CN102565456A - 校准装置、校准方法和电子设备的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种校准装置，其具备：固定电子设备(2)的保持架、以第一旋转轴为中心而使保持架旋转的第一电动机、以与第一旋转轴正交的第二旋转轴为中心而使保持架旋转的第二电动机、把保持架围绕第二旋转轴的旋转位置限制在基准位置与从该基准位置旋转90度的正交位置之间的挡块，在固定有电子设备(2)的保持架围绕第二旋转轴的旋转位置分别处于基准位置的状态和处于正交位置的状态下，第一电动机使保持架以规定的转速旋转。

Description

校准装置、校准方法和电子设备的制造方法

技术领域

本发明涉及在检测转速的传感器校准所使用的校准装置、该传感器的校准方法和利用该校准方法的电子设备的制造方法。

背景技术

便携式电话和家庭用游戏机的操纵器等具备检测转速的传感器(陀螺传感器等)的各种电子设备被提案。根据该电子设备，在使用者进行使电子设备的方向变化等动作时，能够使用传感器的输出来检测其动作。

这种传感器由于每个传感器的个体差异而其输出特性不同。因此，对于内置有传感器的每个电子设备在工厂发货时等要进行检查传感器输出特性的校准。具体说就是，例如在检测把相互正交的三个基准轴的每个作为中心的旋转的角速度的三轴陀螺传感器的情况下，把这些每个基准轴作为中心而使电子设备以一定的转速旋转，取得这时的陀螺传感器输出值来进行校准。为了进行该校准而提供有保持电子设备并能够使以一定速度旋转的校准装置(例如参照非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：1573P Series Three-Axis Position and Rate Table System、[online]、2010年、[2010年10月25日检索]互联网<http://www.ideal-aerosmith.com/motion/1573P.aspx>

发明内容

发明所要解决的技术问题

上述的校准装置在仅具备有一个能够使电子设备以一定的转速旋转的电动机的情况下，为了对传感器的多个基准轴的每个进行校准，就需要过以下的顺序进行测定。即，为了使由电动机驱动旋转的旋转轴和传感器的多个基准轴的每个一致，一边将电子设备固定在校准装置时的朝向进行变化，一边多次反复进行测定。但是，这样地一次一次地将电子设备重新固定在校准装置上并且多次进行测定的技术方案十分费事。另一方面，如非专利文献1那样，校准装置准备多个能够使电子设备以一定的转速旋转的电动机的情况下，只要按照使传感器的多个基准轴与校准装置的多个旋转轴一致的方向来把电子设备向校准装置固定，就能够在以后不重新固定电子设备地把多个旋转轴的每个作为中心来使电子设备以一定的转速旋转，进行校准。但能够高精度实现这样在一定转速下的旋转控制的电动机比不进行这样控制的电动机价格高，且有成为大型的倾向，因此，准备多个这样的电动机就会招致校准装置的制造成本增大和装置的大型化等。

本发明是考虑了上述实情而开发的，其目的之一在于提供一种传感器的校准装置、传感器的校准方法和使用该校准方法的电子设备的制造方法，使能够实现在一定转速下的旋转控制的电动机数量比检测传感器转速的基准轴的数量减少，而且能够以多个基准轴的每个作为旋转中心来使电子设备以一定速度旋转。

本发明的校准装置为了检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器的校准，而使具备有该传感器的电子设备旋转，其中，具备：固定所述电子设备的保持架、以规定的第一旋转轴为中心而使所述保持架以规定的转速旋转的第一电动机、以与所述第一旋转轴正交的第二旋转轴为中心而使所述保持架以规定的转速旋转的第二电动机、把所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置限制在第二旋转轴基准位置与从该第二旋转轴基准位置旋转90度的第二旋转轴正交位置之间的第二旋转轴挡块，在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置分别处于所述第二旋转轴基准位置的状态和处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，所述第一电动机使所述保持架以所述规定的转速旋转。

所述校准装置也可以还具备：以与所述第二旋转轴正交的第三旋转轴为中心而使所述保持架以规定的转速旋转的第三电动机、把所述保持架围绕所述第三旋转轴的旋转位置限制在第三旋转轴基准位置与从该第三旋转轴基准位置旋转90度的第三旋转轴正交位置之间的第三旋转轴挡块，在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第三旋转轴的旋转位置分别处于所述第三旋转轴基准位置的状态和处于所述第三旋转轴正交位置的状态下，所述第一电动机使所述保持架以所述规定的转速旋转。

所述校准装置也可以还具备锁定控制部，其在所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置分别处于所述第二旋转轴基准位置和所述第二旋转轴正交位置的状态下，使所述保持架不围绕所述第二旋转轴旋转而被固定。

所述校准装置中，也可以所述电子设备还具备检测向相互正交的三个旋转轴的每个施加的重力加速度大小的加速度传感器，所述第一电动机在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴基准位置的状态下，把所述保持架围绕所述第一旋转轴的旋转位置定位在所述三个基准轴中的两个基准轴的每个与垂直方向一致的方向，而且在所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，把所述保持架围绕所述第一旋转轴的旋转位置定位在除了所述三个基准轴中的所述两个基准轴之外的一个基准轴与垂直方向一致的方向。

本发明的校准方法是使用使电子设备以相互正交的第一旋转轴和第二旋转轴为中心旋转的校准装置的所述传感器的校准方法，所述电子设备具备检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器，其中，包括：第一步骤，其在所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于规定的第二旋转轴基准位置的状态下，使所述保持架围绕所述第一旋转轴以规定的转速旋转并取得该旋转中的所述传感器的输出值；第二步骤，其把所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置定位在从所述第二旋转轴基准位置旋转90度的第二旋转轴正交位置；第三步骤，其在所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，使所述保持架围绕所述第一旋转轴以所述规定的转速旋转并取得该旋转中的所述传感器的输出值；第四步骤，其使用在所述第一步骤和所述第三步骤取得的所述传感器输出值来计算所述传感器的校准数据。

本发明电子设备的制造方法是具备检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器的电子设备的制造方法，其中，包括把所述校准方法计算的校准数据向所述电子设备具备的非易失性存储器写入的步骤。

附图说明

图1是表示本发明实施例的校准装置作为校准对象的电子设备外观一例的立体图；

图2是表示本发明实施例的校准装置外观的立体图；

图3是表示台架单元结构的立体图；

图4是表示台架和底座轴固定部结构的分解立体图；

图5A是表示在底座轴旋转位置处于基准位置的状态下定位块与挡块位置关系的俯视图；

图5B是表示在底座轴旋转位置处于正交位置的状态下定位块与挡块位置关系的俯视图；

图6A是说明锁定控制部动作的图；

图6B是说明锁定控制部动作的图；

图7是表示倾斜轴旋转部和倾斜轴固定部结构的分解立体图；

图8是说明辊轴旋转位置定位方法的图；

图9A是表示闸室关闭状态的图；

图9B是表示闸室打开状态的图；

图10A是表示闸室打开时杠杆臂位置的图；

图10B是表示闸室关闭时杠杆臂位置的图；

图11是说明陀螺传感器的校准次序的图；

图12A是表示电子设备的Y轴与辊轴一致状态的图；

图12B是表示电子设备的Z轴与辊轴一致状态的图；

图13是说明加速度传感器的校准次序的图；

图14A是说明把陀螺传感器和加速度传感器这两者的校准进行一次时的次序的图；

图14B是说明把陀螺传感器和加速度传感器这两者的校准进行一次时的次序的图。

具体实施方式

以下按照附图详细说明本发明的实施例。

图1是表示本发明一实施例的校准装置1作为校准对象的电子设备2外观一例的立体图。本实施例中，电子设备2内置有陀螺传感器3和加速度传感器4，校准装置1一边使电子设备2的姿势变化一边取得陀螺传感器3和加速度传感器4的校准所需要的传感器输出值。在此作为一例而设定电子设备2是家庭用游戏机的操纵器，但并不限定于此，例如也可以是携带型游戏机和便携式电话等内置有检测该机器姿势和运动的传感器的各种机器。

陀螺传感器3是检测电子设备2转速的传感器的一种。本实施例中，陀螺传感器3被设定为是三轴陀螺传感器。即，陀螺传感器3检测把相互正交的三个基准轴的每个作为旋转中心的旋转的角速度，并输出表示其检测结果的三个输出值。

加速度传感器4是检测电子设备2所产生的加速度的传感器。加速度传感器4通过检测重力加速度而具有检测电子设备2相对垂直方向倾斜的传感器的功能。本实施例中，加速度传感器4被设定为是三轴加速度传感器。即，加速度传感器4检测在与相互正交的三个基准轴的每个平行的方向产生的加速度的大小，并输出表示其检测结果的三个输出值。

本实施例中，把陀螺传感器3的三个基准轴与加速度传感器4的三个基准轴设定为相互一致。具体说就是，把陀螺传感器3和加速度传感器4这样地配置在电子设备2的框体内：使其所有的基准轴在电子设备2的高度方向(以下定为X轴方向)、宽度方向(以下定为Y轴方向)、纵深方向(以下定为Z轴方向)一致。

图2是表示校准装置1外观的立体图。如该图所示，校准装置1包括：固定有电子设备2的台架单元10、主轴电动机11、机械连接器12、驱动电路13、回转式编码器14、支承部15、闸室16、导轨17、杠杆臂18。且校准装置1与控制其动作的控制装置5连接。

主轴电动机11以规定的旋转轴(以下叫做辊轴R)为中心来进行使台架单元10整体旋转的驱动控制。该主轴电动机11例如是步进电动机和AC伺服电动机、DC伺服电动机等，其旋转轴经由机械连接器12而与台架单元10连结。主轴电动机11根据驱动电路13输出的驱动信号而使台架单元10以一定的转速旋转来进行等速旋转控制。且主轴电动机11根据驱动电路13输出的驱动信号而使台架单元10的围绕辊轴R的旋转位置(以下叫做辊轴旋转位置)对准规定位置地进行定位控制。校准装置1把辊轴R设置成与水平面平行。

驱动电路13根据来自控制装置5的控制信号而向主轴电动机11、后述的底座轴电动机30和后述的倾斜轴电动机40输出控制信号，以驱动每个电动机。

回转式编码器14实时地计量由主轴电动机11进行的台架单元10围绕辊轴R的旋转角和转速。通过把回转式编码器14的计量结果向驱动电路13反馈，则驱动电路13能够高精度进行主轴电动机11的使台架单元10以一定转速旋转的等速旋转控制和使台架单元10的旋转位置对准任意位置的定位控制。

支承部15从连接有主轴电动机11侧的相反侧能够旋转地支承台架单元10。如后述那样，在支承部15设置有通孔15a。

由闸室16、导轨17和杠杆臂18构成安全机构。关于该安全机构的详细情况则后述。

控制装置5例如是电脑等信息处理装置，按照存储在其存储器的控制程序来实行校准处理。具体说就是，在实行校准时控制装置5把指示使电子设备2旋转的动作的控制信号向校准装置1的驱动电路13输出。关于控制装置5对于校准装置1的控制内容则后述。

控制装置5通过有线或无线而能够通信地与电子设备2连接，在校准实行中，从电子设备2取得陀螺传感器3和加速度传感器4各自输出的检测结果。且使用取得的检测结果值来计算用于校正这些传感器输出值的校正参数，进行把计算的校正参数向电子设备2内的非易失性存储器写入的处理。

接着说明台架单元10的结构。如图3所示，台架单元10包括：台架(保持架)20、保持部件21、底座轴固定部22、内侧臂23、倾斜轴旋转部24、倾斜轴固定部25、外侧臂26。

台架20是圆盘状的形状，在进行校准时，经由保持部件21而把电子设备2固定在该台架20。且台架20以规定的旋转轴(以下叫做底座轴P)为中心对于底座轴固定部22相对旋转。本实施例中，底座轴P与台架20的上面正交，是通过台架20上面的中心的旋转轴。

底座轴固定部22的形状比台架20大一圈的圆盘状，经由内侧臂23而被固定在倾斜轴旋转部24。倾斜轴旋转部24与台架20等同样地是圆盘状，以与底座轴P正交的旋转轴(以下叫做倾斜轴T)为中心对于倾斜轴固定部25能够相对旋转。随着该旋转而台架20也以倾斜轴T为中心旋转。倾斜轴T是与台架20的上面平行方向的旋转轴。

且倾斜轴固定部25与两根外侧臂26连接，在一个外侧臂26安装有机械连接器12。由此，主轴电动机11能够以上述的辊轴R为中心使台架单元10整体旋转。辊轴R是与倾斜轴T正交的旋转轴。由于主轴电动机11使台架单元10整体旋转而台架20也以辊轴R为中心旋转。

即由台架单元10和主轴电动机11构成三轴万向架，由此，校准装置1以底座轴P、倾斜轴T、辊轴R的每个作为旋转中心而能够使被固定在台架20的电子设备2旋转。如图2和图3所示，本实施例中在台架20的上面与水平面平行的状态下，底座轴P、倾斜轴T、辊轴R相互正交，底座轴P成为沿垂直方向的方向，倾斜轴T和辊轴R成为与水平面平行的方向。

且本实施例中，以底座轴P为旋转中心的台架20的旋转被限制在90度的范围。更具体说就是，台架20的围绕底座轴P的旋转位置(以下叫做底座轴旋转位置)以规定位置作为0度，则被限制在从这里向规定方向旋转90度位置的范围。以下说明能够进行该限制的台架20和底座轴固定部22的结构。

图4是表示台架20和底座轴固定部22结构的分解立体图。如该图所示，在底座轴固定部22的中心近旁配置有底座轴电动机30，利用其驱动力而使被配置在底座轴固定部22中心位置的旋转轴30a旋转。通过把该旋转轴30a的旋转向台架20传递，而使台架20以底座轴P为旋转中心对于底座轴固定部22相对旋转。

在台架20的底面(即，与底座轴固定部22相对的面)沿其外周而突出设置有两个定位块(以下叫做第一底座轴定位块31和第二底座轴定位块32)。这些定位块31和32从台架20的中心看而成90度角度地沿台架20的外周仅离开1/4周地配置。在每个定位块31和32设置有凹锥形状的键槽31b和32b。在台架20的底面还突出设置有被检测体33。

另一方面，在底座轴固定部22的上面(即，与台架20相对的面)沿其外周而突出设置有两个挡块(以下叫做第一底座轴挡块34和第二底座轴挡块35)。这些挡块34和35沿底座轴固定部22的外周而从底座轴固定部22的中心看大致成180度角度地配置。沿底座轴固定部22的外周而在挡块34与35的中间位置(即与第一底座轴挡块34和第二底座轴挡块35这两者成90度角度的位置)配置有锁定控制部36。锁定控制部36包括有：凸锥形状的键36a和驱动键36a的锁定电动机36b。在底座轴固定部22的上面配置有光断续器37和38。光断续器37和38被配置成从底座轴固定部22的中心看成90度的角度，在使被检测体33移动到各自的检测位置时，检测其存在。

依据以上的结构，台架20能够围绕底座轴P旋转的范围被限制在从0度到90度的范围。具体说就是，当利用底座轴电动机30而使台架20从上方看顺时针持续旋转时，第一底座轴定位块31的面31a与第一底座轴挡块34抵接，使台架20达到不能顺时针过度旋转的状态。以下把成为该状态时的台架20的底座轴旋转位置叫做底座轴P基准位置。在该状态下，被检测体33移动到光断续器37的检测位置。图5A是表示在台架20的底座轴旋转位置处于基准位置的状态下，定位块31和32与挡块34和35位置关系的俯视图。在此，为了明确两者的位置关系，把配置在台架20底面侧的定位块31、32和被检测体33用实线表示。

从该底座轴P的基准位置当利用底座轴电动机30而使台架20从上方看逆时针持续旋转时，在台架20旋转了90度处，第二底座轴定位块32的面32a与第二底座轴挡块35抵接，使台架20达到不能逆时针过度旋转的状态。以下把成为该状态时的台架20的底座轴旋转位置叫做底座轴P正交位置。在该状态下，被检测体33移动到光断续器38的检测位置。图5B是表示在台架20的底座轴旋转位置处于正交位置的状态下定位块31和32与挡块34和35位置关系的俯视图。与图5A同样地在该图中，把实际配置在台架20底面侧的定位块31、32和被检测体33用实线表示。

如以上，通过由第一底座轴挡块34和第二底座轴挡块35来限制台架20的旋转，使台架20的底座轴旋转位置被机械地限制在该基准位置与正交位置之间，使台架20不能在超过它的范围围绕底座轴P旋转。

本实施例中，校准的各传感器输出值的取得仅在台架20的底座轴旋转位置处于基准位置和正交位置的某一个的状态下进行。即，在校准中，台架20的底座轴旋转位置处于基准位置和正交位置之间状态的陀螺传感器3和加速度传感器4的输出值不被校准所使用。因此，不需要进行如下所述的控制：由底座轴电动机30控制使台架20的旋转位置高精度定位或使台架20围绕底座轴P等速旋转。由此，本实施例的校准装置1中就不需要作为底座轴电动机30而采用大型的伺服电动机等，不需要为了高精度检测围绕底座轴P的旋转量和转速而配置回转式编码器等。

但本实施例也需要把台架20的底座轴旋转位置高精度定位在0度(基准位置)和90度(正交位置)。该定位精度取决于机械加工的精度，但如以下说明的那样，通过锁定控制部36对台架20进行锁定控制，即使是通常的机械加工精度，也能够进行例如角度误差0.001度以下的足够高精度的定位控制。

具体说就是，在台架20的底座轴旋转位置处于基准位置的状态(即，第一底座轴定位块31与第一底座轴挡块34抵接的状态)下，第二底座轴定位块32位于在与锁定控制部36对应的位置。当光断续器37检测到该状态，则进行锁定电动机36b把键36a按压出的驱动控制。由此，使键36a与设置在第二底座轴定位块32的键槽32b嵌合，限制台架20围绕底座轴P的旋转。图6A和图6B是说明锁定控制部36动作的图，图6A表示键36a向键槽32b嵌合前的状态(即，台架20没被固定的状态)，图6B表示键36a向键槽32b嵌合而台架20被固定的状态。且键36a被弹簧(未图示)向与键槽32b嵌合的方向施力，由此，使键36a和键槽32b没有松动地嵌合。

在台架20的底座轴旋转位置处于正交位置的状态(即，第二底座轴定位块32与第二底座轴挡块35抵接的状态)下，第一底座轴定位块31位于在与锁定控制部36对应的位置。与基准位置的定位情况同样地，当光断续器38检测到该状态，则进行锁定电动机36b把键36a与设置在第一底座轴定位块31的键槽31b嵌合的控制。

这样，在台架20的底座轴旋转位置分别处于基准位置的状态和处于正交位置的状态中，通过锁定控制部36把台架20锁定而能够抑制台架20的摇动，能够把台架20的底座轴旋转位置高精度地定位在基准位置和正交位置。且本实施例在沿底座轴固定部22的外周三个部位配置有滚柱39a、39b、39c，这些滚柱39a、39b、39c按压台架20的侧面。由此，更加能够抑制台架20的摇动。

与底座轴P同样地，以倾斜轴T作为旋转中心的台架20的旋转也被限制在90度的范围。更具体说就是，台架20的围绕倾斜轴T的旋转位置(以下叫做倾斜轴旋转位置)以规定位置作为0度，则被限制在从这里向规定方向旋转90度位置的范围。为了实现该限制，倾斜轴旋转部24具备有与台架20、倾斜轴固定部25具备有与底座轴固定部22大致同等的结构。

图7是表示倾斜轴旋转部24和倾斜轴固定部25结构的分解立体图。如该图所示，在倾斜轴固定部25的中心近旁配置有倾斜轴电动机40，利用其驱动力而使被配置在倾斜轴固定部25中心位置的旋转轴40a旋转。通过把该旋转轴40a的旋转向倾斜轴旋转部24传递而使倾斜轴旋转部24以倾斜轴T为旋转中心对于倾斜轴固定部25相对旋转。由此，经由底座轴固定部22和内侧臂23而与倾斜轴旋转部24连结的台架20也以倾斜轴T作为旋转中心旋转。

在倾斜轴旋转部24的与倾斜轴固定部25相对的面沿其外周而成90度角度地突出设置有两个定位块(以下叫做第一倾斜轴定位块41和第二倾斜轴定位块42)。且相同的面还突出设置有被检测体43。且在倾斜轴固定部25的与倾斜轴旋转部24相对的面沿其外周而相互相对地突出设置有两个挡块(以下叫做第一倾斜轴挡块44和第二倾斜轴挡块45)，沿倾斜轴固定部25的外周而在挡块44与45的中间位置配置有锁定控制部46。在倾斜轴固定部25的与倾斜轴旋转部24相对的面而从倾斜轴固定部25的中心看成90度角度地配置有光断续器47和48。

依据以上的结构，倾斜轴旋转部24能够围绕倾斜轴T旋转的范围被限制在从0度到90度的范围。具体说就是，当利用倾斜轴电动机40而使倾斜轴旋转部24从台架20侧看逆时针持续旋转时，第一倾斜轴定位块41与第一倾斜轴挡块44抵接，使倾斜轴旋转部24达到不能逆时针过度旋转的状态。以下把成为该状态时的台架20的倾斜轴旋转位置叫做倾斜轴T基准位置。在该状态下，被检测体43移动到光断续器47的检测位置。

从该倾斜轴T的基准位置当利用倾斜轴电动机40而使倾斜轴旋转部24从台架20侧看顺时针持续旋转时，在倾斜轴旋转部24旋转了90度处，第二倾斜轴定位块42与第二倾斜轴挡块45抵接，使倾斜轴旋转部24达到不能顺时针过度旋转的状态。以下把成为该状态时的台架20的倾斜轴旋转位置叫做倾斜轴T正交位置。在该状态下，被检测体43移动到光断续器48的检测位置。

如上所述，通过由第一倾斜轴挡块44和第二倾斜轴挡块45来限制倾斜轴旋转部24的旋转，使台架20的倾斜轴旋转位置被机械地限制在该基准位置与正交位置之间，使台架20不能在超过它的范围围绕倾斜轴T旋转。

与底座轴P的情况同样地在本实施例中，校准的各传感器输出值的取得仅在台架20的倾斜轴旋转位置处于基准位置和正交位置的某一个的状态下进行。因此，对于倾斜轴电动机40也不需要如下所述那样地控制电动机：使台架20的倾斜轴旋转位置高精度定位和使台架20围绕倾斜轴T等速旋转。

与底座轴P的情况同样地，对于台架20的倾斜轴旋转位置也通过锁定控制部46的锁定控制而能够高精度定位在0度(基准位置)和90度(正交位置)。为了抑制倾斜轴旋转部24的摇动而沿倾斜轴固定部25的外周三个部位配置有滚柱49a、49b、49c。

本实施例中，底座轴电动机30与倾斜轴电动机40不同，主轴电动机11能够控制在任意旋转位置的定位，但该定位控制的目标位置由对于初始位置的相对旋转角来决定。另一方面，在进行加速度传感器4的校准时，对于重力发生作用的垂直方向而电子设备2的倾斜是重要的。因此，校准装置1需要能够把辊轴旋转位置的初始位置高精度地设定在相对垂直方向的倾斜预先知道的位置。于是校准装置1具备有用于把台架20的辊轴旋转位置高精度地定位在倾斜轴T与垂直方向一致的方向的机构。

图8是说明这种辊轴旋转位置定位方法的图。如该图所示，在支承部15设置有通孔15a，在支承部15侧的外侧臂26也设置有通孔26a。且把这些通孔15a和26a设置在当其两者一致时，倾斜轴T与垂直方向一致的位置。因此，为了使通孔15a和26a的位置一致而使台架单元10围绕辊轴R旋转，在两者一致的状态下只要贯通通孔15a和26a地把锥状的引导销50插入，就能够把台架20的辊轴旋转位置进行定位。但在以下为了说明的方便，辊轴旋转位置的基准位置不是这样定位的初始位置，而是使台架单元10从该初始位置旋转90度的位置(即，倾斜轴T成为与水平面平行的旋转位置)。

下面说明由闸室16、导轨17和杠杆臂18构成的安全机构。闸室16能够在导轨17上移动，在移动到台架单元10侧时，把台架单元10覆盖而有与外部隔绝的作用。图9A和图9B是表示闸室16移动的图，是从上方看校准装置1的立体图。图9A表示闸室16关闭的状态。另一方面，校准装置1的操作者在把电子设备2向台架20固定或从台架20卸下来时，通过把闸室16向主轴电动机11侧移动，操作者就能够向台架单元10进行装卸。图9B表示把闸室16打开的状态。闸室16设置有把台架单元10与外部隔开的间隔壁，但在图1、图9A和图9B中该间隔壁被描绘成透明。

且杠杆臂18在闸室16被打开的状态下向台架单元10侧伸出，阻碍台架单元10旋转。图10A和图10B是表示该杠杆臂18动作的图，都是校准装置1的局部俯视图。图10A表示闸室16打开时杠杆臂18的位置，图10B表示闸室16关闭时杠杆臂18的位置。如图10A所示，设置在杠杆臂18一端的干涉部18a向台架单元10侧突出，台架单元10若要围绕辊轴旋转，则主轴电动机11侧的外侧臂26与该干涉部18a产生干涉，使台架单元10的旋转停止。由于把杠杆臂18配置在主轴电动机11的左右两侧，所以台架单元10无论向哪个方向旋转，台架单元10的旋转最大也就到转半圈之间就停止。

如图10B所示，在闸室16关闭时，设置在闸室16的突起部16a把杠杆臂18的干涉部18a相反侧的端部16b向前方按压。由此，使杠杆臂18的干涉部18a向后方移动，成为台架单元10不会与干涉部18a产生干涉。即，利用杠杆臂18的作用在闸室16关闭的状态下使台架单元10能够旋转，在把闸室16打开的状态下则台架单元10不能旋转。

且杠杆臂18被它所安装的弹簧(未图示)向向台架单元10侧突出并向妨碍其旋转的方向施力。即使关闭闸室16，但闸室16原封不动地被向主轴电动机11拉回，则杠杆臂18利用该弹簧的弹性力而妨碍台架单元10的旋转。因此，校准装置1的操作者在实行校准时，需要在把闸室16关闭的状态下用夹子来固定闸室16的位置。相反地当把肘钉的固定卸下来，则马上杠杆臂18的干涉部18a突出而台架单元10的旋转停止。因此，例如在台架单元10的旋转动作中而操作者误把闸室16打开时，台架单元10的旋转立刻停止。

下面说明使用校准装置1的电子设备2的几个校准方法具体例。这些具体例所示的校准方法例如在制造电子设备2时，计算反映内置在每个电子设备2的陀螺传感器3和加速度传感器4输出特性的校准数据，并进行写入每个电子设备2。

首先作为第一例，使用图11的流程图来说明仅进行陀螺传感器3的校准时校准处理的次序。

在陀螺传感器3的校准中，把三个基准轴的每个作为旋转中心，以规定的旋转角速度r使电子设备2等速旋转，取得这时的陀螺传感器3的测定结果。r例如是540度/秒等的值便可。以下把以X轴、Y轴、Z轴的每个作为旋转中心而以旋转角速度r使电子设备2等速旋转时的陀螺传感器3的传感器输出值表记为G₁、G₂、G₃。这些输出值都是由表示关于X轴、Y轴、Z轴每个基准轴测定结构的三个输出值的组构成，表示为：

[计算式1]

$G_1=\left(\begin{array}{c}{g}_{1x}\\ g_{1y}\\ g_{1z}\end{array}\right),$ $G2=\left(\begin{array}{c}{g}_{2x}\\ g_{2y}\\ g_{2z}\end{array}\right),$ $G3=\left(\begin{array}{c}{g}_{3x}\\ g_{3y}\\ g_{3z}\end{array}\right)$

以下说明具体的陀螺传感器3的校准次序。最初，在把底座轴旋转位置和倾斜轴旋转位置移动到各自基准位置的状态下，把电子设备2向台架20固定(S1)。这时，电子设备2是使其传感器基准轴与校准装置1的旋转轴一致地被固定在台架20。以下作为具体例是使电子设备2的X轴与辊轴R、Y轴与倾斜轴T、Z轴与底座轴P分别一致地来设置电子设备2。图2和图3表示这样设置电子设备2的状态。

控制装置5在该状态下取得陀螺传感器3各基准轴的输出值(S2)。该输出值是表示偏压输出(没向各基准轴施加角速度状态的输出)的值。根据行列表示，该陀螺传感器3的偏压输出B_G被表示为：

[计算式2]

$B_G=\left(\begin{array}{c}{g}_{0x}\\ g_{0y}\\ g_{0z}\end{array}\right)$

接着，控制装置5进行指示使台架单元10围绕辊轴R以规定的旋转角速度r等速旋转(S3)。由此，电子设备2以X轴作为旋转中心而以一定的速度旋转。控制装置5取得该旋转控制中的传感器输出值G₁(S4)。

接着，控制装置5使底座轴电动机30动作而使底座轴旋转位置向正交位置移动(S5)。图12A表示该状态下的电子设备2的方向，如该图所示，在该状态下电子设备2的Y轴与辊轴R一致。然后，控制装置5与S3同样地进行指示使台架单元10以规定的旋转角速度r等速旋转(S6)。由此，电子设备2以Y轴作为旋转中心而以一定的速度旋转。控制装置5取得该旋转控制中的传感器输出值G₂(S7)。

接着，控制装置5使底座轴电动机30动作而使底座轴旋转位置返回到基准位置，且使倾斜轴电动机40动作而使倾斜轴旋转位置向正交位置移动(S8)。图12B表示该状态下的电子设备2的方向，如该图所示，在该状态下电子设备2的Z轴与辊轴R一致。然后，控制装置5与S3和S6同样地进行指示使台架单元10以规定的旋转角速度r等速旋转(S9)。由此，电子设备2以Z轴作为旋转中心而以一定的速度旋转。控制装置5取得该旋转中的传感器输出值G₃(S10)。

按照以上说明的处理，能够得到陀螺传感器3的把三个基准轴的每个作为旋转中心，以规定的旋转角速度r使电子设备2旋转时的陀螺传感器3的传感器输出值G₁～G₃。陀螺传感器3的灵敏度系数(每单位角速度的传感器输出)S_G，使用这些传感器输出值并通过行列表示，则被表示为：

[计算式3]

$S_G=\frac{1}{r}\left(\begin{array}{ccc}{g}_{1x}& g_{2x}& g_{3x}\\ g_{1y}& g_{2y}& g_{3y}\\ g_{1z}& g_{2z}& g_{3z}\end{array}\right)$

在把陀螺传感器3的输出假定为是线性的情况下，在把任意的旋转角速度向电子设备2给予时，使用这时的陀螺传感器3的输出值和由以上说明的处理得到的值就能够计算电子设备2的旋转角速度。具体说就是，把在电子设备2产生有一定角速度V_G旋转时的陀螺传感器3的传感器输出值G设定为

[计算式4]

$G=\left(\begin{array}{c}{g}_x\\ g_y\\ g_z\end{array}\right)$

时，角速度V_G的值能够由下面的计算式计算出。

[计算式5]

V_G＝S_G ^-1(G-B_G)

于是，控制装置5把表示由以上说明的处理得到的陀螺传感器3的灵敏度系数和偏压输出的信息作为校准数据向电子设备2内的非易失性存储器写入(S11)。由此，陀螺传感器3的校准处理结束。该校准处理例如在电子设备2制造时(即，工厂发货前)对大批生产的电子设备2的每个来进行。由此，被发货的每个电子设备2通过使用在S11写入的校准数据而能够得到考虑了自己自身内置的陀螺传感器3输出特性而进行了校正的角速度测定结果。

如以上所说明，根据本实施例的校准装置1，即使在底座轴电动机30和倾斜轴电动机40自身不能高精度进行转速控制的情况下，在一次把电子设备2向台架20固定后，不需要把电子设备2相对台架20的方向重新由手操作变更来重新向台架20固定，也能够以电子设备2的三个传感器基准轴的每个作为旋转中心来进行一定转速的旋转控制。

在以上的例中，对于各传感器基准轴取得了以一个旋转角速度r等速旋转时的传感器输出值，但例如也可以使电子设备2以多个旋转角速度r的每个进行等速旋转来取得这时的传感器输出值。这样就能够更高精度地进行校准。且为了校正传感器的温度偏移，在传感器的温度相互不同的状况下，也可以使多个电子设备2等速旋转来取得传感器的输出值。在以上的说明中，把输出值G₁～G₃按照该顺序取得，但该取得顺序是一例，也可以按照与之不同顺序来取得各输出值。

接着作为第二例，使用图13的流程图来说明仅进行加速度传感器4的校准处理时的次序。为了方便以下的说明，把台架20的辊轴R、倾斜轴T、底座轴P各自的旋转位置由表示从各轴的基准位置朝向规定方向的旋转角的三个数字组来表示。例如把所有旋转轴的旋转位置都处于基准位置的状态用(0、0、0)表示。把辊轴旋转位置和倾斜轴旋转位置处于基准位置，底座轴旋转位置处于正交位置的状态用用(0、0、90)表示，把辊轴旋转位置和底座轴旋转位置处于基准位置而倾斜轴旋转位置处于正交位置的状态用用(0、90、0)表示。在此，把从主轴电动机11侧看的顺时针旋转方向作为围绕辊轴旋转的正方向。

在加速度传感器4的校准中，为了正确检测对电子设备2作用的重力加速度的大小，需要对于加速度传感器4的三个基准轴的每个取得施加有+1g和-1g重力加速度状态的传感器输出值。在此，g是重力加速度，通常是取9.8m/s²的值。即，在加速度传感器4的校准中，在三个基准轴各自的正负方向(即合计六个方向)与垂直方向一致的状态下来取得加速度传感器4的输出值。以下把在X轴负方向、X轴正方向、Y轴负方向、Y轴正方向、Z轴负方向、Z轴正方向各自与垂直方向一致的状态下取得的加速度传感器4的输出值表记为：A₁、A₂、A₃、A₄、A₅、A₆。这些传感器输出值都是由表示关于X轴、Y轴、Z轴每个产生的加速度的三个输出值的组构成，表示为：

[计算式6]

$A_1=\left(\begin{array}{c}{a}_{1x}\\ a_{1y}\\ a_{1z}\end{array}\right),$ $A_2=\left(\begin{array}{c}{a}_{2x}\\ a_{2y}\\ a_{2z}\end{array}\right),$ $A_3=\left(\begin{array}{c}{a}_{3x}\\ a_{3y}\\ a_{3z}\end{array}\right),$ $A_4=\left(\begin{array}{c}{a}_{4x}\\ a_{4y}\\ a_{4z}\end{array}\right),$ $A_5=\left(\begin{array}{c}{a}_{5x}\\ a_{5y}\\ a_{5z}\end{array}\right),$ $A_6=\left(\begin{array}{c}{a}_{6x}\\ a_{6y}\\ a_{6z}\end{array}\right)$

以下说明具体的次序。首先，把电子设备2向台架20固定，把台架20的旋转位置定位在(0、0、0)的状态(S21)。在此，在台架20的旋转位置被定位在(0、0、0)的状态中，使电子设备2的X轴与辊轴R、Y轴与倾斜轴T、Z轴与底座轴P分别一致地来把电子设备2向台架20固定。图2和图3表示这样设置电子设备2的状态。在该状态下，Z轴被施加有-1g的重力加速度。且控制装置5取得这时的传感器输出值A₆(S22)。

接着，控制装置5通过主轴电动机11使台架单元10旋转，把台架20定位在(180、0、0)的状态(S23)。在该状态下，Z轴被施加有+1g的重力加速度。控制装置5取得这时的传感器输出值A₅(S24)。

接着，控制装置5把台架20定位在(90、0、0)的状态(S25)，取得传感器输出值A₄(S26)。这时，Y轴被施加有-1g的重力加速度。进而控制装置5把台架20定位在(-90、0、0)的状态(S27)，取得传感器输出值A₃(S28)。这时，Y轴被施加有+1g的重力加速度。通过这样使用主轴电动机11的定位控制，控制装置5能够取得把同一平面上相互正交的Y轴和Z轴各自正负方向作为垂直方向时的传感器输出值。

然后，控制装置5通过主轴电动机11而使辊轴旋转位置返回到基准位置，且通过倾斜轴电动机40而使倾斜轴旋转位置向正交位置迁移，把台架20定位在(0、90、0)的状态(S29)。在该状态下，X轴被施加有+1g的重力加速度。控制装置5取得这时的传感器输出值A₁(S30)。进而控制装置5通过主轴电动机11使台架单元10转半圈，把台架20定位在(180、90、0)的状态(S31)。在该状态下，X轴被施加有-1g的重力加速度。控制装置5取得这时的传感器输出值A₂(S32)。通过这样使倾斜轴旋转位置向正交位置迁移，控制装置5能够取得把X轴正负方向作为垂直方向时的传感器输出值。

通过使用由以上说明的处理而取得的加速度传感器4的输出值A₁～A₆，能够计算加速度传感器4的偏压输出(没施加有加速度状态的输出)B_A和灵敏度系数(每单位加速度的传感器输出)S_A。具体地偏压输出B_A则由下式计算：

[计算式7]

$B_A=\left(\begin{array}{c}(a_{1x}+a_{2x})/2\\ (a_{3y}+a_{4y})/2\\ (a_{5z}+a_{6z})/2\end{array}\right)$

灵敏度系数S_A则由下式计算：

[计算式8]

$S_A=\frac{1}{g}\left(\begin{array}{ccc}(a_{1x}-a_{2x})/2& (a_{3x}-a_{4x})/2& (a_{5x}-a_{6x})/2\\ (a_{1y}-a_{2y})/2& (a_{3y}-a_{4y})/2& (a_{5y}-a_{6y})/2\\ (a_{1z}-a_{2z})/2& (a_{3z}-a_{4z})/2& (a_{5z}-a_{6z})/2\end{array}\right)$

在把加速度传感器4的输出假定为是线性的情况下，在把任意的加速度向电子设备2给予时，使用这时的加速度传感器4的输出值和由以上说明的处理得到的值就能够计算向电子设备2施加的加速度。具体说就是，把被施加有加速度V_A时的加速度传感器4的输出值A设定为

[计算式9]

$A=\left(\begin{array}{c}{a}_x\\ a_y\\ a_z\end{array}\right)$

时，加速度V_A的值能够由下面的计算式计算出。

[计算式10]

V_A＝S_A ^-1(A-B_A)

于是，控制装置5把表示由以上说明的处理得到的加速度传感器4的灵敏度系数和偏压输出的信息作为校准数据向电子设备2内的非易失性存储器写入(S33)。由此，加速度传感器4的校准处理完了。

如从以上说明了解的那样，只要主轴电动机11能够定位到0度、90度、-90度、180度这四个旋转位置，且与该主轴电动机11的旋转轴(辊轴R)正交的旋转轴(倾斜轴T)能够定位到0度、90度这两个旋转位置，就能够取得用于把三轴加速度传感器4进行校准所必须的信息。因此，仅进行加速度传感器4的校准，则不需要围绕底座轴P的旋转机构。本实施例中由于主轴电动机11的旋转轴与垂直方向正交，所以能够使用主轴电动机11来控制定位成使传感器基准轴的每个与垂直方向一致。

控制装置5并不限定于以上说明的计算方法，例如也可以使用最小二乘法来计算偏压输出等，提高校准精度。且为了校正传感器的温度偏差，在传感器的温度相互不同的状况下，也可以把说明那样的传感器输出测定进行多次以上。以上说明的各传感器输出值的取得顺序是一例，也可以按照与之不同顺序来取得各输出值。

接着作为第三例，使用图14A和图14B的流程图来说明进行陀螺传感器3和加速度传感器4这两者校准时的次序。

在需要陀螺传感器3和加速度传感器4这两者进行校准时，例如也可以把上述图11的流程控制和图13的流程控制相互独立地顺序实行。但由于台架20的旋转和定位需要一定的时间，所以为了缩短校准时间，优选以减少台架20姿势变化的次序来进行校准处理。于是如以下例示那样，为了取得加速度传感器4的校准所必须的输出值而在台架20的方向变化中途，以一定的速度进行旋转，在其期间而取得陀螺传感器3的输出值，由此，能够把校准的次序简略化，能够谋求缩短时间。

具体说就是，首先与图13的流程情况同样地把台架20的旋转位置设定在(0、0、0)的状态，使传感器基准轴与校准装置1的旋转轴一致地把电子设备2固定在台架20(S41)。且取得这时的加速度传感器4的传感器输出值A₆和陀螺传感器3的偏压输出B_G(S42)。

接着，控制装置5把台架20定位在(90、0、0)(S43)，取得加速度传感器4的传感器输出值A₄(S44)。进而把台架20定位在(180、0、0)(S45)，取得加速度传感器4的传感器输出值A₅(S46)。接着，控制装置5把台架20定位在(-90、0、0)(S47)，取得加速度传感器4的传感器输出值A₃(S48)。到此为止的定位控制能够由使台架20围绕辊轴R向相同旋转方向持续旋转来实现。

然后，控制装置5使辊轴R以规定的旋转角速度r旋转(S49)。这时，由于辊轴R与电子设备2的X轴一致，所以对旋转中的陀螺传感器3的输出进行取样，就能够得到传感器输出值G₁(S50)。

接着，控制装置5把台架20定位在(0、0、90)(S51)。这时，电子设备2的Y轴与辊轴R一致。且与S49和S50同样地控制装置5使辊轴R以规定的旋转角速度r旋转(S52)，取得旋转中的陀螺传感器3的传感器输出值G₂(S53)。

接着，控制装置5把台架20定位在(0、90、0)(S54)，取得加速度传感器4的传感器输出值A₁(S55)。进而把台架20定位在(180、90、0)(S56)，取得加速度传感器4的传感器输出值A₂(S57)。然后，控制装置5使辊轴R以规定的旋转角速度r旋转(S58)。这时，电子设备2的Z轴与辊轴R一致。控制装置5取得该旋转中的陀螺传感器3的传感器输出值G₃(S59)。

通过以上说明的次序，能够得到陀螺传感器3的校准数据生成所必须的传感器输出值G₁～G₃和加速度传感器4的校准数据生成所必须的传感器输出值A₁～A₆。于是，控制装置5利用上述的计算式来计算校准数据并向电子设备2的非易失性存储器写入(S60)。这样写入反映自己自身内置的陀螺传感器3和加速度传感器4输出特性的校准数据，则电子设备2被完成。

根据以上说明的本实施例的校准装置1，由于底座轴电动机30和倾斜轴电动机40不需要具有定位控制和等速旋转控制的功能，且只要能够分别向基准位置和正交位置定位便可，所以也不需要使台架20高速旋转。因此，能够使这些电动机小型化。且只要能够使底座轴电动机30和倾斜轴电动机40小型化，就能够使台架单元10整体重量轻。因此，对于进行台架单元10的定位控制和等速旋转控制的主轴电动机11，也能够采用比现有低扭矩的电动机。

本发明的实施例并不限定于以上说明的。例如在成为校准对象的陀螺传感器3是两轴陀螺传感器的情况下，校准装置1就不需要具备底座轴的旋转机构，只要能够把倾斜轴旋转位置定位在基准位置和正交位置，且能够进行围绕辊轴R的等速旋转控制，就能够进行两轴各自的等速旋转控制。

在以上的说明中，是把电子设备2固定在圆盘状的台架，但固定电子设备2并不限定于该形状，也可以是保持电子设备2的各种形状的保持架。

在以上的说明中，为了把台架20和倾斜轴旋转部24固定在基准位置和正交位置而采用了具备与键槽嵌合的键的锁定机构，但并不限定于此，例如也可以通过引导销和柱塞等其他机构来固定台架20和倾斜轴旋转部24。

符号说明

1校准装置    2电子设备         3陀螺传感器     4加速度传感器

5控制装置    10台架单元        11主轴电动机    12机械连接器

13驱动电路   14回转式编码器    15支承部        16闸室

17导轨       18杠杆臂    20台架        21保持部件

22底座轴固定部    23内侧臂    24倾斜轴旋转部

25倾斜轴固定部    26外侧臂    30底座轴电动机

31第一底座轴定位块    32第二底座轴定位块    33被检测体

34第一底座轴挡块      35第二底座轴挡块      36锁定控制部

37、38光断续器        39a、39b、39c滚柱     40倾斜轴电动机

41第一倾斜轴定位块    42第二倾斜轴定位块    43被检测体

44第一倾斜轴挡块      45第二倾斜轴挡块      46锁定控制部

47、48光断续器        49a、49b、49c滚柱

Claims (6)

1.一种校准装置，为了检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器的校准，而使具备有该传感器的电子设备旋转，其特征在于，具备：

固定所述电子设备的保持架、

以规定的第一旋转轴为中心而使所述保持架以规定的转速旋转的第一电动机、

以与所述第一旋转轴正交的第二旋转轴为中心而使所述保持架旋转的第二电动机、

把所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置限制在第二旋转轴基准位置与从该第二旋转轴基准位置旋转90度的第二旋转轴正交位置之间的第二旋转轴挡块，

在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置分别处于所述第二旋转轴基准位置的状态和处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，所述第一电动机使所述保持架以所述规定的转速旋转。

2.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

还具备：

以与所述第二旋转轴正交的第三旋转轴为中心而使所述保持架旋转的第三电动机、

把所述保持架围绕所述第三旋转轴的旋转位置限制在第三旋转轴基准位置与从该第三旋转轴基准位置旋转90度的第三旋转轴正交位置之间的第三旋转轴挡块，

在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第三旋转轴的旋转位置分别处于所述第三旋转轴基准位置的状态和处于所述第三旋转轴正交位置的状态下，所述第一电动机使所述保持架以所述规定的转速旋转。

3.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

还具备有锁定控制部，其在所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置分别处于所述第二旋转轴基准位置和所述第二旋转轴正交位置的状态下，使所述保持架不围绕所述第二旋转轴旋转而被固定。

4.如权利要求1所述的校准装置，其特征在于，

所述电子设备还具备检测向相互正交的三个旋转轴的每个施加的重力加速度大小的加速度传感器，

所述第一电动机在固定有所述电子设备的所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴基准位置的状态下，把所述保持架围绕所述第一旋转轴的旋转位置定位在所述三个基准轴中的两个基准轴的每个与垂直方向一致的方向，而且在所述保持架围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，把所述保持架围绕所述第一旋转轴的旋转位置定位在所述三个基准轴中的除了所述两个基准轴之外的一个基准轴与垂直方向一致的方向。

5.一种传感器的校准方法，其是使用使电子设备以相互正交的第一旋转轴和第二旋转轴为中心旋转的校准装置的所述传感器的校准方法，所述电子设备具备检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器，所述传感器的校准方法的特征在于，包括：

第一步骤，其在所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于规定的第二旋转轴基准位置的状态下，使固定有所述电子设备的保持架围绕所述第一旋转轴以规定的转速旋转并取得该旋转中的所述传感器的输出值；

第二步骤，其把所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置定位在从所述第二旋转轴基准位置旋转90度的第二旋转轴正交位置；

第三步骤，其在所述电子设备围绕所述第二旋转轴的旋转位置处于所述第二旋转轴正交位置的状态下，使所述保持架围绕所述第一旋转轴以所述规定的转速旋转并取得该旋转中的所述传感器的输出值；

第四步骤，其使用在所述第一步骤和所述第三步骤取得的所述传感器输出值来计算所述传感器的校准数据。

6.一种电子设备的制造方法，是具备检测以多个基准轴的每个作为中心的转速的传感器的电子设备的制造方法，其特征在于，

包括把由权利要求5所述的校准方法计算的校准数据向所述电子设备具备的非易失性存储器写入的步骤。

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