JP2006064555A - Method and device for detecting sensitivity of angular velocity sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、角速度センサの感度検出方法に係り、特に圧電振動片を用いた角速度センサの感度検出方法および装置に関する。 The present invention relates to an angular velocity sensor sensitivity detection method, and more particularly to an angular velocity sensor sensitivity detection method and apparatus using a piezoelectric vibrating piece.
動きのある装置や機械、例えば車両やロボットなどの位置や姿勢の検出、制御をする場合、一般に角速度センサによって角速度を検出して行なう。また、角速度センサは、手ぶれ防止のためにビデオカメラに搭載したり、カーナビゲーション装置に用いるなど、非常に広い範囲に用いられている。そして、近年は、非常に小型で安価であるところから、圧電振動片を利用した振動型角速度センサ(振動ジャイロ)が普及してきている。 When detecting and controlling the position and orientation of a moving device or machine, such as a vehicle or a robot, the angular velocity is generally detected by an angular velocity sensor. Further, the angular velocity sensor is used in a very wide range such as being mounted on a video camera to prevent camera shake or used in a car navigation device. In recent years, a vibration-type angular velocity sensor (vibration gyro) using a piezoelectric vibrating piece has become widespread because it is very small and inexpensive.
角速度センサは、各種装置の姿勢制御などに利用されるところから、同一の機種内における各角速度センサの検出感度が同じであることが強く望まれている。すなわち、各角速度センサは、同じ角速度を検出したときに、おなじ大きさの検出信号を出力することが望まれる。圧電振動片を用いた振動型角速度センサは、圧電振動片の検出信号(電圧)が小さいため、これを増幅して出力するようにしている。ところが、振動型角速度センサの検出感度は、水晶板などの圧電材料からなる圧電振動片の製作誤差などによって、角速度センサごとに大きく異なっている。このため、従来は、特許文献1に記載されているように、角速度センサを一定角速度で所定の時間回転させ、この間の角速度センサの出力信号(出力電圧)を検出して積分したのち、積分値を基準値で除して各角速度センサの感度を求めるようにしている。
特許文献1に記載の感度検出方法(以下、従来の感度検出方法という)は、パルスモータを用いて角速度センサを一定回転速度で回転させている。このため、角速度センサは、パルスモータの特性上、断続的に回転させられて回転むらを生ずる。すなわち、従来の感度検出方法は、回転速度という不安定な情報を基礎にして感度を求めており、任意の点における角速度センサの出力が設定された回転速度における出力であるか否かが不明である。そこで、従来の感度検出方法は、一定時間回転させてその時間内における角速度センサの出力電圧を積分し、この一定時間内の出力電圧の平均から感度を求めるようにしている。このため、従来の感度検出方法は、電圧を積分する回路が必要で、容量の大きなコンデンサを必要とし、コンデンサを放電させて積分値を得るため、感度を高精度で求めることができない。また、従来の感度検出方法は、角速度センサを回転させるために、パルスモータなどの高価な装置を必要とする。 In the sensitivity detection method described in Patent Document 1 (hereinafter referred to as a conventional sensitivity detection method), an angular velocity sensor is rotated at a constant rotational speed using a pulse motor. For this reason, the angular velocity sensor is intermittently rotated due to the characteristics of the pulse motor, resulting in uneven rotation. That is, the conventional sensitivity detection method obtains the sensitivity based on unstable information such as rotational speed, and it is unclear whether the output of the angular velocity sensor at an arbitrary point is the output at the set rotational speed. is there. Therefore, the conventional sensitivity detection method rotates for a certain time, integrates the output voltage of the angular velocity sensor within that time, and obtains the sensitivity from the average of the output voltage within this certain time. For this reason, the conventional sensitivity detection method requires a circuit for integrating the voltage, requires a capacitor having a large capacity, and discharges the capacitor to obtain an integrated value, so that the sensitivity cannot be obtained with high accuracy. Further, the conventional sensitivity detection method requires an expensive device such as a pulse motor in order to rotate the angular velocity sensor.
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、感度を高精度で検出できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、パルスモータなどの高価な装置を用いずに感度を検出できるようにすることを目的としている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and aims to enable detection of sensitivity with high accuracy.
Another object of the present invention is to enable detection of sensitivity without using an expensive device such as a pulse motor.
角速度センサは、角速度センサを搭載した物体が所定の角度、例えば90°回転した場合、速く回転しようが遅く回転しようが、90°回転する間に出力する信号の量(積算値)が同じになる。したがって、2つの角速度センサの感度が同じである場合、各角速度センサの出力信号(出力電圧)を時間について積分した値が同じであれば、2つの角速度センサは、同じ角度回転したことになる。一方、2つの角速度センサの出力信号を、同じ角度を回転するのに要した時間について積算したときに、両者の積算値に差がある場合、両者の感度は異なっている。そして、積算値の差は、両者の感度に比例する。本発明は、角速度センサのこのような特性に注目してなされたものである。 In the angular velocity sensor, when an object equipped with the angular velocity sensor is rotated at a predetermined angle, for example, 90 °, the amount (integrated value) of signals output during the 90 ° rotation is the same regardless of whether the object rotates faster or slower. . Therefore, when the sensitivity of the two angular velocity sensors is the same, if the value obtained by integrating the output signal (output voltage) of each angular velocity sensor with respect to time is the same, the two angular velocity sensors have rotated by the same angle. On the other hand, when the output signals of the two angular velocity sensors are integrated for the time required to rotate the same angle, the sensitivity of the two is different if there is a difference between the two integrated values. The difference between the integrated values is proportional to the sensitivity of both. The present invention has been made paying attention to such characteristics of the angular velocity sensor.
すなわち、本発明に係る角速度センサの感度検出方法は、角速度センサを鉛直面内で振り子運動させて、前記角速度センサが基準位置に対して予め定めた複数の角度を回転したときの前記角速度センサの出力電圧を検出し、前記角速度センサの回転角度と出力電圧との関係を求め、求めた関係を基準と比較して前記角速度センサの感度を求めることを特徴としている。 In other words, the sensitivity detection method of the angular velocity sensor according to the present invention includes a method of detecting the angular velocity sensor when the angular velocity sensor rotates a plurality of predetermined angles with respect to a reference position by pendulum movement in a vertical plane. The output voltage is detected, the relationship between the rotation angle of the angular velocity sensor and the output voltage is obtained, and the sensitivity of the angular velocity sensor is obtained by comparing the obtained relationship with a reference.
振り子運動は、初速が0である場合、振り子の腕の長さと質量とが一定であれば、運動が一義的に定まる。したがって、角速度センサを振り子運動させ、基準位置に対して予め定めた所定の複数の角度を回転したときの角速度センサの出力電圧を検出し、予め与えられたアルゴリズムに従って回転角度と出力電圧との関係を求めて基準と比較することにより、角速度センサの感度を求めることができる。しかも、本発明は、複数の回転角度における出力電圧の検出値に基づいて、計算により感度を求めるようにしており、不安定な回転速度などの検出や、コンデンサなどを用いる必要がなく、感度を高精度で求めることができる。そして、本発明は、角速度センサを鉛直面内で振り子運動させているため、モータなどの高価な装置を必要としない。 The pendulum movement is uniquely determined when the initial speed is zero and the length and mass of the arm of the pendulum are constant. Therefore, the output voltage of the angular velocity sensor when the angular velocity sensor is moved in a pendulum and rotated a plurality of predetermined angles with respect to the reference position is detected, and the relationship between the rotation angle and the output voltage is determined according to a predetermined algorithm. Is obtained and compared with the reference, the sensitivity of the angular velocity sensor can be obtained. In addition, the present invention seeks the sensitivity by calculation based on the detected values of the output voltage at a plurality of rotation angles, and it is not necessary to detect unstable rotational speeds or use a capacitor, etc. It can be obtained with high accuracy. The present invention does not require an expensive device such as a motor because the angular velocity sensor is pendulum moved in the vertical plane.
そして、回転角度と出力電圧との関係は、角速度センサの所定の回転角度と、所定の回転角度を回転したときの出力電圧の積算値であることが望ましい。ある角度を回転したときの瞬間的な出力電圧の比較でなく、基準位置から所定回転角度を回転したときの積算値を比較することにより、より正確な感度を求めることができる。角速度センサを振り子運動させる場合、基準位置は最下点に対して90°上方に回転させた位置が望ましい。この90°回転させた位置を基点にして初速度0で振り子運動をさせると、角速度センサの回転角度と出力電圧との関係を容易に求めることができ、処理の簡素化を図ることができる。もちろん、基準位置は、最下点に対して90°上方の位置でなくともよい。また、振り子運動に任意の初速度を与えてもよい。 The relationship between the rotation angle and the output voltage is preferably a predetermined rotation angle of the angular velocity sensor and an integrated value of the output voltage when the predetermined rotation angle is rotated. More accurate sensitivity can be obtained by comparing the integrated values when the predetermined rotation angle is rotated from the reference position, not by comparing the instantaneous output voltage when the angle is rotated. In the case of pendulum movement of the angular velocity sensor, the reference position is preferably a position rotated 90 ° above the lowest point. When the pendulum motion is performed at the initial speed 0 with the position rotated by 90 ° as a base point, the relationship between the rotation angle of the angular velocity sensor and the output voltage can be easily obtained, and the processing can be simplified. Of course, the reference position does not have to be 90 ° above the lowest point. Moreover, you may give arbitrary initial speed to a pendulum motion.
予め定めた複数の角度は、基準位置に対して90°以内であることが望ましい。また、所定の回転角度は、基準位置に対して90°にすることができる。振り子運動は、基準位置に対して90°となる最下点を超えると回転速度が減少し、角速度が最下点に対して対称の値を取るようになり、処理が複雑となる。 The plurality of predetermined angles are preferably within 90 ° with respect to the reference position. The predetermined rotation angle can be 90 ° with respect to the reference position. When the pendulum motion exceeds the lowest point at 90 ° with respect to the reference position, the rotational speed decreases, and the angular velocity takes a symmetric value with respect to the lowest point, which complicates the processing.
また、本発明に係る角速度センサの感度検出方法は、角速度センサを回転させて、前記角速度センサが基準位置に対して予め定めた複数の角度を回転したときの時間と前記角速度センサの出力電圧とを検出し、これら検出した時間と出力電圧とから予め与えられたアルゴリズムに基づいて、前記角速度センサの回転角度と出力電圧との関係を求め、前記角速度センサが所定の回転角度を回転したときの前記出力電圧の積算値を演算し、前記積算値を基準値と比較して前記角速度センサの感度を求めることを特徴としている。 Also, the sensitivity detection method of the angular velocity sensor according to the present invention includes: rotating the angular velocity sensor so that the angular velocity sensor rotates a plurality of predetermined angles with respect to a reference position; and the output voltage of the angular velocity sensor. And detecting the relationship between the rotation speed of the angular velocity sensor and the output voltage based on an algorithm given in advance from the detected time and output voltage, and when the angular velocity sensor rotates a predetermined rotation angle The integrated value of the output voltage is calculated, and the integrated value is compared with a reference value to obtain the sensitivity of the angular velocity sensor.
このようになっている本発明は、角速度センサが基準位置に対して予め定めた複数の角度を回転したときの時間を検出すると、角速度センサの回転運動の状態を求めることができる。したがって、前記予め定めた複数の角度を回転したときの時間と出力電圧とから、角速度センサの回転角度と出力電圧との関係が求まる。そこで、角速度センサが所定の回転角度を回転したときの出力電圧の積算値を求め、基準値と比較することにより、角速度センサの感度を求めることができる。 In the present invention configured as described above, when the time when the angular velocity sensor rotates a plurality of predetermined angles with respect to the reference position is detected, the state of the rotational motion of the angular velocity sensor can be obtained. Therefore, the relationship between the rotation angle of the angular velocity sensor and the output voltage is obtained from the time when the plurality of predetermined angles are rotated and the output voltage. Therefore, the integrated value of the output voltage when the angular velocity sensor rotates a predetermined rotation angle is obtained, and the sensitivity of the angular velocity sensor can be obtained by comparing with the reference value.
そして、上記の感度検出方法を実施する角速度センサの感度検出装置は、角速度センサを回転させる回転手段と、前記角速度センサが基準位置に対して予め定めた複数の角度を回転したことを検出する回転検出手段と、前記回転検出手段の検出信号に基づいて、前記角速度センサが前記複数の角度を回転したときの前記角速度センサの出力電圧を読み込む出力読込み手段と、前記回転検出手段の検出信号に基づいて、前記角速度センサが前記複数の角度を回転した時間を求める計時手段と、前記出力読込み手段が読み込んだ前記出力電圧と、前記計時手段が求めた前記時間とに基づいて、前記角速度センサの回転角度を前記出力電圧との関係を求める相関演算手段と、前記相関手段が求めた前記角速度センサの回転角度と前記出力電圧との関係に基づいて、前記角速度センサが所定の角度を回転したときの前記出力電圧の積算値を求める積算値演算手段と、前記積算値演算手段が求めた前記積算値を基準値と比較して前記角速度センサの感度を求める感度演算手段と、を有することを特徴としている。 The sensitivity detection device for the angular velocity sensor that performs the sensitivity detection method described above includes a rotating unit that rotates the angular velocity sensor, and a rotation that detects that the angular velocity sensor has rotated a plurality of predetermined angles with respect to a reference position. Based on a detection means, an output reading means for reading an output voltage of the angular velocity sensor when the angular velocity sensor rotates the plurality of angles based on a detection signal of the rotation detection means, and a detection signal of the rotation detection means The angular velocity sensor rotates the angular velocity sensor based on the time measuring means for obtaining the rotation time of the plurality of angles, the output voltage read by the output reading means, and the time obtained by the time measuring means. Correlation calculation means for obtaining a relationship between the angle and the output voltage, and a relation between the rotation angle of the angular velocity sensor obtained by the correlation means and the output voltage. Based on the angular velocity sensor, the integrated value calculating means for determining the integrated value of the output voltage when the angular velocity sensor rotates a predetermined angle, and comparing the integrated value determined by the integrated value calculating means with a reference value, the angular velocity Sensitivity calculating means for determining the sensitivity of the sensor.
このようになっている本発明は、時間的に変動する不安定な回転速度を検出する必要がなく、絶対的な基準である角度、時間を求めるようにしており、これらを精度よく検出することが可能である。また、コンデンサなどを必要とせず、検出した角度と時間に基づいて、計算によって角速度を求めるようにしているため、角速度センサの感度を高精度に求めることができる。なお、回転検出手段は、ポテンショメータなどの回転角度を検出できるものであれば何でもよく、特に角速度センサの回転に影響を与えないものが望ましく、例えばロータリエンコーダやフォトカプラなどの光センサが望ましい。 In the present invention thus configured, it is not necessary to detect an unstable rotational speed that fluctuates with time, and an angle and time that are absolute references are obtained, and these can be detected accurately. Is possible. Further, since the angular velocity is obtained by calculation based on the detected angle and time without requiring a capacitor or the like, the sensitivity of the angular velocity sensor can be obtained with high accuracy. The rotation detecting means may be anything as long as it can detect the rotation angle, such as a potentiometer, and is particularly preferably an optical sensor such as a rotary encoder or a photocoupler that does not affect the rotation of the angular velocity sensor.
回転手段は、鉛直面内で揺動自在なアームであってよい。鉛直面内で揺動自在なアームを用いると、モータなどを用いずに角速度センサに振り子運動(回転運動)をさせることができ、角速度センサの感度を容易に高精度で求めることができる。もちろん、回転手段は、回転自在な回転テーブルであってもよい。すなわち、角速度センサを回転自在な回転テーブルに載せ、手によって回転テーブルに回転力を与えてもよい。質量の大きな回転テーブルの場合、短時間であればほぼ一定の回転速度で回転するし、摩擦による減速状態も実験などによって容易に把握でき、角速度センサの感度の検出を高精度で行なうことができる。 The rotating means may be an arm that can swing in a vertical plane. When an arm that can swing in a vertical plane is used, the angular velocity sensor can be caused to perform a pendulum motion (rotational motion) without using a motor or the like, and the sensitivity of the angular velocity sensor can be easily obtained with high accuracy. Of course, the rotating means may be a rotatable rotary table. That is, the angular velocity sensor may be placed on a rotatable rotary table, and a rotational force may be applied to the rotary table by hand. In the case of a rotating table with a large mass, the rotating table rotates at a substantially constant rotational speed for a short time, and the deceleration state due to friction can be easily grasped by experiments and the sensitivity of the angular velocity sensor can be detected with high accuracy. .
本発明に係る角速度センサの感度検出方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る角速度センサの感度検出装置の概略を示す説明図である。図1において、感度検出装置10は、固定台12に立設した支柱14を有する。支柱14の上端部には、回転手段である揺動アーム16が揺動自在に取り付けてある。すなわち、揺動アーム16は、図示しない軸受を介して支柱14に回転自在に取り付けた回転軸17に固定してある。そして、揺動アーム16の先端部には、ウエイト18が固定してある。このため、ウエイト18は、揺動アーム16とともに回転手段を構成しており、鉛直面内において振り子運動ができるようになっている。
A preferred embodiment of a method and apparatus for detecting sensitivity of an angular velocity sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of a sensitivity detection apparatus for an angular velocity sensor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the
ウエイト18は、実施形態の場合、揺動アーム16の質量を無視できる質量を有している。また、揺動アーム16は、ウエイト18が振り子運動をしたときに、撓みを無視できる剛性を有している。このため、ウエイト18は、重心の運動に関して単振り子として取り扱うことができるようにしてある。そして、ウエイト18の質量中心と対応した位置には、角速度センサ20の装着部が設けてある。このため、装着部に取り付けた角速度センサ20は、ウエイト18と一体に振り子運動をする。角速度センサ20は、接続された図示しないリード線が回転軸17などを介して支柱14に導かれており、出力信号(出力電圧)をパーソナルコンピュータ(パソコン)などからなる演算処理装置30に入力するようになっている。なお、ウエイト18の質量が揺動アーム16の質量を無視できない場合、角速度センサ20の装着部は、揺動アーム16とウエイト18との両者による質量中心と対応した位置に設けるとよい。このように、角速度センサ20の装着部を質量中心と対応した位置に設けることにより、角速度センサ20の振り子運動の解析が容易となる。
In the embodiment, the
ウエイト18と対応した位置には、受け台22が設けてある。受け台22は、ウエイト18の下部を支え、揺動アーム16を水平に保持する。そして、受け台22は、矢印24に示したように、水平面内で回転するようになっており、水平面内で回転してウエイト18の支持を解除すると、ウエイト18が自重により軌跡(矢印)26に沿って回転する。
A
感度検出装置10は、揺動アーム16が図1に示した基準位置である水平位置から時計方向に回転したときに、予め定めた角度を回転したことを検出する回転検出手段を備えている。回転検出手段は、実施形態の場合、揺動アーム16に設けた遮光部材32と、遮光部材32を検出する複数の光センサから構成してある。遮光部材32は、ピンなどから構成してあって、揺動アーム16の長手方向に沿った中心線28上に配置してある。一方、光センサは、発光部34(34a、34b)と受光部36(36a、36b)とから構成してある。
The
これらの、発光部34と受光部36とは、実施形態の場合、揺動アーム16の水平位置に対して、時計方向への中心角が30°と60°との位置に配置してある。また、発光部34と受光部36は、遮光部材32の描く軌跡38の一側と他側とに配置してある。すなわち、遮光部材32は、発光部34と受光部36との間を通過し、発光部34が受光部36に向けて放射するレーザ光などの光39を一時的に遮断する。受光部36は、遮光部材32が光39を遮断すると、検出信号を演算処理装置30に出力する。なお、図1の紙面に直交した方向に発光部34と受光部36とを配置し、揺動アーム16自体を遮光部材としてもよい。また、発光部34と受光部36との配置位置は、30°と60°とでなくてもよく、3つ以上配置してもよい。
In the case of the embodiment, the light emitting unit 34 and the light receiving unit 36 are arranged at
演算処理装置30は、図2に示したように、出力読込み部40、関数演算部42、積算値演算部44、感度演算部46、基準値記憶部48、増幅率演算部50を有している。出力読込み手段である出力読込み部40は、受光部36a、36bの出力信号が入力するようになっていて、受光部36の出力信号に基づいて角速度センサ20の出力電圧を読み込み、相関演算部である関数演算部42に出力する。関数演算部42は、詳細を後述するように、角速度センサ20の回転角と出力電圧との関係を求め、出力側に設けた積算値演算部(積算値演算手段)44に出力する。
As shown in FIG. 2, the
積算値演算部44の出力側に設けた感度演算部46は、入力側が積算値演算部44と基準値記憶部48とに接続してあって、積算値演算部44が出力した積算値を基準値記憶部48に格納してある基準値と比較して角速度センサ20の感度を求め、増幅率演算部50に出力する。増幅率演算部50は、機種が同じである各角速度センサ20の感度が同一となるように、角速度センサ20の出力電圧に対する増幅率を求め、図示しない増幅率書込み装置などに出力する。
The
このようになっている第1実施形態の感度検出装置10による角速度センサ20の感度の検出は、次のようにして行なう。振り子運動は、腕の長さLとその質量(重さ)Wとがわかっている場合、その運動が一義的に定まる。実施形態の場合、感度検出装置10は、ウエイト18の質量が揺動アーム16の質量を無視できる質量を有していて、ウエイト18の重心の運動を単振り子の運動で近似できるようにしてある。したがって、角速度センサ20は、ウエイト18の重心に対応した位置に装着することにより、振り子運動がウエイト18の重心と回転軸17の中心との距離Lと、ウエイト18の質量とによって求められる。なお、角速度センサ20の質量は、一般にウエイト18に比較して非常に小さく無視できるが、予め計測して角速度センサ20の質量を考慮してもよい。
The sensitivity detection of the
まず、ウエイト18に角速度センサ20を装着した揺動アーム16を、図1に示したように基準位置である水平位置に回動し、ウエイト18を受け台22の上に載せる。そして、受け台22を矢印24のように手またはモータなどによって回動し、ウエイト18の支持を解除する。これにより、角速度センサ20は、回転軸17を中心とした軌跡26のように、揺動アーム16、ウエイト18と一体に時計方向に回転(振り子運動)する。そして、揺動アーム16が水平位置から30°回転し、揺動アーム16に設けた遮光部材32が発光部34aの放射する光39を遮ると、受光部36aが回転検出信号を演算処理部30の出力読込み部40に出力する。出力読込み部40は、受光部36aから信号が入力すると、角速度センサ20の出力電圧を読み込み、関数演算部42に送出する。関数演算部42は、出力読込み部40の出力信号を内部メモリ(図示せず)に記憶する。揺動アーム16が水平位置から時計方向に60°回転すると、受光部36bが回転検出信号を出力読込み部40に出力する。出力読込み部40は、前記と同様にして角速度センサ20の出力電圧を読み込んで関数演算部42に出力する。
First, the
関数演算部42には、水平位置(基準位置)における初期速度が0である場合の、角速度センサ20の任意の回転角度における回転時間、回転速度、角速度等の関係が予め与えられている。そして、関数演算部42は、これらの関係に基づいて角速度センサ20の回転角度と出力電圧との関係式を求めて積算値演算部44に出力する。積算値演算部44は、関数演算部42が求めた角速度センサ20の出力電圧との関係式に基づいて、角速度センサ20が所定の角度、例えば水平位置から最下点である90°の位置に回転したときの出力電圧の積算値を演算する。すなわち、角速度センサ20は、振り子運動をしているので、初速度0の水平位置から90°回転するのに要する時間が一定で、所定の平均角速度で90°回転させられたことになる。積算値演算部44の求めた出力電圧の積算値KXは、感度演算部46に入力される。
The
基準値記憶部48は、角速度センサの基準の感度S0[mV/dps]と、この基準角速度センサが水平位置から初速度0で90°回転したときの出力電圧の積算値K0とを記憶している。感度演算部46は、積算値演算部44が求めた積算値KXを基準積算値K0と比較し、基準感度S0を用いて角速度センサ20の感度SX[mV/dps]を求める。例えば、基準値記憶部48に記憶されている基準感度S0が25[mV/dps]であり、積算値K0が450であるとする。また、積算値演算部44の求めた積算値がKXである場合、角速度センサ20の感度SXは、
SX:KX=25:450
SX=(25×KX)/450 [mV/dps]
となる。
The reference
S X : K X = 25: 450
S X = (25 × K X ) / 450 [mV / dps]
It becomes.
感度演算部46の求めた角速度センサ20の感度は、増幅率演算部50に出力される。増幅率演算部50は、感度がSX[mV/dps]である角速度センサ20の感度を基準感度の25[mv/dps]が得られるように、次式より増幅率Gを求める。
G=25/SX
この増幅率演算部50の求めた増幅率Gは、図示しない増幅率書込み装置に出力され、角速度センサ20に書き込まれる。これにより、各角速度センサ20は、基準感度25[mV/dps]が得られるように調整される。
The sensitivity of the
G = 25 / S X
The amplification factor G obtained by the
このように、感度検出装置10においては、振り子運動を利用して正確に計測できる角速度センサ20の回転角度を検出し、この回転角度と出力電圧とに基づいて感度を計算して求めている。このため、実施形態においては、不安定な角速度の検出や、コンデンサを必要とせず、角速度センサ20の感度を高精度で求めることができる。したがって、実施形態においては、角速度センサ20を基準感度にするための増幅率を精度よく求めることができ、角速度センサ20の感度のばらつきを小さくすることができる。しかも、実施形態の感度検出装置10は、角速度センサ20を鉛直面内で振り子運動させているため、角速度センサ20を回転運動させるためのモータなどの動力を必要とせず、装置の簡素化、コストの低減を図ることができる。そして、角速度センサ20は、ウエイト18の重心と対応した位置に配置されて単振り子と同様に取り扱うことができるため、演算等が容易で装置の簡素化を図ることができる。また、感度検出装置10は、受け台22によってウエイト18を介して揺動アーム16を水平位置に保持し、受け台22を回動させて支持を解除しているため、揺動アーム16、すなわち角速度センサ20の基準位置からの回転を正確に行なうことができる。なお、角速度センサ20は、ウエイト18の重心でない位置に配置してもよい。また、回転検出手段は、ロータリエンコーダやレゾルバなどであってもよい。さらに、出力電圧の積算値を求める回転角度は、90°でなくともよい。そして、感度検出装置10は、基準の角速度センサを用いて振り子運動をさせて適宜較正を行なうことが望ましい。
Thus, the
図3および図4は、第2実施形態の説明図である。この実施形態に係る感度検出装置60は、図3に示したように、揺動アーム16の基準位置となる水平位置と対応した位置に、遮光部材32を検出する位置検出手段が設けてある。この位置検出手段は、水平位置に対して中心角が30°の位置と60°の位置とに設けた回転検出手段と同様に、発光部62と受光部64とから構成してある。そして、受光部64の出力信号は、受光部36と同様に演算処理装置70に入力するようにしてある。なお、この第2実施形態に係る感度検出装置60は、第1実施形態に示した受け台22が設けられていない。第2実施形態の他の構成は、第1実施形態とほぼ同様である。
3 and 4 are explanatory diagrams of the second embodiment. As shown in FIG. 3, the sensitivity detection device 60 according to this embodiment is provided with position detection means for detecting the
感度検出装置60を構成している演算処理装置70は、図4に示したように、出力読込み部40、相関演算手段である関数演算部72、計時手段である計時部74、積算値演算部44、基準値記憶部48、増幅率演算部50を有している。出力読込み部40は、受光部64、36(36a、36b)の出力信号が入力し、これらの出力信号に基づいて、角速度センサ20の出力電圧を読み込み、関数演算部72に出力する。また、各受光部64、36の出力信号は、計時部74に入力するようになっている。計時部74は、揺動アーム16が水平位置から予め定めた角度である30°と60°とを回転した時間を計時して、出力読込み部40の出力側に設けた関数演算部72に送出する。
As shown in FIG. 4, the
関数演算部72の出力側には、第1実施形態と同様に積算値演算部44が接続してある。そして、積算値演算部44の出力側には、感度演算部46が設けてある。感度演算部46は、積算値演算部44の出力を基準値記憶部48が記憶している基準値と比較し、角速度センサ20の感度を求めて増幅率演算部50に入力する。
The integrated
このようになっている第2実施形態に係る感度検出装置60の作用は、次のとおりである。角速度センサ20をウエイト18の重心と対応した位置に装着したのち、手などによって揺動アーム16を水平位置より上方に持ち上げる。そして、揺動アーム16を開放すると、角速度センサ20は、図3に示した軌跡26に沿って回転し、鉛直面内で振り子運動を行なう。また、揺動アーム16に設けた遮光部材32は、軌跡38に沿って回転する。
The operation of the sensitivity detection apparatus 60 according to the second embodiment configured as described above is as follows. After mounting the
受光部64は、揺動アーム16が水平となり、遮光部材32が発光部62の放射する光39を遮断すると、遮光部材32の検出信号を演算処理装置70の出力読込み部40と計時部74とに送出する。出力読込み部40は、前記と同様に角速度センサ20の出力電圧を読み込んで関数演算部72に入力する。また、計時部74は、受光部64から信号が入力すると、それに同期して時間の計数を開始する。さらに、揺動アーム16が回転して遮光部材32が発光部34a、34bの放射する光39を遮断すると、対応した受光部36a、36bが検出信号を出力読込み部40と計時部74とに入力する。出力読込み部40は、各受光部36の出力信号に基づいて角速度センサ20の出力電圧を読み込み、関数演算部72に入力する。一方、計時部74は、受光部36aから検出信号が入力すると、角速度センサ20が基準位置である揺動アーム16の水平位置から時計方向に30°回転するのに要した時間(回転時間)を関数演算部72に出力する。また、計時部74は、受光部36bから検出信号が入力すると、60°の回転時間を関数演算部72に出力し、計数値をリセットする。
When the
関数演算部72は、予め与えられているアルゴリズムにしたがって、計時部74から入力した30°、60°の回転時間に基づいて、揺動アーム16が水平位置を通過したときの、角速度センサ20の速度(初速度)を求めるとともに、各位置における速度を演算する。また、関数演算部72は、任意の回転角度における回転時間を求めるとともに、この求めた回転時間と出力読込み部40の読み込んだ出力電圧とに基づいて、角速度センサ20の回転角度と出力電圧との関係を表す関数を求め、積算値演算部44に入力する。積算値演算部44は、前記と同様にして角速度センサ20が揺動アーム16の水平位置から時計方向に90°回転したときの出力電圧の積算値を求め、感度演算部46に出力する。感度演算部46は、積算値演算部44の求めた積算値を基準値記憶部48に記憶されている基準値を比較し、角速度センサ20の感度を求めて増幅率演算部50に送出する。増幅率演算部50は、角速度センサ20を基準感度にするための出力電圧の増幅率を求めて増幅率書込み装置などに出力する。
The
図5は、第3実施形態の要部の説明図である。この感度検出装置80は、支柱82の上端部に回転テーブル84が回転自在に設けてある。回転テーブル84は、上面86の所定位置に角速度センサを着脱自在に取り付けられる装着部を有している。回転テーブル84は、大きな質量を有していて、手によって矢印88のように回転させると、滑らかに回転をする。すなわち、回転テーブル84は、回転させられると、短時間(例えば、1回転する時間)はほぼ一様の回転速度で回転するような慣性を有している。また、回転テーブル84は、周面89に遮光部材90を有している。そして、回転テーブル84の周囲には、光センサからなる複数の回転検出手段(図示せず)が3つ以上設けてある。これらの回転検出手段は、遮光部材90を検出し、図4に示したと同様の演算処理装置に入力する。演算処理装置は、複数の回転検出手段の検出信号に基づいて、予め定めた複数の角度を回転する時間を求め、角速度センサ20の回転速度と出力電圧との関係を求める。そして、演算処理部は、前記と同様にして角速度センサ20の感度と、基準感度を得るための増幅率とを求める。なお、回転テーブル84を回転させ、予め回転速度の減速状態など、回転摩擦による影響などを求めておくことにより、より高精度に感度を検出することができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a main part of the third embodiment. In this
10、60………感度検出装置、16、18………回転手段(揺動アーム、ウエイト)、20………角速度センサ、32、34a、34b、36a、36b、62、64………回転検出手段(遮光部材、発光部、受光部)、30、70………演算処理装置、40………出力読込み手段(出力読込み部)、42、72………相関演算手段(関数演算部)、44………積算値演算手段(積算値演算部)、46………感度演算手段(感度演算部)、48………基準値記憶部、74………計時部、80………感度検出装置、84………回転手段(回転テーブル)、90………遮光部材。
10, 60...
Claims (8)
前記回転角度と前記出力電圧との関係は、前記角速度センサの所定の回転角度と、前記所定の回転角度を回転したときの前記出力電圧の積算値であることを特徴とする角速度センサの感度検出方法。 In the angular velocity sensor sensitivity detection method according to claim 1,
The relationship between the rotation angle and the output voltage is a predetermined rotation angle of the angular velocity sensor and an integrated value of the output voltage when the predetermined rotation angle is rotated. Method.
前記基準位置は、前記振り子運動の最下点に対して90°上方に回転させた位置であることを特徴とする角速度センサの感度検出方法。 In the angular velocity sensor sensitivity detection method according to claim 1 or 2,
The angular velocity sensor sensitivity detection method according to claim 1, wherein the reference position is a position rotated 90 degrees upward with respect to a lowest point of the pendulum motion.
前記予め定めた複数の角度は、基準位置に対して90°以内であることを特徴とする角速度センサの感度検出方法。 In the angular velocity sensor sensitivity detection method according to claim 3,
The angular velocity sensor sensitivity detection method, wherein the plurality of predetermined angles are within 90 ° with respect to a reference position.
前記所定の回転角度は、前記基準位置に対して90°であることを特徴とする角速度センサの感度検出方法。 In the angular velocity sensor sensitivity detection method according to any one of claims 2 to 4,
The method for detecting sensitivity of an angular velocity sensor, wherein the predetermined rotation angle is 90 ° with respect to the reference position.
前記角速度センサが基準位置に対して予め定めた複数の角度を回転したことを検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段の検出信号に基づいて、前記角速度センサが前記複数の角度を回転したときの前記角速度センサの出力電圧を読み込む出力読込み手段と、
前記回転検出手段の検出信号に基づいて、前記角速度センサが前記複数の角度を回転した時間を求める計時手段と、
前記出力読込み手段が読み込んだ前記出力電圧と、前記計時手段が求めた前記時間とに基づいて、前記角速度センサの回転角度と前記出力電圧との関係を求める相関演算手段と、
前記相関手段が求めた前記角速度センサの回転角度と前記出力電圧との関係に基づいて、前記角速度センサが所定の角度を回転したときの前記出力電圧の積算値を求める積算値演算手段と、
前記積算値演算手段が求めた前記積算値を基準値と比較して前記角速度センサの感度を求める感度演算手段と、
を有することを特徴とする角速度センサの感度検出装置。 A rotating means for rotating the angular velocity sensor;
Rotation detecting means for detecting that the angular velocity sensor has rotated a plurality of predetermined angles with respect to a reference position;
An output reading means for reading an output voltage of the angular velocity sensor when the angular velocity sensor rotates the plurality of angles based on a detection signal of the rotation detection means;
Based on a detection signal of the rotation detecting means, a time measuring means for obtaining a time during which the angular velocity sensor has rotated the plurality of angles;
Correlation calculating means for obtaining a relationship between the rotation angle of the angular velocity sensor and the output voltage based on the output voltage read by the output reading means and the time obtained by the time measuring means;
Based on the relationship between the rotation angle of the angular velocity sensor obtained by the correlation means and the output voltage, an integrated value calculation means for obtaining an integrated value of the output voltage when the angular velocity sensor rotates a predetermined angle;
Sensitivity calculation means for comparing the integrated value obtained by the integrated value calculation means with a reference value to obtain sensitivity of the angular velocity sensor;
A device for detecting sensitivity of an angular velocity sensor, comprising:
前記回転手段は、鉛直面内で揺動自在なアームであることを特徴とする角速度センサの感度検出装置。 In the angular velocity sensor sensitivity detection apparatus according to claim 7,
The angular velocity sensor sensitivity detecting apparatus according to claim 1, wherein the rotating means is an arm that can swing in a vertical plane.
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---|---|---|---|
JP2004247977A JP2006064555A (en) | 2004-08-27 | 2004-08-27 | Method and device for detecting sensitivity of angular velocity sensor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014139561A (en) * | 2012-12-20 | 2014-07-31 | Asahi Kasei Corp | Angular velocity sensor calibration device and calibration method for the same |
JP2016176754A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | セイコーエプソン株式会社 | Angular velocity detector evaluation method, signal processing circuit, angular velocity detector, electronic apparatus, and movable body |
JPWO2015121940A1 (en) * | 2014-02-13 | 2017-03-30 | 株式会社日立製作所 | Tie-down device |
US9643815B2 (en) | 2011-07-29 | 2017-05-09 | Otis Elevator Company | Adjustable safety brake |
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2004
- 2004-08-27 JP JP2004247977A patent/JP2006064555A/en active Pending
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JP2014139561A (en) * | 2012-12-20 | 2014-07-31 | Asahi Kasei Corp | Angular velocity sensor calibration device and calibration method for the same |
JPWO2015121940A1 (en) * | 2014-02-13 | 2017-03-30 | 株式会社日立製作所 | Tie-down device |
JP2016176754A (en) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | セイコーエプソン株式会社 | Angular velocity detector evaluation method, signal processing circuit, angular velocity detector, electronic apparatus, and movable body |
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