JP2011209000A - 校正データ取得方法、ジャイロセンサー出力補正方法及び校正データ取得システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試験システム1において、ジャイロセンサー520を具備するセンサーモジュール5の特性判定処理が行われる。すなわち、試験装置3において、絶対軸が定められた被検体固定装置340に、ジャイロセンサー520の検出軸の方向を絶対軸方向とするようにセンサーモジュール5が固定される。そして、センサーモジュール5の姿勢及び恒温槽320内部の温度を変化させながら、ジャイロセンサー520の出力値を記録するデータ取得処理が行われる。そして、記録されたジャイロセンサー520の出力値を用いて、補正係数算出装置2により温度依存成分の温度係数及びミスアライメント係数が補正係数として算出される。
【選択図】図1
Description
1−1.試験システムの機能構成
図1は、本実施形態における試験システム1の機能構成の一例を示すブロック図である。試験システム1は、ジャイロセンサー520を搭載したモジュールの一種であるセンサーモジュール5の試験(テスト)を行って、当該センサーモジュール5の校正データを取得する校正データ取得システムの一種であり、例えば、補正係数算出装置2と、試験装置3とを備えて構成される。
補正係数算出装置2は、センサーモジュール5に搭載されたジャイロセンサー520の出力値を補正するための補正係数を算出する装置である。図1に示すように、補正係数算出装置2は、処理部10と、入力部20と、表示部30と、通信部40と、記憶部50とを備えて構成され、各部がバス60を介して接続されるコンピューターシステムである。
図2は、試験装置3の機能構成の一例を示すブロック図である。
試験装置3は、少なくとも鉛直方向が正確に位置決めされ(絶対軸が定められ)、鉛直方向軸周りに水平に回転可能な回転台を有する被検体固定装置340と、被検体固定装置340の回転台を水平に回転駆動させる駆動部330と、ヒーター装置及び冷却装置を有する温度調整部350と、温度センサー360とが恒温槽320内に設置されて構成されている。また、試験装置3は、試験制御装置310を有し、試験制御装置310が、温度調整部350及び駆動部330を制御することによって、任意の試験環境温度において、任意の回転負荷を被検体に与えることが可能に構成されている。
図3は、センサーモジュール5の機能構成の一例を示すブロック図である。センサーモジュール5は、処理部510と、ジャイロセンサー520と、温度センサー530と、出力部540と、記憶部550とを備えて構成されるモジュールである。
rx=ωx+mxyωy+mxzωz
で表される。しかし、y軸及びz軸周りの角速度が発生しないようにジャイロセンサー520を回転させるため「ωy=ωz=0」となり、「rx=ωx」となる。
最初に、ある試験温度「t」に試験温度を固定する。この場合、当該試験温度「t」における各温度依存成分の温度係数を用いて、次式(9)〜(11)に従って当該試験温度「t」における各温度依存成分の値「(bt,st,qt)」を算出することができる。
次に、ジャイロセンサー520の出力値の補正の原理について説明する。センサーモジュール5において、記憶部50に記憶された温度係数テーブル553を参照して、温度センサー530の検出温度「td」に対応する各温度依存成分の温度係数を読み出す。そして、式(9)〜(11)に従って、検出温度「td」における各温度依存成分の値「(btd,std,qtd)」を算出する。
3−1.補正係数算出装置2の処理
図6は、記憶部50に記憶されている特性判定プログラム51が処理部10により読み出されて実行されることで、補正係数算出装置2において実行される特性判定処理の流れを示すフローチャートである。
先ず、試験実行制御部11は、センサーモジュール5の初期試験姿勢を設定する(ステップB1)。例えば、ジャイロセンサー520のx軸正方向が絶対軸正方向と一致するような姿勢(x軸 正)でセンサーモジュール5を被検体固定装置340に固定させる。そして、試験実行制御部11は、予め定められた各試験温度それぞれについて、ループAの処理を実行する(ステップB3〜B13)。
先ず、温度係数算出部13は、各試験温度それぞれについて、ループCの処理を実行する(ステップC1〜C9)。
先ず、ミスアライメント係数算出部15は、試験温度を選択する(ステップD1)。すなわち、複数の試験温度の中から試験温度を任意に1つ選択する。
図10は、記憶部550に記憶されている補正出力プログラム551が処理部510により読み出されて実行されることで、センサーモジュール5において実行される補正出力処理の流れを示すフローチャートである。
図11は、センサーモジュール5の出力値を補正なしと補正ありの場合とで対比した実験結果の一例を示す図である。z軸周りにセンサーモジュール5を回転させた場合におけるx軸の軸周りの角速度を検出する実験を行った。x軸の軸周りの角速度には、ゼロ点バイアスやスケールファクター、二次感度等による温度依存成分と、センサーの取り付け誤差に起因するミスアライメント誤差とが含まれ得る。
本実施形態によれば、試験システム1において、ジャイロセンサー520を具備するセンサーモジュール5の特性判定処理が行われる。すなわち、試験装置3において、絶対軸が定められた被検体固定装置340に、ジャイロセンサー520の検出軸の方向を絶対軸方向とするようにセンサーモジュール5が固定される。そして、センサーモジュール5の姿勢及び恒温槽320内部の温度を変化させながら、ジャイロセンサー520の出力値を記録するデータ取得処理が行われる。そして、記録されたジャイロセンサー520の出力値を用いて、補正係数算出装置2により温度依存成分の温度係数及びミスアライメント係数が補正係数として算出される。
上述したセンサーモジュール5は、各種の電子機器に搭載して利用することができる。また、センサーモジュール5を電子機器に搭載するのではなく、ジャイロセンサー520を電子機器或いは電子機器内の基板上に搭載することとしてもよい。この場合は、センサーモジュール5に対して試験処理(図7)を含む特性判定処理を行うのではなく、ジャイロセンサー520を搭載した状態の電子機器に対して処理を行うこととする。この際の試験環境温度は、その電子機器の動作温度仕様に応じて定めればより好適である。
Claims (7)
- ジャイロセンサーの各検出軸の方向を絶対軸方向とし、各絶対軸周りそれぞれの角速度を検出するように当該ジャイロセンサーの姿勢を変化させるとともに、動作環境温度を変化させて、当該ジャイロセンサーの各検出軸の出力値を記録するデータ取得処理を行うことと、
前記出力値に基づいて前記ジャイロセンサーの温度依存特性を算出することと、
を含む校正データ取得方法。 - 前記出力値と前記温度依存特性とを用いて、前記ジャイロセンサーのミスアライメント誤差を算出すること、
を更に含む請求項1に記載の校正データ取得方法。 - 前記温度依存特性を算出することは、姿勢及び動作環境温度を変化させたそれぞれの場合の前記出力値を用いて、前記ジャイロセンサーの検出結果の出力値に含まれるゼロ点バイアス及びスケールファクターの温度依存特性を算出することを含む、
請求項1又は2に記載の校正データ取得方法。 - 前記温度依存特性を算出することは、更に、前記ジャイロセンサーの検出結果の出力値に含まれる二次感度の温度依存特性を算出することを含む、
請求項3に記載の校正データ取得方法。 - 請求項1〜4の何れか一項に記載の校正データ取得方法によって取得された温度依存特性と、動作環境温度とを用いて、前記ジャイロセンサーの出力値を補正するジャイロセンサー出力補正方法。
- 請求項2に記載の校正データ取得方法によって取得された温度依存特性と、動作環境温度と、ミスアライメント誤差とを用いて、前記ジャイロセンサーの出力値を補正するジャイロセンサー出力補正方法。
- ジャイロセンサーの各検出軸の方向を絶対軸方向とし、各絶対軸周りそれぞれの角速度を検出するように当該ジャイロセンサーの姿勢を変化させるとともに、動作環境温度を変化させて、当該ジャイロセンサーの各検出軸の出力値を記録するデータ取得処理部と、
前記出力値に基づいて前記ジャイロセンサーの温度依存特性を算出する温度依存特性算出部と、
を備えた校正データ取得システム。
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