JP2000206143A - 回転式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置およびその方法 - Google Patents
回転式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置およびその方法Info
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- JP2000206143A JP2000206143A JP11010253A JP1025399A JP2000206143A JP 2000206143 A JP2000206143 A JP 2000206143A JP 11010253 A JP11010253 A JP 11010253A JP 1025399 A JP1025399 A JP 1025399A JP 2000206143 A JP2000206143 A JP 2000206143A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブ
ルの回転中心とがどの位置に偏心していても、加速度セ
ンサの偏心誤差の影響をキャンセルできる装置およびそ
の方法を提供する。 【解決手段】第１サーボモータ６によって回転される大
径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボモ
ータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加速
度センサを取付けることができる小径回転体９とを備え
た回転体式加速度発生装置において、小径回転体上に載
置した加速度センサからの出力信号の中から低周波成分
のみを取り出すことができる直流成分除去手段を設けた
ことを特徴とする加速度センサの偏心誤差のキャンセル
装置。
ルの回転中心とがどの位置に偏心していても、加速度セ
ンサの偏心誤差の影響をキャンセルできる装置およびそ
の方法を提供する。 【解決手段】第１サーボモータ６によって回転される大
径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボモ
ータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加速
度センサを取付けることができる小径回転体９とを備え
た回転体式加速度発生装置において、小径回転体上に載
置した加速度センサからの出力信号の中から低周波成分
のみを取り出すことができる直流成分除去手段を設けた
ことを特徴とする加速度センサの偏心誤差のキャンセル
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度を検出する
加速度センサの特性調査に好適なターンテーブル式加速
度発生装置（回転式加速度発生装置）に関するものであ
り、特に加速度センサの特性調査時において、小径ター
ンテーブル（小径回転体）上に加速度センサを載置した
際に、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブル
の回転中心との偏心量を簡単にキャンセルし、小径ター
ンテーブル上に載置した加速度センサの特性を偏心量に
係わらず簡単にかつ正確に測定できる回転式加速度発生
装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置
およびその方法に関するものである。
加速度センサの特性調査に好適なターンテーブル式加速
度発生装置（回転式加速度発生装置）に関するものであ
り、特に加速度センサの特性調査時において、小径ター
ンテーブル（小径回転体）上に加速度センサを載置した
際に、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブル
の回転中心との偏心量を簡単にキャンセルし、小径ター
ンテーブル上に載置した加速度センサの特性を偏心量に
係わらず簡単にかつ正確に測定できる回転式加速度発生
装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置
およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりロボットや飛行機等三次元で動
く物体や、自動車等二次元平面で移動する物体の加速度
を加速度センサで検知し、この結果に基づいて物体の動
き或いは物体に搭載した各種機器を夫々の目的に従って
制御することが行われている。前記制御を実現するため
に現在では種々の形態の加速度センサが使用されている
が、制御機器に加速度センサを組み込む場合、実際に使
用する加速度センサがどのような特性をもった加速度セ
ンサであるかを把握しておく必要がある。
く物体や、自動車等二次元平面で移動する物体の加速度
を加速度センサで検知し、この結果に基づいて物体の動
き或いは物体に搭載した各種機器を夫々の目的に従って
制御することが行われている。前記制御を実現するため
に現在では種々の形態の加速度センサが使用されている
が、制御機器に加速度センサを組み込む場合、実際に使
用する加速度センサがどのような特性をもった加速度セ
ンサであるかを把握しておく必要がある。
【０００３】ところで、加速度センサの諸特性を調査す
るために現在では振動試験機によって調査しているが、
この方法だと次のような問題点がある。 （１）振動試験機は、試験台上に搭載した被試験体に往
復加速度を加えて加速度特性を調査するものであるが、
試験機の機構上、試験台の往復動（上下動）中に多少試
験台が傾くことがあり、正確に試験台を往復動させるこ
とが困難である。即ち、試験中に加速度センサに往復方
向以外の成分が働くことになり、加速度を干渉出力を含
んで計測することとなり、センサの諸特性を精密に調査
するには十分ではない。 （２）前記振動試験機は振動発生装置を用いて加速度セ
ンサに実際に振動を与えて試験を行っているため、試験
装置が大掛かりにならざるを得ず、その上、振動という
動的加速度を実際に加速度センサに与えなければならな
いため、加速度センサの性能試験が面倒である。
るために現在では振動試験機によって調査しているが、
この方法だと次のような問題点がある。 （１）振動試験機は、試験台上に搭載した被試験体に往
復加速度を加えて加速度特性を調査するものであるが、
試験機の機構上、試験台の往復動（上下動）中に多少試
験台が傾くことがあり、正確に試験台を往復動させるこ
とが困難である。即ち、試験中に加速度センサに往復方
向以外の成分が働くことになり、加速度を干渉出力を含
んで計測することとなり、センサの諸特性を精密に調査
するには十分ではない。 （２）前記振動試験機は振動発生装置を用いて加速度セ
ンサに実際に振動を与えて試験を行っているため、試験
装置が大掛かりにならざるを得ず、その上、振動という
動的加速度を実際に加速度センサに与えなければならな
いため、加速度センサの性能試験が面倒である。
【０００４】このような背景において本発明者らは、上
述の諸問題を解決するために、特性精度を飛躍的に向上
できる新規な遠心力加速度試験機（ターンテーブル式加
速度発生装置）を提案した（特開平７−１１０３４２号
公報参照）。このターンテーブル式加速度発生装置は、
試験台上に搭載した加速度センサに遠心力によって所定
方向、所定力の加速度（即ちＤＣ成分の加速度）を加
え、これによって加速度センサの諸特性を精密に試験す
ることができるというものである。
述の諸問題を解決するために、特性精度を飛躍的に向上
できる新規な遠心力加速度試験機（ターンテーブル式加
速度発生装置）を提案した（特開平７−１１０３４２号
公報参照）。このターンテーブル式加速度発生装置は、
試験台上に搭載した加速度センサに遠心力によって所定
方向、所定力の加速度（即ちＤＣ成分の加速度）を加
え、これによって加速度センサの諸特性を精密に試験す
ることができるというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のターン
テーブル式加速度発生装置を使用して加速度センサの特
性調査を行なう場合、小径ターンテーブルの回転中心と
被検査体としての加速度センサの感度軸重心とを一致さ
せることが実際上では殆ど不可能であり、このため、出
力信号の中から小径ターンテーブルの回転中心と加速度
センサの感度軸重心との偏心によって生じる出力誤差が
発生し、この誤差を様々な手法によって補正する必要が
あった。即ち、市販されている加速度センサの特性試験
をする際には、加速度センサの感度軸重心を知ることが
非常に重要であるが、現在では、そうした感度軸重心を
正確に知る手法がなく、このため、加速度センサの特性
出力値には必ず感度軸重心のずれが原因となる誤差が入
り込み、正確な加速度センサ特性を知ることが出来なか
った。このようにターンテーブル式加速度発生装置を使
って加速度センサの特性試験を行う場合、従来の振動式
加速度試験機に比較してその試験が格段に容易になった
ものの、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブ
ルの回転中心とを確実に一致させることが出来なかった
ため、加速度センサの精密な特性を知る上で不充分な点
があった。
テーブル式加速度発生装置を使用して加速度センサの特
性調査を行なう場合、小径ターンテーブルの回転中心と
被検査体としての加速度センサの感度軸重心とを一致さ
せることが実際上では殆ど不可能であり、このため、出
力信号の中から小径ターンテーブルの回転中心と加速度
センサの感度軸重心との偏心によって生じる出力誤差が
発生し、この誤差を様々な手法によって補正する必要が
あった。即ち、市販されている加速度センサの特性試験
をする際には、加速度センサの感度軸重心を知ることが
非常に重要であるが、現在では、そうした感度軸重心を
正確に知る手法がなく、このため、加速度センサの特性
出力値には必ず感度軸重心のずれが原因となる誤差が入
り込み、正確な加速度センサ特性を知ることが出来なか
った。このようにターンテーブル式加速度発生装置を使
って加速度センサの特性試験を行う場合、従来の振動式
加速度試験機に比較してその試験が格段に容易になった
ものの、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブ
ルの回転中心とを確実に一致させることが出来なかった
ため、加速度センサの精密な特性を知る上で不充分な点
があった。
【０００６】こうした背景のもと、本発明者は加速度セ
ンサの感度軸重心の偏心の影響を除去する方法につい
て、鋭意研究を進めた結果、上述したターンテーブル式
加速度発生装置を使用して出力した加速度センサの出力
成分中には、加速度センサの本来の特性を示す低周波成
分と感度軸重心が偏心していることによって生じる直流
成分（偏心誤差成分）とが重畳していることを見いだし
た。本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、
上記直流成分を取り除くことで加速度センサの感度軸重
心と小径ターンテーブルの回転中心とがどの位置に偏心
していても、その偏心誤差をキャンセルできるターンテ
ーブル式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤
差のキャンセル装置およびその方法を提案し、上記問題
点を解決することを目的とする。本発明によれば、加速
度センサの感度軸重心がどの位置に偏心して設置されて
も、あるいは、加速度センサの感度軸重心の位置が不明
な加速度センサであっても、加速度センサの校正が可能
となり、常に極めて正確に加速度センサ特性を知ること
が可能となる。
ンサの感度軸重心の偏心の影響を除去する方法につい
て、鋭意研究を進めた結果、上述したターンテーブル式
加速度発生装置を使用して出力した加速度センサの出力
成分中には、加速度センサの本来の特性を示す低周波成
分と感度軸重心が偏心していることによって生じる直流
成分（偏心誤差成分）とが重畳していることを見いだし
た。本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、
上記直流成分を取り除くことで加速度センサの感度軸重
心と小径ターンテーブルの回転中心とがどの位置に偏心
していても、その偏心誤差をキャンセルできるターンテ
ーブル式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤
差のキャンセル装置およびその方法を提案し、上記問題
点を解決することを目的とする。本発明によれば、加速
度センサの感度軸重心がどの位置に偏心して設置されて
も、あるいは、加速度センサの感度軸重心の位置が不明
な加速度センサであっても、加速度センサの校正が可能
となり、常に極めて正確に加速度センサ特性を知ること
が可能となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、本発明が採用した技術解決手段は、第１サーボモー
タ６によって回転される大径回転体１と、大径回転体１
の外周適所に第２サーボモータ１１によって回転可能に
取り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることがで
きる小径回転体９とを備えた回転体式加速度発生装置に
おいて、小径回転体上に載置した加速度センサからの出
力信号の中から低周波成分のみを取り出すことができる
直流成分除去手段を設けたことを特徴とする加速度セン
サの偏心誤差のキャンセル装置であり、前記直流成分除
去手段はハイパスフィルターであり、第１サーボモータ
６によって回転される大径回転体１と、大径回転体１の
外周適所に第２サーボモータ１１によって回転可能に取
り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることができ
る小径回転体９とを備えた回転式加速度発生装置におい
て、小径回転体上に被検査体の加速度センサを載置し、
大径回転体および小径回転体を回転させた時に、小径回
転体上に載置した加速度センサからの出力信号の中から
低周波成分のみを取り出すことにより、加速度センサの
感度軸重心と小径回転体の回転中心との偏心誤差をキャ
ンセルするようにしたことを特徴とする回転式加速度発
生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル方
法である。
に、本発明が採用した技術解決手段は、第１サーボモー
タ６によって回転される大径回転体１と、大径回転体１
の外周適所に第２サーボモータ１１によって回転可能に
取り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることがで
きる小径回転体９とを備えた回転体式加速度発生装置に
おいて、小径回転体上に載置した加速度センサからの出
力信号の中から低周波成分のみを取り出すことができる
直流成分除去手段を設けたことを特徴とする加速度セン
サの偏心誤差のキャンセル装置であり、前記直流成分除
去手段はハイパスフィルターであり、第１サーボモータ
６によって回転される大径回転体１と、大径回転体１の
外周適所に第２サーボモータ１１によって回転可能に取
り付けられ、かつ、加速度センサを取付けることができ
る小径回転体９とを備えた回転式加速度発生装置におい
て、小径回転体上に被検査体の加速度センサを載置し、
大径回転体および小径回転体を回転させた時に、小径回
転体上に載置した加速度センサからの出力信号の中から
低周波成分のみを取り出すことにより、加速度センサの
感度軸重心と小径回転体の回転中心との偏心誤差をキャ
ンセルするようにしたことを特徴とする回転式加速度発
生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル方
法である。
【０００８】
【実施形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態を
説明する。図１は本発明の係る回転式加速度発生装置と
してのターンテーブル式加速度発生装置の概略側面図で
ある。以下図を参照して、本発明において使用するター
ンテーブル式加速度発生装置の構成を説明すると、１は
適宜直径を有し、アルミまたは銅等の非磁性体からなる
回転体としての大径ターンテーブルであり、この大径タ
ーンテーブル１には回転軸２が固定されており、大径タ
ーンテーブル１の回転軸２の上下端は図示せぬターンテ
ーブル支持アームに設けた軸受によって軸支されてお
り、大径ターンテーブル１が回転軸２を中心に回転でき
るようになっている。
説明する。図１は本発明の係る回転式加速度発生装置と
してのターンテーブル式加速度発生装置の概略側面図で
ある。以下図を参照して、本発明において使用するター
ンテーブル式加速度発生装置の構成を説明すると、１は
適宜直径を有し、アルミまたは銅等の非磁性体からなる
回転体としての大径ターンテーブルであり、この大径タ
ーンテーブル１には回転軸２が固定されており、大径タ
ーンテーブル１の回転軸２の上下端は図示せぬターンテ
ーブル支持アームに設けた軸受によって軸支されてお
り、大径ターンテーブル１が回転軸２を中心に回転でき
るようになっている。
【０００９】回転軸２にはエンコーダを備えた大径ター
ンテーブル駆動用のサーボモータ６（以下第１サーボモ
ータ６という）が取り付けられており、電力供給線２
１、制御信号線２２を介して制御機器と接続されてい
る。このため、第１サーボモータ６を駆動すると大径タ
ーンテーブル１もターンテーブル支持アームに対して回
転することになる。
ンテーブル駆動用のサーボモータ６（以下第１サーボモ
ータ６という）が取り付けられており、電力供給線２
１、制御信号線２２を介して制御機器と接続されてい
る。このため、第１サーボモータ６を駆動すると大径タ
ーンテーブル１もターンテーブル支持アームに対して回
転することになる。
【００１０】大径ターンテーブル１の適宜位置にはセン
サ載置台を兼ねた回転体としての小径ターンテーブル９
が回転自在に軸支されており、この小径ターンテーブル
９の回転軸１０に小径ターンテーブル駆動用のサーボモ
ータ１１（以下第２サーボモータ１１という）の出力軸
が連結され、第２サーボモータ１１が駆動すると小径タ
ーンテーブル９が回転するようになっている。１８はス
リップリングである。大径ターンテーブル１には回転バ
ランスをとるために前記小径ターンテーブル９と第２サ
ーボモータ１１との重量に見合ったバランサ（不図示）
が所定の位置に設けられており、大径ターンテーブル１
がスムーズに回転できるようにしてある。また小径ター
ンテーブルもスムーズな回転を実現できるよう必要に応
じてバランサを取り付ける。大径ターンテーブル１の回
転軸２の大径ターンテーブル１より下側適所には第１ス
リップリング１３が配置され、この第１スリップリング
１３に前述の第２サーボモータ１１に電力を供給するた
めの電力・制御信号線１４および大径ターンテーブル１
のアース線１５が接続されている。
サ載置台を兼ねた回転体としての小径ターンテーブル９
が回転自在に軸支されており、この小径ターンテーブル
９の回転軸１０に小径ターンテーブル駆動用のサーボモ
ータ１１（以下第２サーボモータ１１という）の出力軸
が連結され、第２サーボモータ１１が駆動すると小径タ
ーンテーブル９が回転するようになっている。１８はス
リップリングである。大径ターンテーブル１には回転バ
ランスをとるために前記小径ターンテーブル９と第２サ
ーボモータ１１との重量に見合ったバランサ（不図示）
が所定の位置に設けられており、大径ターンテーブル１
がスムーズに回転できるようにしてある。また小径ター
ンテーブルもスムーズな回転を実現できるよう必要に応
じてバランサを取り付ける。大径ターンテーブル１の回
転軸２の大径ターンテーブル１より下側適所には第１ス
リップリング１３が配置され、この第１スリップリング
１３に前述の第２サーボモータ１１に電力を供給するた
めの電力・制御信号線１４および大径ターンテーブル１
のアース線１５が接続されている。
【００１１】また、大径ターンテーブル１の上側適所の
回転軸２には第２スリップリング１６が配置され、この
第２スリップリング１６に小径ターンテーブル９上に乗
せた加速度センサ２０からの信号を取り出すための信号
取り出し線１７の一端が接続されている。信号取り出し
線１７の他端は、小径ターンテーブル９の回転軸に設け
た第３スリップリング１８に接続されている。このため
回転している小径ターンテーブル９上の加速度センサか
らの信号は、小径ターンテーブル９および大径ターンテ
ーブル１がともに回転中であっても第３、第２スリップ
リング１８、１６を介して装置外の測定機器により計測
できる構成となっている。
回転軸２には第２スリップリング１６が配置され、この
第２スリップリング１６に小径ターンテーブル９上に乗
せた加速度センサ２０からの信号を取り出すための信号
取り出し線１７の一端が接続されている。信号取り出し
線１７の他端は、小径ターンテーブル９の回転軸に設け
た第３スリップリング１８に接続されている。このため
回転している小径ターンテーブル９上の加速度センサか
らの信号は、小径ターンテーブル９および大径ターンテ
ーブル１がともに回転中であっても第３、第２スリップ
リング１８、１６を介して装置外の測定機器により計測
できる構成となっている。
【００１２】上記の如く構成されたターンテーブル式加
速度発生装置では以下のようにして加速度センサの特性
試験がおこなわれる。 １．大径ターンテーブル１上の小径ターンテーブル９に
加速度センサ２０を固定する。 ２．第１サーボモータ６によって大径ターンテーブル１
を回転させ遠心力を発生させ、同時に小径ターンテーブ
ル９を第２サーボモータ１１によって回転させながら加
速度センサ２０に対して所定方向、所定力の加速度を発
生させ、加速度センサの特性を測定する。 ３．第１サーボモータ６には電力供給、制御信号線を介
して制御機器から電力が供給され、また第２サーボモー
タ１１には第１スリップリング１３を介して図外の制御
機器から電力供給、制御信号等が供給される。なお、大
径ターンテーブル１は第１スリップリング１３を介して
アースされている。 ４．加速度センサ２０からの信号は、小径ターンテーブ
ル９の回転軸に設けた第３スリップリング１８、大径タ
ーンテーブル１の上側に配線した信号取り出し線１７、
第２スリップリング１６を介して計測器に伝達され、所
定のデータが収集される。
速度発生装置では以下のようにして加速度センサの特性
試験がおこなわれる。 １．大径ターンテーブル１上の小径ターンテーブル９に
加速度センサ２０を固定する。 ２．第１サーボモータ６によって大径ターンテーブル１
を回転させ遠心力を発生させ、同時に小径ターンテーブ
ル９を第２サーボモータ１１によって回転させながら加
速度センサ２０に対して所定方向、所定力の加速度を発
生させ、加速度センサの特性を測定する。 ３．第１サーボモータ６には電力供給、制御信号線を介
して制御機器から電力が供給され、また第２サーボモー
タ１１には第１スリップリング１３を介して図外の制御
機器から電力供給、制御信号等が供給される。なお、大
径ターンテーブル１は第１スリップリング１３を介して
アースされている。 ４．加速度センサ２０からの信号は、小径ターンテーブ
ル９の回転軸に設けた第３スリップリング１８、大径タ
ーンテーブル１の上側に配線した信号取り出し線１７、
第２スリップリング１６を介して計測器に伝達され、所
定のデータが収集される。
【００１３】ところで上記特性測定の際には上述したよ
うに、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブル
の回転中心とを一致させることが困難であり、その結果
出力した加速度センサの出力成分中には、加速度センサ
の本来の特性を示す低周波成分と感度軸重心が偏心して
いることによって生じるノイズ成分とが重畳しており、
精密な加速度センサの特性を調査することが困難であ
る。そこで本発明者は、上記ターンテーブル式加速度セ
ンサの出力成分について理論的に考察をすすめた結果、
測定時の出力波形中には加速度センサの本来の特性を示
す低周波成分と感度軸重心が偏心していることによって
生じる直流成分とが重畳していることを見いだし、出力
成分中から直流成分のみを除去することで容易に加速度
センサの正確な特性を得ることができることを確認し
た。
うに、加速度センサの感度軸重心と小径ターンテーブル
の回転中心とを一致させることが困難であり、その結果
出力した加速度センサの出力成分中には、加速度センサ
の本来の特性を示す低周波成分と感度軸重心が偏心して
いることによって生じるノイズ成分とが重畳しており、
精密な加速度センサの特性を調査することが困難であ
る。そこで本発明者は、上記ターンテーブル式加速度セ
ンサの出力成分について理論的に考察をすすめた結果、
測定時の出力波形中には加速度センサの本来の特性を示
す低周波成分と感度軸重心が偏心していることによって
生じる直流成分とが重畳していることを見いだし、出力
成分中から直流成分のみを除去することで容易に加速度
センサの正確な特性を得ることができることを確認し
た。
【００１４】以下加速度センサの出力成分の解析手法を
図２を参照して説明する。図２中、１は大径ターンテー
ブル（以下主ターンテーブルという）、９は小径ターン
テーブル（以下副ターンテーブルという）、２０は被検
査体としての加速度センサである。図において座標系Ｘ
Ｙを、主ターンテーブル１の回転軸を原点、副ターンテ
ーブル９の回転軸方向をＸ軸、原点を通りＸ軸に直角方
向をＹ軸とする座標系と定義する。原点から副ターンテ
ーブル９の回転軸までの距離をＲ、主ターンテーブル１
と副ターンテーブル９はそれぞれ、角速度ω1 、ω2 、
で時計廻りに回転し、副ターンテーブル９の回転軸から
ｒだけ偏心して加速度センサ２０の感度軸重心が設置さ
れているとする。このとき、各ターンテーブルの回転前
では加速度センサの感度軸はＸ軸に平行になるように設
置され、また、その感度軸とＸ軸が完全に一致していな
い場合の偏角をθ1 とする。また、各ターンテーブルの
回転前のＸ軸とベクトルｒとの角度をθ0 とする。ここ
で、主ターンテーブル１の回転により発生する加速度を
見てみると、加速度センサ感度軸重心の座標ベクトルｒ
R は
図２を参照して説明する。図２中、１は大径ターンテー
ブル（以下主ターンテーブルという）、９は小径ターン
テーブル（以下副ターンテーブルという）、２０は被検
査体としての加速度センサである。図において座標系Ｘ
Ｙを、主ターンテーブル１の回転軸を原点、副ターンテ
ーブル９の回転軸方向をＸ軸、原点を通りＸ軸に直角方
向をＹ軸とする座標系と定義する。原点から副ターンテ
ーブル９の回転軸までの距離をＲ、主ターンテーブル１
と副ターンテーブル９はそれぞれ、角速度ω1 、ω2 、
で時計廻りに回転し、副ターンテーブル９の回転軸から
ｒだけ偏心して加速度センサ２０の感度軸重心が設置さ
れているとする。このとき、各ターンテーブルの回転前
では加速度センサの感度軸はＸ軸に平行になるように設
置され、また、その感度軸とＸ軸が完全に一致していな
い場合の偏角をθ1 とする。また、各ターンテーブルの
回転前のＸ軸とベクトルｒとの角度をθ0 とする。ここ
で、主ターンテーブル１の回転により発生する加速度を
見てみると、加速度センサ感度軸重心の座標ベクトルｒ
R は
【００１５】
【数１】 ベクトルｒR に作用する主ターンテーブル１の回転ω1
による求心加速度ベクトルａr Ｒは
による求心加速度ベクトルａr Ｒは
【００１６】
【数２】 このとき、ベクトルＲ、ベクトルｒに作用する加速度の
大きさを、それぞれａ R 、ａr とすれば
大きさを、それぞれａ R 、ａr とすれば
【００１７】
【数３】 となる。いま、副ターンテーブル９がω2 で回転すると
すればベクトルＲ、ベクトルｒに作用する加速度のセン
サ感度軸方向の成分ａR0、ａr0は以下の通りとなる。
すればベクトルＲ、ベクトルｒに作用する加速度のセン
サ感度軸方向の成分ａR0、ａr0は以下の通りとなる。
【００１８】
【数４】 ここで、ベクトルｒに作用する加速度のセンサ感度軸方
向の成分ａr0は定数値となり、偏心が無い場合の加速度
センサ出力に直流分が追加される結果となる。以上か
ら、主ターンテーブル１の回転による加速度センサの感
度軸方向の全体の加速度成分ａTmは以下の通りとなる。
副ターンテーブル９の回転前では、副ターンテーブル９
の回転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線の右平面側に加速度
センサの感度軸重心が設置されている場合、ベクトルｒ
による加速度ａr は加速度センサの正の感度軸方向に作
用し、
向の成分ａr0は定数値となり、偏心が無い場合の加速度
センサ出力に直流分が追加される結果となる。以上か
ら、主ターンテーブル１の回転による加速度センサの感
度軸方向の全体の加速度成分ａTmは以下の通りとなる。
副ターンテーブル９の回転前では、副ターンテーブル９
の回転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線の右平面側に加速度
センサの感度軸重心が設置されている場合、ベクトルｒ
による加速度ａr は加速度センサの正の感度軸方向に作
用し、
【００１９】
【数５】 となる。左平面に設置されている場合は、ベクトルｒに
よる加速度ａr は加速度センサの負の感度軸方向に作用
し、
よる加速度ａr は加速度センサの負の感度軸方向に作用
し、
【００２０】
【数６】 となる。 副ターンテーブル９の回転により発生する加速度 偏心がある場合、副ターンテーブル９の回転による求心
加速度が発生し、加速度センサの感度軸方向の成分とし
て追加される。副ターンテーブル９の回転によって発生
する求心加速度ベクトルａω2 は以下の通り求めること
ができる。
加速度が発生し、加速度センサの感度軸方向の成分とし
て追加される。副ターンテーブル９の回転によって発生
する求心加速度ベクトルａω2 は以下の通り求めること
ができる。
【００２１】
【数７】 この求心加速度の大きさは
【００２２】
【数８】 となる。又、加速度センサの感度軸方向の成分ａω20は
【００２３】
【数９】 となる。また、この加速度成分はａr0と同様に取り扱う
ことができ、加速度センサの感度軸重心が右平面側に設
置されている場合は正の感度軸方向に作用し、左平面に
設置されている場合は負の感度軸方向に作用する。 全体の加速度 以上から、加速度センサの感度軸方向の全体の加速度成
分ａT は以下の通りとなる。 ａ）加速度センサ感度軸重心が副ターンテーブル９の回
転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線に対して、右平面に設置
されている場合
ことができ、加速度センサの感度軸重心が右平面側に設
置されている場合は正の感度軸方向に作用し、左平面に
設置されている場合は負の感度軸方向に作用する。 全体の加速度 以上から、加速度センサの感度軸方向の全体の加速度成
分ａT は以下の通りとなる。 ａ）加速度センサ感度軸重心が副ターンテーブル９の回
転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線に対して、右平面に設置
されている場合
【００２４】
【数１０】 ｂ）加速度センサ感度軸重心が副ターンテーブル９の回
転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線に対して、左平面に設置
されている場合
転軸を通り、Ｙ軸に平行な直線に対して、左平面に設置
されている場合
【００２５】
【数１１】 となる。よって、加速度センサの感度軸重心がどの位置
に偏心して設置されていたとしても、加速度センサ出力
の偏心の影響は、偏心が無い場合の加速度センサ出力に
直流成分が追加される結果となる。つまり、加速度セン
サ出力の直流成分を除去することで、偏心の影響を無視
することが可能となる。また、位相特性に関しては副タ
ーンテーブル９の回転前に加速度センサの感度軸とＸ軸
が平行であれば、位相特性の測定に誤差は生じない。但
し、感度軸とＸ軸が完全に一致していない場合にはθ1
だけの位相ずれが発生する。ここで、加速度センサから
の出力信号から直流成分のみを取り除くブロック図を図
３に示す。この図に示すものはハイパスフィルター
（Ｈ．Ｐ．Ｆ）を使用して直流成分を除去している。以
上は、偏心位置ベクトルｒは一般的には不明だが、加速
度センサの感度軸方向とＸ軸はほぼ平行に設置出来るこ
とを前提としている。
に偏心して設置されていたとしても、加速度センサ出力
の偏心の影響は、偏心が無い場合の加速度センサ出力に
直流成分が追加される結果となる。つまり、加速度セン
サ出力の直流成分を除去することで、偏心の影響を無視
することが可能となる。また、位相特性に関しては副タ
ーンテーブル９の回転前に加速度センサの感度軸とＸ軸
が平行であれば、位相特性の測定に誤差は生じない。但
し、感度軸とＸ軸が完全に一致していない場合にはθ1
だけの位相ずれが発生する。ここで、加速度センサから
の出力信号から直流成分のみを取り除くブロック図を図
３に示す。この図に示すものはハイパスフィルター
（Ｈ．Ｐ．Ｆ）を使用して直流成分を除去している。以
上は、偏心位置ベクトルｒは一般的には不明だが、加速
度センサの感度軸方向とＸ軸はほぼ平行に設置出来るこ
とを前提としている。
【００２６】上記解析に基づいて加速度センサ感度軸重
心が設置される位置とセンサ出力の関係についてシミュ
レ−ションした結果を以下に示す。 ＜条件＞ 回転半径 Ｒ ：０．２ｍ 偏心量 ｒ ：０．０００８ｍ 主ターンテーブル１の角速度 ω1 ：７．００ｒａｄ／ｓ 副ターンテーブル９の角速度 ω2 ：１２５．７ｒａｄ／ｓ（２０Ｈｚ） 上記条件にて主ターンテーブル１の回転によって発生す
る加速度は１Ｇ。偏心量はトルクバランス型加速度セン
サの偏心量の一例（この値は加速度センサのタイプによ
って異なる）。 ＜図の記号＞ ａR ：主ターンテーブル１の回転によるベクトルＲに作
用する加速度の大きさ ａr ：主ターンテーブル１の回転によるベクトルｒに作
用する加速度の大きさ ａω2 ：副ターンテーブル９の回転によるベクトルｒに
作用する加速度の大きさ ａR0：ａR の加速度センサ感度軸方向成分 ａr0：ａr の加速度センサ感度軸方向成分 ａω20：ａω2 の加速度センサ感度軸方向成分 ａT ：加速度センサ感度軸方向の全体の加速度成分
心が設置される位置とセンサ出力の関係についてシミュ
レ−ションした結果を以下に示す。 ＜条件＞ 回転半径 Ｒ ：０．２ｍ 偏心量 ｒ ：０．０００８ｍ 主ターンテーブル１の角速度 ω1 ：７．００ｒａｄ／ｓ 副ターンテーブル９の角速度 ω2 ：１２５．７ｒａｄ／ｓ（２０Ｈｚ） 上記条件にて主ターンテーブル１の回転によって発生す
る加速度は１Ｇ。偏心量はトルクバランス型加速度セン
サの偏心量の一例（この値は加速度センサのタイプによ
って異なる）。 ＜図の記号＞ ａR ：主ターンテーブル１の回転によるベクトルＲに作
用する加速度の大きさ ａr ：主ターンテーブル１の回転によるベクトルｒに作
用する加速度の大きさ ａω2 ：副ターンテーブル９の回転によるベクトルｒに
作用する加速度の大きさ ａR0：ａR の加速度センサ感度軸方向成分 ａr0：ａr の加速度センサ感度軸方向成分 ａω20：ａω2 の加速度センサ感度軸方向成分 ａT ：加速度センサ感度軸方向の全体の加速度成分
【００２７】図４に示すように感度軸とＸ軸との偏角θ
1 が大きくなると、加速度センサ出力信号に、θ1 に応
じた位相ずれが発生する。また、θ1 分のａr 、ａω2
の加速度センサ感度軸方向成分も減少する。ａr の誤差
は１％程度、ａω2 の誤差は副ターンテーブル９の角速
度の二乗に比例して大きくなり、２０Ｈｚの場合、重大
な誤差要素（最大で１００％程度、最初の偏心位置に依
存する）となる。この特性は加速度センサの感度軸がど
の位置に設置されたとしても同じ結果となる。このた
め、図５以下からはθ1 ＝０の場合のみの出力波形を示
す。以上のように、本発明では加速度センサの感度軸重
心と小径ターンテーブルの回転中心とがどの位置に偏心
していても、あるいは、加速度センサの感度軸重心の位
置が不明な加速度センサであっても、加速度センサの校
正が可能となり、常に極めて正確な加速度センサ特性を
知ることが可能となる。なお上記実施形態では、回転体
としてターンテーブルを使用した例について説明した
が、安定した回転をうることができるものであれば必ず
しもターンテーブルに限定する必要はない。
1 が大きくなると、加速度センサ出力信号に、θ1 に応
じた位相ずれが発生する。また、θ1 分のａr 、ａω2
の加速度センサ感度軸方向成分も減少する。ａr の誤差
は１％程度、ａω2 の誤差は副ターンテーブル９の角速
度の二乗に比例して大きくなり、２０Ｈｚの場合、重大
な誤差要素（最大で１００％程度、最初の偏心位置に依
存する）となる。この特性は加速度センサの感度軸がど
の位置に設置されたとしても同じ結果となる。このた
め、図５以下からはθ1 ＝０の場合のみの出力波形を示
す。以上のように、本発明では加速度センサの感度軸重
心と小径ターンテーブルの回転中心とがどの位置に偏心
していても、あるいは、加速度センサの感度軸重心の位
置が不明な加速度センサであっても、加速度センサの校
正が可能となり、常に極めて正確な加速度センサ特性を
知ることが可能となる。なお上記実施形態では、回転体
としてターンテーブルを使用した例について説明した
が、安定した回転をうることができるものであれば必ず
しもターンテーブルに限定する必要はない。
【００２８】
【発明の効果】以上詳細に述べた如く本発明によれば、
本ターンテーブル式加速度発生装置の副ターンテーブル
上に載置した加速度センサの感度軸重心と小径ターンテ
ーブルの回転中心とがどの位置に偏心していても、ある
いは、加速度センサの感度軸重心の位置が不明な加速度
センサであっても、その偏心誤差をキャンセルすること
ができ、常に極めて正確な加速度センサ特性を知ること
が可能となるという優れた効果を奏することができる。
本ターンテーブル式加速度発生装置の副ターンテーブル
上に載置した加速度センサの感度軸重心と小径ターンテ
ーブルの回転中心とがどの位置に偏心していても、ある
いは、加速度センサの感度軸重心の位置が不明な加速度
センサであっても、その偏心誤差をキャンセルすること
ができ、常に極めて正確な加速度センサ特性を知ること
が可能となるという優れた効果を奏することができる。
【図１】本発明の実施形態に係るターンテーブル式加速
度発生装置の概略側面図である。
度発生装置の概略側面図である。
【図２】本ターンテーブル式加速度発生装置による加速
度発生状態の説明図である。
度発生状態の説明図である。
【図３】加速度センサからの出力信号から直流成分を除
去するためのブロック図である。
去するためのブロック図である。
【図４】副ターンテーブルの回転前のＸ軸とベクトルｒ
との角度がθ0 ＝０ｒａｄである時の加速度センサ感度
軸重心の位置とセンサ出力の図である。
との角度がθ0 ＝０ｒａｄである時の加速度センサ感度
軸重心の位置とセンサ出力の図である。
【図５】副ターンテーブルの回転前のＸ軸とベクトルｒ
との角度が０＜θ0 ＜π／２（ｒａｄ）である時の加速
度センサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
との角度が０＜θ0 ＜π／２（ｒａｄ）である時の加速
度センサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
【図６】副ターンテーブルの回転前のＸ軸とベクトルｒ
との角度がθ0 ＝π／２（ｒａｄ）である時の加速度セ
ンサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
との角度がθ0 ＝π／２（ｒａｄ）である時の加速度セ
ンサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
【図７】副ターンテーブルの回転前のＸ軸とベクトルｒ
との角度がπ／２＜θ0 ＜π（ｒａｄ）である時の加速
度センサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
との角度がπ／２＜θ0 ＜π（ｒａｄ）である時の加速
度センサ感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
【図８】副ターンテーブルの回転前のＸ軸とベクトルｒ
との角度がθ0 ＝π（ｒａｄ）である時の加速度センサ
感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
との角度がθ0 ＝π（ｒａｄ）である時の加速度センサ
感度軸重心の位置とセンサ出力の図である。
１ 大径ターンテーブル（主ターンテーブル） ２ 回転軸 ６ 第１サーボモータ ９ 小径ターンテーブル（副ターンテーブル） １０ 回転軸 １１ 第２サーボモータ １３ 第１スリップリング １４ 電力・制御信号線（第２サーボモータ
用） １５ アース線 １６ 第２スリップリング １７ 信号取り出し線 １８ 第３スリップリング ２０ 加速度センサ ２１ 電力線（第１サーボモータ用） ２２ 制御信号線（第１サーボモータ用）
用） １５ アース線 １６ 第２スリップリング １７ 信号取り出し線 １８ 第３スリップリング ２０ 加速度センサ ２１ 電力線（第１サーボモータ用） ２２ 制御信号線（第１サーボモータ用）
Claims (3)
- 【請求項１】第１サーボモータ６によって回転される大
径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボモ
ータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加速
度センサを取付けることができる小径回転体９とを備え
た回転体式加速度発生装置において、小径回転体上に載
置した加速度センサからの出力信号の中から低周波成分
のみを取り出すことができる直流成分除去手段を設けた
ことを特徴とする加速度センサの偏心誤差のキャンセル
装置。 - 【請求項２】前記直流成分除去手段はハイパスフィルタ
ーであることを特徴とする請求項１に記載の加速度セン
サの偏心誤差のキャンセル装置。 - 【請求項３】第１サーボモータ６によって回転される大
径回転体１と、大径回転体１の外周適所に第２サーボモ
ータ１１によって回転可能に取り付けられ、かつ、加速
度センサを取付けることができる小径回転体９とを備え
た回転式加速度発生装置において、小径回転体上に被検
査体の加速度センサを載置し、大径回転体および小径回
転体を回転させた時に、小径回転体上に載置した加速度
センサからの出力信号の中から低周波成分のみを取り出
すことにより、加速度センサの感度軸重心と小径回転体
の回転中心との偏心誤差をキャンセルするようにしたこ
とを特徴とする回転式加速度発生装置における加速度セ
ンサの偏心誤差のキャンセル方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01025399A JP4034899B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 回転式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置およびその方法 |
| DE10002138A DE10002138B4 (de) | 1999-01-19 | 2000-01-19 | Exzentrizitätsfehler-Korrektureinrichtung und Verfahren zur Exzentrizitätsfehler-Korrektur bei einem Beschleunigungssensor in einer Beschleunigungserzeugungsvorrichtung |
| US09/487,224 US6408675B1 (en) | 1999-01-19 | 2000-01-19 | Eccentric error corrector and method of eccentric error correction for acceleration sensor in acceleration generating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01025399A JP4034899B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 回転式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置およびその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000206143A true JP2000206143A (ja) | 2000-07-28 |
| JP4034899B2 JP4034899B2 (ja) | 2008-01-16 |
Family
ID=11745165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01025399A Expired - Fee Related JP4034899B2 (ja) | 1999-01-19 | 1999-01-19 | 回転式加速度発生装置における加速度センサの偏心誤差のキャンセル装置およびその方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6408675B1 (ja) |
| JP (1) | JP4034899B2 (ja) |
| DE (1) | DE10002138B4 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6560553B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-05-06 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Method of estimating an eccentric position of an acceleration sensor and acceleration generating apparatus with an eccentricity adjuster |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070049975A1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-01 | Cates Adam W | Active can with dedicated defibrillation and sensing electrodes |
| US8131494B2 (en) * | 2008-12-04 | 2012-03-06 | Baker Hughes Incorporated | Rotatable orientation independent gravity sensor and methods for correcting systematic errors |
| CN110345838B (zh) * | 2018-12-21 | 2020-12-18 | 哈尔滨工业大学 | 一种四轴离心机工作半径的测量方法 |
| CN114395953B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-05-09 | 武汉大学 | 一种便携式高压水射流钢轨打磨入射角标定方法及系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE664553C (de) * | 1936-01-25 | 1938-08-29 | Askania Werke A G Vormals Cent | Vorrichtung zum Eichen von Beschleunigungs- und Schwingungsmessern |
| US3372572A (en) * | 1966-08-22 | 1968-03-12 | Army Usa | Double-turntable type dynamic test apparatus |
| US4188816A (en) * | 1974-11-29 | 1980-02-19 | Sanders Associates, Inc. | Apparatus and method for performing inertial measurements using translational acceleration transducers and for calibrating translational acceleration transducers |
| DE3717677C1 (en) * | 1987-05-26 | 1988-12-22 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for calibrating acceleration pick-ups (sensors), and device for carrying out the method |
| US5353642A (en) * | 1991-02-01 | 1994-10-11 | Kyowa Electronic Instruments, Ltd. | Centrifugal type acceleration measuring device |
| JPH07110342A (ja) | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 遠心力加速度試験機 |
| DE69834084T2 (de) * | 1997-10-21 | 2006-08-24 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Drehtischgerät zur Erzeugung von Beschleunigungen |
-
1999
- 1999-01-19 JP JP01025399A patent/JP4034899B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-01-19 DE DE10002138A patent/DE10002138B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-01-19 US US09/487,224 patent/US6408675B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6560553B1 (en) | 1999-11-19 | 2003-05-06 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Method of estimating an eccentric position of an acceleration sensor and acceleration generating apparatus with an eccentricity adjuster |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10002138B4 (de) | 2007-05-31 |
| DE10002138A1 (de) | 2000-08-31 |
| US6408675B1 (en) | 2002-06-25 |
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