des dimensions de 4x4x2 cm avec une masse inférieure à 20 grammes.

A quoi sert une Unité de Mesure Inertielle ?

Une IMU étant composée d’accéléromètres et de gyroscopes, on obtient ainsi l’accélération et la vitesse angulaire du mobile sur lequel elle est fixée. 

Certaines Unités de Mesure Inertielles (IMU) sont également dotées d’un filtre de Kalman. Il s’agit d’un algorithme de fusion de données. Via ce filtre, on va pouvoir obtenir des données calculées à partir des informations fournies par les capteurs, comme l’inclinaison du mobile ou les angles de roulis et tangage.

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Que peut-on mesurer avec une Unité de Mesure Inertielle ?

Une IMU permet de connaître l’accélération, la vitesse angulaire et éventuellement l’inclinaison via un filtre de Kalman.

Ainsi, on retrouve les IMU dans de nombreuses applications : 

Robotique : inclinaison de robots bipèdes / quadripèdes

Engins de chantiers  : angle de pelles mécaniques, compensation de terrain. 

Pour ces applications et également dans le domaine agricole, il existe des centrales durcies et étanches aux nettoyages à haute pression.

Maritime : stabilisation de bouées, de voiliers

Transport : connaître l’accélération et les angles dans l’automobile et le ferroviaire

Les IMU sont également utilisées dans l’aéronautique et le développement des drones.

Dans quelles conditions peut-on utiliser une Unité de Mesure Inertielle ?

La première condition à regarder est la température. Les IMU contiennent des composants électroniques, ils ne doivent pas être utilisés dans des environnements extrêmes. Généralement, la température d’utilisation se situe entre -40 et +85°C.

Pour les applications proches des limites d’utilisations de l’IMU ou avec des gradients importants (rapide modification de la température), il est important d’utiliser une IMU compensée en température. Ainsi, les résultats de mesures obtenus seront stables et ne seront pas impactés par le climat. 

L’humidité et les éventuelles projections d’eau sont un autre paramètre à prendre en compte. Certaines IMU sont conçues dans un boîtier durci et avec un indice de protection IP68/IP69K afin de les protéger des nettoyages à haute pression.

Comment fonctionne une Unité de Mesure Inertielle ?

On distinguera deux types d’IMU dans leur fonctionnement.

Les IMU analogiques

Pour chaque axe de mesure (3 accéléromètres et 3 gyroscopes), on obtient une sortie en tension proportionnelle au niveau mesuré.

Dans certains cas, ces systèmes disposent d’un enregistreur interne et d’une batterie pour les essais embarqués.

Les IMU numériques

Il s’agit de centrales à connecter à un PC ou microcontrôleur.

L’alimentation du système passe par l’USB et on lit les données de mesures directement sur le PC.

Certaines centrales peuvent également communiquer via le protocole CAN.