DD301529A7 - ARRANGEMENT FOR CALIBRATING SENSORS - Google Patents
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Abstract
Die Anordnung zur Kalibrierung von optischen Sensoren ist vorzugsweise anwendbar, wenn für die Lage- und Bewegungsregelung von Objekten jederzeit aktuelle Signale erforderlich sind, die den Echtzeitforderungen des konkreten Regelungsprozesses genügen müssen. Erfindungsgemäß werden mit der Kalibrierung der Sensoren stochastische Meßstörungen und mechanische Veränderungen der Sensorenlage ausgeglichen und unter den Bedingungen des Echtzeitbetriebes jederzeit aktuelle Signale für hochgenaue Positionskorrekturen gewonnen, indem die Korrektursignale mit jedem neu aufgenommenen Meßwert unter Verwendung eines hochgenauen Etalons (Sternposition) aktualisiert werden. Die Messung und die Erzeugung des Korrektursignals laufen zeitlich parallel ab und verwenden dieselben Meßwerte. Es werden elektronische Speicher, Signalverarbeitungsbausteine und eine Taktsteuerung erfindungsgemäß zu einer Anordnung zusammengeschaltet. Fig. 1{Kalibrierung; Sensoren; Orientierung; Positionierung; Raumobjekt; Echtzeitsignale; Signalverarbeitungsbausteine; Speicher; Taktsteuerung}The arrangement for calibration of optical sensors is preferably applicable when current signals are required for the position and motion control of objects at any time, which must meet the real-time requirements of the specific control process. According to the invention, stochastic measurement disturbances and mechanical changes in the sensor position are compensated for by calibration of the sensors and current signals for highly accurate position corrections are obtained at any time under the conditions of real-time operation by updating the correction signals with each newly acquired measured value using a highly accurate etalon (star position). The measurement and the generation of the correction signal run parallel in time and use the same measured values. Electronic memories, signal processing modules and a clock controller are interconnected according to the invention to form an arrangement. Fig. 1 {calibration; sensors; Orientation; Positioning; Space object; Real-time signals; Signal processing blocks; Storage; Initiation}
Description
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Anordnung zur Kalibrierung von Sensoren ist für die aktuelle i.nd genaue Positionierung von Objekten im Raum anwendbar, zum Beispie! für gezielte Bewegungssteuerungen von Robotergroifarmen, für Ortsveränderungen von Flurförderfahrzeugen in Produktions- und Lagerhallen oder für Positionsänderungen von Satelliten im Raum. Die Anordnung ist überall dort anwendbar, wo für die Lage- oder Bewegungsregolung von Objekten Signale erforderlich sind, die nicht nur den Fchtzeitforderungen des konkreten Regelungsprozesses genügen müssen, sondern die auch mit ausreichender Genauigkeit die aktuelle Po?ition des zu regelnden Objektes feststellen.The arrangement for calibrating sensors is applicable for the current i.nd accurate positioning of objects in the room, for example! for targeted motion control of robotic croak arms, for locomotion of industrial trucks in production halls and warehouses, or for position changes of satellites in space. The arrangement is applicable wherever signals are required for the position or motion control of objects, which not only have to satisfy the Fchtzeit requirements of the concrete control process, but also determine the current position of the object to be controlled with sufficient accuracy.
Die Kalibrierung von Sensoren bzw. von analogen Echtzeitsignalen zum Ausgleich von Temperaturfeffekten oder von Null^unktabweichungen mit Hilfe von Einrichtungen zur mikroprozessorgesteuerten Erfassung, Verarbeitung, Anzeige, Speicherung und Ausgabe von analogen und/oder digitalen Meßwerten mehrerer Meßstellen oder Sensoren ist bereits bekannt.The calibration of sensors or of analog real-time signals to compensate for temperature effects or zero deviations by means of devices for microprocessor-controlled acquisition, processing, display, storage and output of analog and / or digital measurements of several measuring points or sensors is already known.
In der DE-PS 3 544 095 wird eine Lösung zum Kalibrier en von analogen Echtzeitsignalen vorgeschlagen, mit der eine Kalibrierung durch den Zugriff auf gespeicherte Werte e; oigt, welche die natürliche Nullpunktabweichung eines jeden verwendeten Sensors darstellen und die vom Gerät selbst einmalig gemessen und in einen Digitalspeicher abgelegt werden.In DE-PS 3,544,095 a solution for Kalibrier s of analog real-time signals is proposed, with a calibration by accessing stored values e; oigt, which represent the natural zero deviation of each sensor used and which are measured by the device itself once and stored in a digital memory.
Nachteilig ist es bei dieser Lösung, daß die Korrektursignale zur Kalibrierung außerhalb der eigentlichen Meßphase erzeugt werden bzw. dem Gerät zugeführt werden müssen. Die Aufteilung in eine Meß- und eine Kalibrierphase bedingt, daß die Kalibrierung der Echtzeitsignale mit Signalen erfolgt, die nicht den aktuellen Gerätezustand entsprechen. Die Korrektursignale müssen nach einer in der Beschreibung nicht definierten Zeit aktualisiert werden.The disadvantage of this solution is that the correction signals are generated for calibration outside the actual measurement phase or must be supplied to the device. The division into a measurement and a calibration phase requires that the calibration of the real-time signals be performed with signals that do not correspond to the current device state. The correction signals must be updated after a time not specified in the description.
Zur Gewinnung von hochgenauen Signalen, z. B. für die Positionierung von Objekten im Raum, ist eine Kalibrierung der Sensoren mit jederzei; aktuellen Korrektursignalen mit jedem neu aufgenommenen Meßwert notwendig.To obtain high-precision signals, z. For example, for the positioning of objects in the room, a calibration of the sensors with each time; current correction signals with each newly recorded measured value necessary.
Zum Verständnis der Positionierungs- bzw. Orientierungsproblematik von Objekten im Raum ist eine allgemeine Betrachtung der meßtechnisch und mathematisch zu gewinnenden und zu verarbeitenden Parameter bzw. Signale zweckmäßig.In order to understand the problem of positioning or orientation of objects in space, a general consideration of the metrological and mathematical parameters and signals to be obtained and processed is expedient.
Ein starrer Körper im Raum hat 6 Freiheitsgrade.A rigid body in space has 6 degrees of freedom.
Die Orientierung eines siarren Körpers im Raum bedeutet, zunächst ainen Punkt dieses Körpers zum Ursprung eines körperfesten Koordinatensystems zu machen und die räumlichen drei Koordinatenwerte dieses Punktes zu bestimmen. Die verbleibenden drei Freiheitsgrade werden durch die Orientierung des kö.vörfesten Koordinatensystems im Raum festglegt. Dazu sindThe orientation of a siarren body in space means first to make a point of this body the origin of a body-fixed coordinate system and to determine the spatial three coordinate values of this point. The remaining three degrees of freedom are determined by the orientation of the non-stationary coordinate system in space. These are
mindestens drei Winkelwerte notwendig, die die Rotation zwischen körperfestem Koordinatensystem und dem Raumkoordinatensystem beschreiben. Die Ermittlung der Rotation zwischen zwei Koordinatensystemen genügt zur Orientierung eines starren Körpers im Raum, wenn die Translation zwischen den Koordinatensystemen bekannt oder vernachlässigbar klein ist. Bei der Orientierung von Raumflugkörpern im Inertialsystem liegt dieser Fall vor, wenn zur Bestimmung der Rotation zwischen dem Raumflugkörperkoordinatensystem und dem Inertialsystem die Sternpositionen im Flugkörperkoordinatensystem vermessen werden. Aufgrund der großen Entfernung der Meßobjekte darf die Translation zwischen dem Koordinatenursprung des Inertialsystems und dem Ursprung des Raumflugkörpersystems vernachlässigt werden.at least three angles necessary to describe the rotation between body-fixed coordinate system and the space coordinate system. The determination of the rotation between two coordinate systems is sufficient for the orientation of a rigid body in space, if the translation between the coordinate systems is known or negligible. In the orientation of spacecraft in the inertial system, this case occurs when the star positions in the missile coordinate system are measured to determine the rotation between the spacecraft coordinate system and the inertial system. Due to the large distance of the measurement objects, the translation between the origin of the inertial system and the origin of the spacecraft system must be neglected.
Es ist allgemein bekannt, durch eine Transformation zwischen zwei Koordinatensystemen ein drittes Koordinatensystem derart zu bestimmen, daß sein Ursprung mit einem dieser Systeme zusammenfällt. Dementsprechend beschränkt sich die Orientierungsaufgabe eines starren Körpers im Raum auf die Ermittlung der Rotation zwischen zwei Koordinatensystemen.It is generally known to determine a third coordinate system by a transformation between two coordinate systems such that its origin coincides with one of these systems. Accordingly, the orientation task of a rigid body in space is limited to determining the rotation between two coordinate systems.
Das erste Koordinatensystem - das Raumsystem - wird als Referenzsystem bezeichnet, die Koordinaten werden als bekannt vorausgesetzt.The first coordinate system - the spatial system - is called a reference system, the coordinates are assumed to be known.
Die Messungen erfolgen im zweiten Koordinatensysem - im Körpersystem.The measurements are made in the second coordinate system - in the body system.
Es ist bereits bekannt, optische Sensoren zur Meßwerterfassung im Körpersystem zu verwenden, so unter anderem in den DE-AS 1 448564, DE-OS 3428741, DE-OS 3537871, in der US-PS 3388029.It is already known to use optical sensors for measured value detection in the body system, such as, inter alia, in DE-AS 1 448564, DE-OS 3428741, DE-OS 3537871, in US-PS 3388029.
Die Sensoren in den bekannten Systemen liefern die Ortskoordinaten 'Jer in der Fotfusebcne dieser Systeme abgebildeten Meßpunkte.The sensors in the known systems provide the location coordinates 'Jer' in the photofunctions of these systems.
Die Einfallsrichtung jedes Meßpunktes markiert auf einer gedachten Einheitssphäre, deren Mittelpunkt mit dem Ursprung des Körpersystems zusammenfällt, einen Punkt, der die wirkliche Einfallsrichtung kennzeichnet.The direction of incidence of each measuring point marks on an imaginary unit sphere whose center coincides with the origin of the body system, a point which marks the real direction of incidence.
Das Referenzkoordinierungssystem wird in ähnlicher Weise aufgebaut. Die räumliche Orientierung des Körpersystems wird dann durch eine derartige Rotation der Sphären relativ zueinander bestimmt, welche die einander entsprechenden und markierten Punkte auf beiden Sphären möglichst gut zur Deckung bringt.The reference coordination system is constructed in a similar way. The spatial orientation of the body system is then determined by such a rotation of the spheres relative to one another, which coincides as closely as possible with the corresponding and marked points on both spheres.
Die bisher bekannten Verfahren und Anordnungen verwenden das Minimum der Summe aller gewichteten Abstände zwischen den entsprechenden Sphärenpunkten, unabhängig von der geometrischen Anordnung der Meßpunkte zur Orientierungs- bzw. Positionsbestimmung. Der praktisch wichtige Fall, daß die von den Meßpunkten eingegrenzte Sphärenfläche näherungsweise als eben betrachtet werden darf, d. h., daß die Meßpunkte nahe beieinander liegen, wird nicht behandelt. Es erfolgt keine Dekomposition kritischer und nichtkritischer Parameter; physikalisch bedingte Ungenauigkeiten werden nicht oder nur ungenügend eliminiert („Spacecraft Attitude" Determination and control, J.R.Wertz, Volume 73; D. Reidel, Publishing Comp.The previously known methods and arrangements use the minimum of the sum of all weighted distances between the corresponding sphere points, regardless of the geometric arrangement of the measuring points for orientation or position determination. The practically important case that the spherical surface bounded by the measuring points may be considered approximately as flat, d. h., That the measuring points are close to each other, is not treated. There is no decomposition of critical and noncritical parameters; physical inaccuracies are not or only insufficiently eliminated (Spacecraft Attitude Determination and Control, J. R. Wert, Volume 73, D. Reidel, Publishing Comp.
1978; J.L. Junkins, T.E. Strikwerda: „Autonomus Starsensing and Attidute Estimation", AA579-013).1978; J.L. Junkins, T.E. Strikwerda: "Autonomus Starsensing and Attitude Estimation", AA579-013).
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zu entwickeln, mit der die Kalibrierung von optischen Sensoren und damit die räumliche Orientierung von Objekten mit der erforderlichen Genauigkeit mit einem möglichst geringen Geräte- und Zeitaufwand realisiert werden kann.The aim of the invention is to develop an arrangement with which the calibration of optical sensors and thus the spatial orientation of objects with the required accuracy can be realized with the least possible expenditure of equipment and time.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Kalibrierung von Sensoren zu schaffen, mit der stochastische Meßstörungen unterdrückt und mechanische Veränderungen der Sensorenlage infolge von Temperaturänderungen, Alterung oder anderen, die mechanische Stabilität der Sensorlage beeinflussenden, Umstände ausgeglichen werden können, so daß unter den Bedingungen des Echtzeitbetriebes jederzeit aktuelle Signale für hochgenaue Positionskorrektursn und Lageregalungen von Raumobjekten zur Verfügung stehen.The invention has for its object to provide an arrangement for calibration of sensors, with the stochastic measurement interference suppressed and mechanical changes in the sensor position due to temperature changes, aging or other, the mechanical stability of the sensor position influencing circumstances can be compensated, so that among the Conditions of real-time operation at any time current signals for highly accurate Positionskorrektursn and Lageregungen of space objects are available.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Anordnung gelöst, die aus einem Speicher besteht, in den die Meßwerte der optischen Sensoren, die Wichtungsfaktoren und die Referenzkoordinaten des Raumsystems eingebracht sind, an den über eine Taktsteuerung Signalverarboitungsbausteine so angeschlossen sind, daß die im Speicher abgelegton Werte an die Signalverarbeitungsbausteine zur Helligkeitsschwerpunktbestimmung und zur Drehwinkelbestimmung geführt sind und die Signale am Ausgang des Signalverarbeitungsbausteines zur Helligkeitsschwerpunktbestimmung mit dem Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Hauptrichtungsbestimmung und sein weiterer Ausgang mit einem Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Drehwinkelbestimmung verbunden sind.According to the invention, this object is achieved by an arrangement which consists of a memory in which the measured values of the optical sensors, the weighting factors and the reference coordinates of the room system are introduced, are connected to the signal processing modules via a clock control so that the values stored in the memory arrive at the signal processing blocks for brightness center of gravity determination and the rotation angle determination are performed and the signals are connected at the output of the signal processing block for determining the brightness balance with the input of the signal processing block to the main direction determination and its further output to an input of the signal processing block for rotational angle determination.
Der Ausgang des Signalverarbeitungsbausteins zur Drehwinkelbestimmung ist an den Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Multiplikation, an den Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Transformation und an die Eingänge eines Zwischenspeichers für mindestens zwei Sensoren gelegt. Der Ausgang des Signalverarbeitungsbausteins zur Multiplikation ist ebenfalls an die Eingänge des Zwischenspeichers gelegt.The output of the signal processing module for determining the rotational angle is applied to the input of the signal processing module for multiplication, to the input of the signal processing module for transformation and to the inputs of an intermediate store for at least two sensors. The output of the signal processing block for multiplication is also applied to the inputs of the buffer.
Der Ausgang des Signalverarbeitungsbäusteins zur Hauptrichtungsbestimmung ist mit dem Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Transformation verbunden. Es ist des weiteren eine Signalleitung zwischen einem Eingang des Signalverarbeitungsbausteins zur Transformation und einem Eingang des Speichers angeordnet. Der Ausgang des Zwischenspeichers ist an den Eingang des Signalbausteins zur inversen Quaternionenmultiplikation gelegt, dessen Ausgangssignal an den Eingang des Schieberegisterbausteins und an einen Eingang des Signalbausteins zur Korrektur der Anordnungsquaternion geführt ist. Der andere Eingang des Signalbausteins zur Korrektur der Anordnungsquaternion ist mit dem Ausgang des Signalbearboitungsbausteins zur Schätzung des differentiellen Quaternionensignals verbunden. An den Eingang dieses zuletzt genannten Signalbausteins der Ausgang des Signalbausteins zur inversen Multiplikation zweier zeitlich aufeinander folgender Anordnungsquaternionensignale geführt, an dessen zwei Eingänge die beiden Schieberegisterbausteinausgänge gelegt sind. Am Ausgang des Bausteins zur Korrektur der Anordnungsquaternion wird das kalibriertes Signal der Anordnung zweier optischer Sensoren abgegriffen.The output of the signal processing unit for main direction determination is connected to the input of the signal processing module for transformation. It is further arranged a signal line between an input of the signal processing module for transformation and an input of the memory. The output of the buffer is applied to the input of the signal component for inverse quaternion multiplication, whose output signal is fed to the input of the shift register module and to an input of the signal component for the correction of the arrangement quaternion. The other input of the array quaternion correction signal block is connected to the output of the signal processing block for estimating the differential quaternion signal. At the input of this last-mentioned signal component, the output of the signal component is routed for the inverse multiplication of two temporally successive arrangement quaternion signals, at the two inputs of which the two shift register component outputs are applied. At the output of the device for correcting the arrangement quaternion, the calibrated signal of the arrangement of two optical sensors is tapped.
Ausführungsbeispielembodiment
Der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung zur Kalibrierung von Sternsensoren, um zum Beispiel jeweils zwei Sensoren eines Sternsensorsystems in Form eines Dreibeins an Bord von Raumflugkörpern zu kalibrieren.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of the arrangement for calibration of star sensors in order, for example, to calibrate in each case two sensors of a star sensor system in the form of a tripod on board spacecraft.
Bahnmanöver eines Satelliten oder Meßaufgaben an Bord eines Raumflugkörpers erfordern zur Änderung einer aktuellen Position oder bei der Stabilisierung der Lage des Raumflugkörpers bzw. einer Meßplattform auf ihm ständig die Kenntnis der aktuellen Position im Raum. Diese Information muß den innerhalb eines Regelkreises wirkenden Steuereinrichtungen des Satelliten bzw. einer Plattform in Form von Steuersignalen zugeleitet werden. Hochgenaue Positionsregelungen sind nur dann möglich, wenn auf hochgenaue Referenzquellen zurückgegriffen werden kann, wi6 sie durch die Richtungen der Sternorte im Raum gegeben sind.Orbit maneuvers of a satellite or measurement tasks aboard a spacecraft constantly require the knowledge of the current position in space to change a current position or to stabilize the position of the spacecraft or a measuring platform on it. This information must be supplied to the controls acting within a control loop of the satellite or a platform in the form of control signals. High precision position controls are only possible if highly accurate reference sources can be used, as they are given by the directions of the star locations in space.
In dem elektronischen Speicher S sind die zum 7eitpunkt t; erhaltenen Meßwerte von zwei Sensoren, die die Meßpunkte im Körpersystem beschreiben, die diese Messungen charakterisierenden Wichtungsfaktoren und die Referenzkoordinaten der gemessenen Sterne abgelegt. An den Eingängen des Signalverarbeitungsbausteins HS liegen entsprechend den angegebenen Steuerungsbefehlen aus der Takteinheit TE einmal die Meßwerte der Sensoren rnit den Wichtungsaktoren und zum zweiten die Referenzkoordinatenwerte mit den Wichtungsfaktoren an. Im Signalverarbeitungsbaustein HS werden diese Werte nach der VorschriftIn the electronic memory S are the 7 tpunkt t; obtained measured values of two sensors that describe the measurement points in the body system, the weighting factors characterizing these measurements and the reference coordinates of the measured stars filed. The measured values of the sensors with the weighting factors and, secondly, the reference coordinate values with the weighting factors are applied to the inputs of the signal processing module HS in accordance with the control commands from the clock unit TE. In the signal processing block HS, these values are according to the rule
x, = Nx, = N
Y1 = N-E9Jy1, (1)Y 1 = NE 9 Jy 1, (1)
z. = N · Eg*,z. = N · Eg *,
N = 1/((giXi)2 + (giyi)' + Ig1Z1)2)''2 undN = 1 / ((giXi) 2 + (g iy ) '+ Ig 1 Z 1 ) 2 )'' 2 and
u, = M · Kg1Uju, = M · Kg 1 Uj
v, = M · i]g;Vi (2)v, = M * i] g; Vi (2)
w, = M · Eg1W1 w, = M · Eg 1 W 1
M = 1/Kg1U1)2 + Ig1V1)2 + (g.w,)2)"2 M = 1 / Kg 1 U 1 ) 2 + Ig 1 V 1 ) 2 + (gw,) 2 ) " 2
miteinander zu Helligkeitspunkten verarbeitet.processed together to brightness points.
Dabei bedeutenMean
U1, Vi, W1 die von den optischen Sensoren gelieferten Signale der Meßpunktkoordinaten, χ,·, yi, Z1 Koordinatensignale im Referenzsystem,U 1 , Vi, W 1 are the signals of the measuring point coordinates supplied by the optical sensors, χ, ·, yi, Z 1 are coordinate signals in the reference system,
g; Wichtungsfaktoren (von dan Sensoren geliefert),G; Weighting factors (supplied by the sensors),
Xi, y·/ ζ· Helligkeitsschwerpunktsrichtungen im Referenzsystem,Xi, y · / ζ · Brightness centroid directions in the reference system,
ut, v„ w, Helligkeitsschwerpunktsrichtungen im Meßsystem.u t , v "w, brightness center of gravity in the measuring system.
Die Holligkeitsschwerpunktsricht'ingen bestimmen eindeutig die Quaternion Q, Iq1, q2, q3, q4), deren Drehachse senkrecht zu beiden Schwerpunktsrichtungen ar geordnet ist und deren skalarer Teil gleich dem Kosinus des halben von beiden Schwerpunktsrichtungen eingeschlossenen Winkels ist.The Holligkeitsschwerpunktsricht'ingen uniquely determine the quaternion Q, I q 1, q 2, q 3, q 4) whose axis of rotation is arranged perpendicular to both focus directions ar and their scalar part is equal to the cosine of the half enclosed by two focal directions angle.
Am Ausgang des Signalverarbeitungsbausteins HS stehen die Helligkeitsschwerpunktssignale des Meß- und Refererizkoordinatensystems zur Verfugung, die unmittelbar an den Eingang des Signalverarbeitungsbausteins HS geschaltet werden. In diesem Baustein HR werden nach der VorschriftAt the output of the signal processing block HS, the brightness center of gravity signals of the measuring and Refererizkoordinatensystems are available, which are connected directly to the input of the signal processing block HS. In this building block HR will be according to the rule
q3/q4 =q 3 / q 4 =
1 + X5U, + y,v, + Z5-W,1 + X 5 U, + y, v, + Z 5 -W,
die Signalkomponenten des ersten Quaternions Q1 erzeugt, die einmal im Zwischenspeicher ZS abgelegt werden und zum anderen an den Eingang des Signalverarbeitungsbausteins TR gelogt werden. An den weiteren Eingang dieses Bausteins TR sind die Signale für die Referenzkoordinaten aus dem Speicher S gelegt. Es erfolgt eine Signalverarbeitung, d. h. eine Transformation der Referenzkoordinaten, die einer solchen Drehung der Referenzkoordinatenwerte durch die am Eingang der Transformationsstufö TR vorhandene Quaternion Q( entspricht, daß die Referenzschwerpunktsrichtung mit der Meßschwerpunktsrichtung übereinstimmt.generates the signal components of the first quaternion Q 1 , which are once stored in the buffer ZS and on the other hand are logged to the input of the signal processing block TR. The signals for the reference coordinates from the memory S are applied to the further input of this component TR. A signal processing, ie a transformation of the reference coordinates, which corresponds to such a rotation of the reference coordinate values by the quaternion Q ( present at the input of the transform step TR, corresponds to the reference center of gravity coinciding with the center of gravity.
Die Signale am Ausgang des Bausteins TR sind an den Speicher S geschaltet und überschreiten dort die ursprünglich vorhandenen Referenzwerte.The signals at the output of the module TR are connected to the memory S and exceed there the originally existing reference values.
An den von der Taktsteuerung TE aktivierten Signalverarbeitungsbaustein DRW sind nun alle im Speicher S abgelegten Meßwerte, Referenzwerte und Wichtungsfaktoren zugeschaltet, die zusammen mit den Signalen für die Helligkeitsschwerpunktskoordinaten der Moßdaten im Signalverarbeitungsbaustein HS nach den VorschriftenAll the measured values, reference values and weighting factors stored in the memory S are now connected to the signal processing module DRW activated by the clock controller TE, which together with the signals for the center of gravity coordinates of the measured data in the signal processing module HS according to the specifications
d,3 = -Eg1UiZi - Eg1X1W,,d, 3 = -Eg 1 UiZi - Eg 1 X 1 W ,,
d23 = -Eg1V1Z1 - Eg1ViWi,d 23 = -Eg 1 V 1 Z 1 - Eg 1 ViWi,
d33 = 2 · (EgiUiXi + L'giViVi), (4)d 33 = 2 · (EgiUiXi + L'giViVi), (4)
d, = Ed, = E
d2 = d3 =d 2 = d 3 =
tga/2 · (duu, + d23v, + d33w.) = d3 - tg2a/2 · (d,u,w, - d2v2w, + d3w.) verarbeitet werden, was zur Bildung der zweiten Quaternion Q2 Iq1, q2, q3, q<) mit den Signalkomponententga / 2 · (d u u, + d 23 v, + d 33 w) = d 3 - tg 2 a / 2 · (d, u, w, - d 2 v 2 w, + d 3 w) resulting in the formation of the second quaternion Q 2 Iq 1 , q 2 , q 3 , q <) with the signal components
qt = cosa/2,qt = cosa / 2,
q2 = u, · sina/2,q 2 = u, · sina / 2,
q3 = v, · sina/2,q 3 = v, · sina / 2,
q4 = w, · sina/2q 4 = w, · sina / 2
führt, die am Ausgang des Signalverarbeitungsbausteins DRW liegen. Sie werden über die Ausgangsleitung an den Signalverarbeitungsbaustein zur Quaternionenmultiplikation QM geführt, an dessen zweiten Eingang die Signalkomponenten der ersten Quaternion aus dem Zwischenspeicher ZS geschaltet sind. Am Ausgang dieses Multiplikationsbausteins liegen die Signalkomponenten des Quaternionenproduktes Qi ο Q2 und überschreiben im Zwischenspeicher den zuvor abgelegten Wert von Q1.leads, which are located at the output of the signal processing block DRW. They are routed via the output line to the signal processing module for quaternion multiplication QM, to the second input of which the signal components of the first quaternion from the buffer ZS are connected. At the output of this multiplication module are the signal components of the Quaternionenproduktes Qi ο Q 2 and overwrite in the buffer the previously stored value of Q 1 .
Durch Steuerungsbefehle der Takteinheit erfolgt die gleiche Signalbearbeitung für die Meß-, Referenz- und Wichtungswerte des zweiten optischen Sensors. Die Signalkomponenten des entsprechenden Quaternionenproduktes Q1 ο Q2 werden ebenfalls im Zwischenspeicher ZS abgelegt.By control commands of the clock unit, the same signal processing for the measurement, reference and weighting values of the second optical sensor takes place. The signal components of the corresponding Quaternionenproduktes Q 1 ο Q 2 are also stored in the buffer ZS.
Die Signale beider Quaternionenkomponenten werden den Eingängen eines Bausteins zur inversen Quaternionenmultiplikation QIM1 zugeführt und in diesem Baustein nach der VorschriftThe signals of both quaternion components are fed to the inputs of a quaternion multiplication block QIM1 and in this block according to the rule
Q = (Q1OQ2)O(Q1CQ2)"'Q = (Q 1 OQ 2 ) O (Q 1 CQ 2 ) "'
bearbeitet. Das Ergebnis wird in einem zweistufigen Schieberegister SR abgelegt. Der Inhalt dieses Schieberegisters RS, aufgefüllt mit dem Signalbearbeitungsergebnis für den nachfolgenden Meßzeitpunkt X1 + 1( liefert die Ausgangssignale für die weiteren Signalbearbeitungsschritte. Das Schieberegister SR enthält somit für alle weiteren Messungen die Quaternionensignalkomponenten von jeweils zwei zeitlich aufeinander folgenden Aufnahmen zweier optischer Sensoren. Diese Signalkomponenten sind an die Eingänge eines weiteren Signalbearbeitungsbausteins zur inversen Quaternionenmultiplikation QIM 2 gelegt, dessen Ausgangssignal ein differentielles Quaternionensignal von zwei aufeinander folgenden Sensoraufnahmen ist. Es wird an den Eingang des Signalbearbeitungbausteins zur Schätzung des differentiellen Quaternionensignals DQS gelegt und hier nach den üblichen Vorschriften der Kaiman-Filterung bearbeitet. Dieser Signalbearbeitungsbaustein DQS liefert ein Ausgangssignal, in dem stochastische Meßstörungen unterdrückt sind. Sein Ausgangssignal wird zusammen mit dem Ausgangssignal des ersten Signalbearbeitungsbausteins zur inversen Quaternionenmultiplikation QIM1 an den Eingang des Signalbearbeitungssteins KM zur Korrektur des Anordnungssignals beider Sensoren geführt, in dem eine Signalbearbeitung nach der üblichen Vorschrift zur Multiplikation zweier Quaternionensignale erfolgt. Das Ausgangssignal dieser Bearbeitungsstufe stellt das kalibrierte Anordnungssignal beider optischer Sensoren dar. Rs liefert die aktpelle- bezogen auf den Meßzeitpunkt-Anordnung der Sensoren zueinander.processed. The result is stored in a two-stage shift register SR. The content of this shift register RS, filled with the signal processing result for the subsequent measurement time X 1 + 1 ( provides the output signals for the further signal processing steps.) The shift register SR thus contains the quaternion signal components of two successive successive recordings of two optical sensors for all further measurements Signal components are applied to the inputs of another signal processing module for inverse quaternion multiplication QIM 2, the output of which is a differential quaternion signal from two successive sensor recordings.It is applied to the input of the signal processing module for estimating the differential quaternion signal DQS and here according to the usual regulations of the caiman This signal processing block DQS supplies an output signal in which stochastic measurement interferences are suppressed the output signal of the first signal processing module for inverse Quaternionenmultiplikation QIM1 led to the input of the signal processing block KM for correcting the arrangement signal of both sensors, in which a signal processing according to the usual rule for multiplying two Quaternionensignale. The output signal of this processing stage represents the calibrated arrangement signal of both optical sensors. Rs supplies the current position relative to the measuring instant arrangement of the sensors to one another.
Claims (1)
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|---|---|---|---|
| DD34186990A DD301529A7 (en) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | ARRANGEMENT FOR CALIBRATING SENSORS |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| DD301529A7 true DD301529A7 (en) | 1993-02-18 |
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Family Applications (1)
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| DD34186990A DD301529A7 (en) | 1990-06-20 | 1990-06-20 | ARRANGEMENT FOR CALIBRATING SENSORS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD301529A7 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8199316B2 (en) | 2006-02-10 | 2012-06-12 | Lkt Gmbh | Device and method for tracking the movement of a tool of a handling unit |
-
1990
- 1990-06-20 DD DD34186990A patent/DD301529A7/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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