JP2012233842A - 加速度センサ特性評価方法及びプログラム - Google Patents
加速度センサ特性評価方法及びプログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012233842A JP2012233842A JP2011104119A JP2011104119A JP2012233842A JP 2012233842 A JP2012233842 A JP 2012233842A JP 2011104119 A JP2011104119 A JP 2011104119A JP 2011104119 A JP2011104119 A JP 2011104119A JP 2012233842 A JP2012233842 A JP 2012233842A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coordinate system
- acceleration sensor
- plane
- xyz coordinate
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 186
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 48
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 70
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 35
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 24
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 16-Epiaffinine Natural products C1C(C2=CC=CC=C2N2)=C2C(=O)CC2C(=CC)CN(C)C1C2CO PXFBZOLANLWPMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
【解決手段】加速度センサパッケージ1を固定する正三角状のテーブル2の各頂点に、同一長さrたとえば50mmのリンク3−1、3−2、3−3が接続されている。リンク3−1、3−2、3−3は互いに平行であり、矢印R1、R2、R3に示すごとく、これらの回転軸4−1、4−2、4−3に対して等速円運動が可能となる。この等速円運動の角度θはテーブル2上に設けられたロータリエンコーダ2aによって検出される。加速度センサパッケージ1は同時にx方向、y方向に正弦波振動を受け、これにより、加速度センサパッケージ1の2軸同時測定が可能となる。また、加速度センサパッケージ1の既知の変位がリンク3−1、3−2、3−3の長さrを半径とする真円で保証されるので、加速度センサパッケージ1の測定値の補正も可能となる。
【選択図】図1
Description
s1= [c11, c12, c13]t
s2= [c21, c22, c23]t
s3= [c31, c32, c33]t
但し、tは転置を意味する。理想的には、センサ主軸方向は加速度センサパッケージ1の座標方向に一致しており、
cij = δij
但し、δijはクロネッカーの記号、
i = 1, 2, 3
j = 1, 2, 3
つまり、
cii=1
cij=0 (i≠j)
であるが、実際には、図4に示すごとく、センサ主軸方向は加速度センサパッケージ1の座標方向に一致せず、この結果、i=jのときには、cijは1に近い値、つまり、
cij≒1
i≠jのときには、cijは0に近い値、つまり、
cij≒0
である。
a = [r|ω|2cosθ, r|ω|2sinθ, -g]t
但し、rは加速度センサパッケージ1の回転の半径、
ωは加速度センサパッケージ1の回転の角速度ベクトル、
θはエンコーダ角度、つまり、リンク3−1、3−2、3−3と単位ベクトルexとがなす角度、
gは重力加速度である。
2つのベクトルの内積si・aは各センサ主軸siのセンサの出力電圧のうち、ベクトルaによって生じた電圧を感度で除算した値とみなせる。従って、センサ主軸s1、s2、s3が理想的な配置の場合、つまり、cii=1、cij=0(i≠j)の場合、センサ主軸s1については、θ=0°のとき出力電圧vout_1は最大、θ=180°のとき出力電圧vout_1は最小、また、センサ主軸s2については、θ=90°のとき出力電圧vout_2は最大、θ=270°のとき出力電圧vout_2は最小、さらに、センサ主軸s3については、出力電圧vout_3は一定である。尚、図5の(B)はセンサ主軸s1に対応する出力電圧vout_1を示し、θ=0°で加速度つまり出力電圧vout_1が最大、θ=180°で加速度つまり出力電圧vout_1が最小となっている。
[cosθia, sinθia, 0]t
となる。
nia’ = ez × sia’
= [-sinθia, cosθia, 0]t
となる。
nia = Ra -1nia’
= Ra tnia’
[cosθib, sinθib, 0]t
となる。
nib’ = ez × sib’
= [-sinθib, cosθib, 0]t
となる。
nib = Rb -1nib’
= Rb tnib’
si = ±(nia×nib)/|nia×nib|
但し、nia、nibはベクトルであり、nia×nibは外積を表わす。
時間であれば温度や入力電圧の変化による影響は小さいと考えられる。この場合、センサ感度κiはaのみを変数としたκi=kisi・a (kiはセンサ主軸siの加速度のみに対する感度を意味する定数) と近似することができる。この場合、式(2) は次式で示される。
2:テーブル
2a:ロータリエンコーダ
3−1、3−2、3−3:リンク
4−1、4−2、4−3:回転軸
5−1、5−2:支持板
6−1、6−2、6−3、6−4:支持柱
7−1、7−1’、7−2、7−2’、7−3、7−3’:カウンタウェイト
8−1、8−2、8−3:保持軸
9:駆動モータ
9a:回転板
10:制御回路
Claims (8)
- テーブルと、該テーブルに接続され、同一長さを有する、無限回転可能かつ平行の少なくとも2つのリンクと、前記各リンクを同期回転駆動させるための駆動手段とを有する加速度センサ特性評価装置の前記テーブルのxyz座標系に対して加速度センサパッケージの123座標系を第1の回転行列を用いて回転させて該加速度センサパッケージを前記テーブルに固定する段階と、
前記第1の回転行列を用いて回転固定後に前記テーブルを前記駆動手段によって前記xyz座標系のxy平面上で等速円運動による加振を行って前記加速度センサパッケージ内の各センサの正弦波状の出力電圧を用いて前記各センサの主軸方向の前記xyz座標系のxy平面上の第1の射影方向を演算する段階と、
前記xyz座標系のz軸及び前記xyz座標系のxy平面上の前記第1の射影方向を含む第1の平面を演算する段階と、
前記xyz座標系の第1の平面を前記第1の回転行列の逆行列を用いて前記123座標系の第1の平面に変換する段階と、
前記テーブルのxyz座標系に対して加速度センサパッケージの123座標系を前記第1の回転行列と異なる第2の回転行列を用いて回転させて該加速度センサパッケージを前記テーブルに固定する段階と、
前記第2の回転行列に用いた回転固定後に前記テーブルを前記駆動手段によって前記xyz座標系のxy平面上で等速円運動による加振を行って前記加速度センサパッケージ内の各センサの正弦波状の出力電圧を用いて前記各センサの主軸方向の前記xyz座標系のxy平面上の第2の射影方向を演算する段階と、
前記xyz座標系のz軸及び前記xyz座標系のxy平面上の前記第2の射影方向を含む第2の平面を演算する段階と、
前記xyz座標系の第2の平面を前記第2の回転行列の逆行列を用いて前記123座標系の第2の平面に変換する段階と、
前記123座標系の第1、第2の平面の交線を前記加速度センサパッケージの各センサの主軸方向として演算する段階と
を具備する加速度センサ特性評価方法。 - 前記xyz座標系の各第1、第2の平面は下記単位法線ベクトルni’
ni’ = ez×si’
但し、ezは前記xyz座標系のz軸の単位ベクトル、
si’は前記xyz座標系の前記各第1、第2の射影方向の単位ベクトル、
×は外積
によって演算される請求項1に記載の加速度センサ特性評価方法。 - 前記123座標系の第1、第2の平面の交線は
si = ±(nia×nib)/|nia×nib|
但し、niaは変換された前記123座標系の第1の平面の単位法線ベクトル、
nibは変換された前記123座標系の第2の平面の単位法線ベクトル、
×は外積を表わす、
請求項1に記載の加速度センサ特性評価方法。 - さらに、前記加速度センサパッケージの各センサの主軸方向の単位ベクトルと前記等速円運動による入力加速度ベクトルとの内積に応じた前記各センサからの出力電圧によって感度を演算する段階を具備する請求項1に記載の加速度センサ特性評価方法。
- テーブルと、該テーブルに接続され、同一長さを有する、無限回転可能かつ平行の少なくとも2つのリンクと、前記各リンクを同期回転駆動させるための駆動手段とを有する加速度センサ特性評価装置の前記テーブルのxyz座標系に対して加速度センサパッケージの123座標系を第1の回転行列を用いて回転させて該加速度センサパッケージを前記テーブルに固定した後に、前記テーブルを前記駆動手段によって前記xyz座標系のxy平面上で等速円運動による加振を行って前記加速度センサパッケージ内の各センサの正弦波状の出力電圧を用いて前記各センサの主軸方向の前記xyz座標系のxy平面上の第1の射影方向を演算する手順と、
前記xyz座標系のz軸及び前記xyz座標系のxy平面上の第1の射影方向を含む第1の平面を演算する手順と、
前記xyz座標系の第1の平面を前記第1の回転行列の逆行列を用いて前記123座標系の前記第1の平面に変換する手順と、
前記テーブルのxyz座標系に対して加速度センサパッケージの123座標系を前記第1の回転行列と異なる第2の回転行列を用いて回転させて該加速度センサパッケージを前記テーブルに固定した後に、前記テーブルを前記駆動手段によって前記xyz座標系のxy平面上で等速円運動による加振を行って前記加速度センサパッケージ内の各センサの正弦波状の出力電圧を用いて前記各センサの主軸方向の前記xyz座標系のxy平面上の第2の射影方向を演算する手順と、
前記xyz座標系のz軸及び前記xyz座標系のxy平面上の第2の射影方向を含む第2の平面を演算する手順と、
前記xyz座標系の第2の平面を前記第2の回転行列の逆行列を用いて前記123座標系の第2の平面に変換する手順と、
前記123座標系の第1、第2の平面の交線を前記加速度センサパッケージの各センサの主軸方向として演算する手順と
を具備する加速度センサ特性評価プログラム。 - 前記xyz座標系の各第1、第2の平面は下記単位法線ベクトルni’
ni’ = ez×si’
但し、ezは前記xyz座標系のz軸の単位ベクトル、
si’は前記xyz座標系の前記各第1、第2の射影方向の単位ベクトル、
×は外積
によって演算される請求項5に記載の加速度センサ特性評価プログラム。 - 前記123座標系の第1、第2の平面の交線は
si = ±(nia×nib)/|nia×nib|
但し、niaは変換された前記123座標系の第1の平面の単位法線ベクトル、
nibは変換された前記123座標系の第2の平面の単位法線ベクトル、
×は外積を表わす、
請求項5に記載の加速度センサ特性評価プログラム。 - さらに、前記加速度センサパッケージの各センサの主軸方向の単位ベクトルと前記等速円運動による入力加速度ベクトルとの内積に応じた前記各センサからの出力電圧によって感度を演算する手順を具備する請求項5に記載の加速度センサ特性評価プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011104119A JP5697149B2 (ja) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | 加速度センサ特性評価方法及びプログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011104119A JP5697149B2 (ja) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | 加速度センサ特性評価方法及びプログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012233842A true JP2012233842A (ja) | 2012-11-29 |
JP5697149B2 JP5697149B2 (ja) | 2015-04-08 |
Family
ID=47434281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011104119A Active JP5697149B2 (ja) | 2011-05-09 | 2011-05-09 | 加速度センサ特性評価方法及びプログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5697149B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015215176A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 国立大学法人東京工業大学 | 加速度センサ特性評価装置及び方法 |
JP2016211905A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | 傾斜度測定方法及び装置並びに電子機器及びプログラム |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6548218B2 (ja) * | 2015-06-23 | 2019-07-24 | 国立大学法人東京工業大学 | 多軸ジャイロセンサ特性評価装置及び方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0297670U (ja) * | 1989-01-20 | 1990-08-03 | ||
JPH07110342A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 遠心力加速度試験機 |
WO2005095998A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 加速度を検出するセンサの横感度を計測する方法および加速度計測方法 |
JP2006226680A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 加速度センサの校正方法及び加速度測定装置 |
US20110301902A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Apple Inc. | Inertial measurement unit calibration system |
-
2011
- 2011-05-09 JP JP2011104119A patent/JP5697149B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0297670U (ja) * | 1989-01-20 | 1990-08-03 | ||
JPH07110342A (ja) * | 1993-10-12 | 1995-04-25 | Akebono Brake Ind Co Ltd | 遠心力加速度試験機 |
WO2005095998A1 (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 加速度を検出するセンサの横感度を計測する方法および加速度計測方法 |
JP2006226680A (ja) * | 2005-02-15 | 2006-08-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 加速度センサの校正方法及び加速度測定装置 |
US20110301902A1 (en) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | Apple Inc. | Inertial measurement unit calibration system |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015215176A (ja) * | 2014-05-08 | 2015-12-03 | 国立大学法人東京工業大学 | 加速度センサ特性評価装置及び方法 |
JP2016211905A (ja) * | 2015-05-01 | 2016-12-15 | セイコーエプソン株式会社 | 傾斜度測定方法及び装置並びに電子機器及びプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5697149B2 (ja) | 2015-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103808331B (zh) | 一种mems三轴陀螺仪误差标定方法 | |
Łuczak et al. | Selection of MEMS accelerometers for tilt measurements | |
CN112815900B (zh) | 一种坐标系建立方法及刚体质心与惯性参数测试方法 | |
US20160146606A1 (en) | MEMS Balanced Inertial Angular Sensor And Method For Balancing Such A Sensor | |
CN109483596B (zh) | 一种机器人工具端负载的测试方法 | |
KR101601094B1 (ko) | 관성 및 무게 중심 측정 시스템 | |
RU2368880C1 (ru) | Стенд для измерения массы, координат центра масс и тензора инерции изделия | |
CN103323625A (zh) | 一种mems-imu中加速度计动态环境下的误差标定补偿方法 | |
CN108007657A (zh) | 非接触式动刚度测量系统与方法 | |
JP5697149B2 (ja) | 加速度センサ特性評価方法及びプログラム | |
Olmedo et al. | Experimental determination of the inertial properties of small robotic systems using a torsion platform | |
CN113865583B (zh) | 一种加速度计组合动态安装偏差矩阵确定及补偿方法 | |
Sun et al. | Sequential calibration method of nonlinear errors of PIGA on counter-rotating platform centrifuge | |
JP2013079856A (ja) | ジャイロ校正のための2回転軸直交ダブルターンテーブル | |
CN103837348A (zh) | 用于确定车辆部件的质量特性的系统和方法 | |
JP6370239B2 (ja) | 回転体の動的不釣り合いの測定方法並びにその測定装置 | |
JP2015114286A (ja) | 角速度センサの校正装置及びその校正方法 | |
JP6704443B2 (ja) | 振動マスジャイロスコープシステム | |
JP6273647B2 (ja) | 加速度センサ特性評価装置及び方法 | |
JP6721174B2 (ja) | 回転2軸運動の同期精度の診断方法 | |
Zhuravlev et al. | An ESG-based Sensor for Measuring Three Angles of a Moving Object Rotation: Some Issues of the Theory and Mathematical Simulation of its Operation | |
Huo et al. | Unbalance identification for mainshaft system of 2-DOF precision centrifuge: a displacement sensor-based approach | |
JP5603900B2 (ja) | 磁界測定装置 | |
Alsaedi | Development of 3D Accelerometer Testing System | |
JP2015114285A (ja) | 角速度センサの校正装置及びその校正方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140128 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140129 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140130 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140912 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140922 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140929 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150113 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5697149 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |