[发明专利]基于MEMS惯性传感器模组的工业手环

说明书

本发明涉及一种基于MEMS惯性传感器模组的工业手环，其包括手环体，在手环体内设有MEMS惯性传感器模组，MEMS惯性传感器模组包括MEMS惯性传感器以及与所述MEMS惯性传感器电连接的微处理器，MEMS惯性传感器能实时采集手环体对应的加速度、角速度以及磁场数据，并将所采集的加速度、角速度以及地磁场数据传输至微处理器内；微处理器根据接收的加速度、角速度以及磁场数据进行姿态解算得到动作姿态角，并根据得到的动作姿态角识别确定的操作动作，当所述识别确定的操作动作与微处理器内预设的规范动作不一致时，微处理器能输出提示报警信息。本发明能对工业装配流水线上的装配动作进行有效检测与识别，从而能有效监测流水线工人的操作状态。

技术领域

本发明涉及一种手环，尤其是一种基于MEMS惯性传感器模组的工业手环，属于工业手环的技术领域。

背景技术

发动机是汽车领域技术最密集的关键部件，在汽车发动机装配过程中，由于被装配零件的多样性、工艺的繁琐性，汽车发动机装配线就显得尤为重要。汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程，每个工位之间是流水线生产，因此，每个环节的控制都必须具备高可靠性和一定的灵敏度，才能保证生产的连续性和稳定性。

目前，装配线普遍采用现场总线控制方式，通过现场分布I/O统一控制装配线的运行及完成各工位间的通讯。组建现场信息监控系统采用以太网等方式，完成装配线上的信息采集、排产下达、工位监控及装配提示等功能。在现在的发动机装配线中，发动机装配无法完全靠机器完成，所以装配工位上每个工位安装一个零件，流水线式完成发动机零件安装。每个工位负责安装相应的零件和工序。由于每个工位的操作过程都需要很严谨的按照安装说明进行，按照现有的工作方式，无法有效检测工人操作规范性和正确性。

发明内容

本发明的目的是克服现有装配生产线中存在的不足，提供一种基于MEMS惯性传感器模组的工业手环，其能对工业装配流水线上的装配动作进行有效检测与识别，从而能有效监测流水线的操作状态。

按照本发明提供的技术方案，所述基于MEMS惯性传感器模组的工业手环，包括用于佩戴于手腕部的手环体，在手环体内设有MEMS惯性传感器模组，所述MEMS惯性传感器模组包括MEMS惯性传感器以及与所述MEMS惯性传感器电连接的微处理器，MEMS惯性传感器能实时采集手环体对应的加速度、角速度以及磁场数据，并将所采集的加速度、角速度以及地磁场数据传输至微处理器内；

微处理器根据接收的加速度、角速度以及磁场数据进行姿态解算得到动作姿态角，并根据得到的动作姿态角识别确定的操作动作，当所述识别确定的操作动作与微处理器内预设的规范动作不一致时，微处理器能输出提示报警信息。

微处理器根据加速度、角速度以及磁场数据得到动作姿态角的具体包括如下步骤：

步骤S1、根据静态加速度值确定初始姿态角，并根据初始姿态角确定初始四元数；

步骤2、利用采集的角速度采用插值方式更新四元数，具体插值更新方法为

其中，q₀为插值前的四元数，q₁为待插入的四元数，q为更新后的四元数，t为插值系数；η为由插值前的四元数q₀与待插入的四元数q₁确定的系数；

步骤3、根据更新后的四元数q确定解算姿态角，并利用磁场数据对解算姿态角进行校正，以得到动作姿态角。

步骤2中，利用角速度得到待插入的四元数q₁的过程包括如下步骤：

步骤2.1、利用采集的角速度分别得到翻滚角、俯仰角以及航向角，