JP2004108966A

JP2004108966A - 慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法

Info

Publication number: JP2004108966A
Application number: JP2002272655A
Authority: JP
Inventors: Koji Ogue; 小久江　幸二
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】本発明は、回転テーブル上に載置する慣性装置を、回転軸に対して角度をつけることにより、複数軸の角速度と加速度のデータを一度に検出することを目的とする。
【解決手段】本発明による慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法は、慣性装置（３）を回転テーブル（１）上に回転軸又は重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、回転テーブル（１）に対して角速度及び加速度を印加し、一度にデータを検出する方法である。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法に関し、特に、慣性装置を回転テーブル上に回転テーブルの回転軸又は地球の重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、角速度又は加速度を印加することにより、複数軸の角速度データ及び加速度データを一度に検出し、その検出、調整、試験手順を大幅に簡略化するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法としては、一般に次の方法が採用されていた。尚、この方法は社内において実施されており、文献としては発表されていない。
すなわち、姿勢角・方位角を計測する慣性装置は、１軸の角速度計及び加速度計を各々３個組み合わせることにより、構成されている。慣性装置は各センサーよりデータを一つの基板に同時に取り込み、そのデータを演算することにより姿勢角・方位角を算出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の慣性装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、この様に各３個の角速度、加速度計を組み合わせた場合、その各種テータの取り込み手段にもよるが、センサー単体の誤差に加えて、取り込み時の誤差も補正する必要がある。センサーより角速度、加速度が電圧で出力され、基板内にＡ／Ｄ変換器を用いて入力する様な場合が、例としてあげられる。この様に、３軸１体とした構造になった後で、そのデータの補正・検査を実施するためには、各軸毎に角速度、加速度を印加する必要があった。角速度の補正には、回転テーブル上にこの回転テーブルの回転軸がＸ軸と平行になる様に装置を据え付け、Ｘ軸角速度を補正し、その後Ｙ軸が回転軸と平行になる様に据え付け直し、Ｙ軸角速度を補正し、その後Ｚ軸に対して同様の操作を行っていた。以上の様に３軸の角速度を補正・検査するだけで、計３回装置を回転テーブルへ据え付ける必要があった。加速度も同様である。同じように２軸構成の装置でもこの様な取り付け作業が必要となっていた。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、慣性装置を回転テーブル上に回転テーブルの回転軸又は地球の重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、角速度又は加速度を印加することにより、複数軸の角速度データ及び加速度データを一度に検出し、その検出、調整、試験手順を大幅に簡略化するようにした慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法は、複数軸の角速度を検出する角速度計および複数軸の加速度を検出する加速度計を有する慣性装置を、回転テーブル上に前記回転テーブルの回転軸又は地球の重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、前記回転テーブルに対して角速度又は加速度又は角速度と加速度を印加することにより、前記角速度計及び加速度計から複数軸の角速度データ及び加速度データを一度に検出する方法であり、また、前記角速度データ及び加速度データにより、前記角速度計及び加速度計の調整を行う方法であり、また、前記回転テーブルを正逆回転させる方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは回転テーブルであり、この回転テーブル１はモータ２によって正逆回転できるように構成され、この正逆回転によって正負の角速度ωを印加できるように構成されている。
【０００７】
前記回転テーブル１上には、図示しない治具を介して、この回転テーブル１の回転軸又は地球の重力軸に対して角度θをつけて慣性装置３が据え付けてあり、この慣性装置３内には、図示していないが、周知の三軸の角速度計及び加速度計が内蔵されている。
【０００８】
前記慣性装置３を図１のように回転テーブル１上に取り付けた状態で、この時の慣性装置３の姿勢角・方位角をロール：θ（≠０）、ピッチ：φ（≠０）、ヨー：ψとし、水平面からこの姿勢角への変換マトリックスをＢとする。
また、慣性装置３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に印加される角速度をｐ、ｑ、ｒとする。
前述の状態で、モータ２を正転させて回転テーブル１に一定角速度ωを印加すると、慣性装置３へ印加される角速度は次の数１の（１）式の通りである。
【０００９】
【数１】

【００１０】
また、ロールθ≠０、ピッチφ≠０の時、前記角速度ｐ、ｑ、ｒには必ず角速度が出力されるため、この時に出力される角速度ｐ、ｑ、ｒと前述の（１）式で得られた理論値との差が誤差となる。
従って、慣性装置３の前記角速度計の検査、調整、試験は、この前記誤差を測定することにより実施し、調整を行うことができる。
また、前述の場合は、回転テーブル１を正回転させたが、この回転テーブル１を逆方向に回転させることにより、回転テーブル１に対して慣性装置３の１回の据え付けによって正角の角速度データを得ることができる。
【００１１】
次に、加速度の測定については、前述の状態で慣性装置３のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に印加される加速度Ａ（図１の矢印で示される方向）をＡｘ、Ａｙ、Ａｚとすると、三軸に印加される加速度は次の数２の（２）式の通りである。
【００１２】
【数２】

【００１３】
従って、ロールθ≠０、ピッチφ≠０の時、加速度Ａｘ、Ａｙ、Ａｚには必ず加速度が出力されるため、この時に出力される加速度データと前記（２）式の理論値との差が誤差となる。
前記慣性装置３の前記加速度計の検査、調整、試験は、この前記誤差を測定することにより実施し、調整を行うことができる。
尚、前述の複数軸の角速度データ及び加速度データは一度に検出できると共に、慣性装置３の角速度計及び加速度計は各々三軸の場合について述べたが、二軸の場合も前述と同様に検出できることは述べるまでもないことである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、回転テーブルの回転軸又は地球の重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、回転テーブルに対して角速度及び加速度を印加し、複数軸の角速度データ及び加速度データを一度に検出して調整等を行うことができ、従来よりも検出及び調整等の速度及び精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１　　回転テーブル
２　　モータ
３　　慣性装置

Claims

複数軸の角速度を検出する角速度計および複数軸の加速度を検出する加速度計を有する慣性装置（３）を、回転テーブル（１）上に前記回転テーブル（１）の回転軸又は地球の重力軸に対して角度をつけて据え付けた状態で、前記回転テーブル（１）に対して角速度又は加速度又は角速度と加速度を印加することにより、前記角速度計及び加速度計から複数軸の角速度データ及び加速度データを一度に検出することを特徴とする慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法。
前記角速度データ及び加速度データにより、前記角速度計及び加速度計の調整を行うことを特徴とする請求項１記載の慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法。
前記回転テーブル（１）を正逆回転させることを特徴とする請求項１又は２記載の慣性装置の角速度データ及び加速度データの検出・調整方法。