JP6908066B2 - 信号処理回路、位置検出装置および磁気センサシステム - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出装置1が適用された関節機構300について説明する。関節機構300は、関節を含む機構である。図1は、関節機構300の概略の構成を示す斜視図である。図2は、関節機構300の概略の構成を示す断面図である。図3は、位置検出装置1における基準座標系を説明するための説明図である。図4は、本実施の形態に係る磁気センサシステムの構成を示す機能ブロック図である。
my=(y1+y2)/2 …(2)
mz=(z1+z2)/2 …(3)
CSy=Sy−cy …(7)
CSz=Sz−cz …(8)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。始めに、図22を参照して、本実施の形態に係る信号処理回路5が第1の実施の形態と異なる点について説明する。図22は、本実施の形態に係る磁気センサシステム3の構成を示す機能ブロック図である。
Claims (8)
- 基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出信号、第2の検出信号および第3の検出信号を生成する磁気センサ装置から出力される前記第1ないし第3の検出信号を処理する信号処理回路であって、
前記信号処理回路は、
前記第1ないし第3の検出信号の値を表すための3つの軸によって定義された直交座標系において、あるタイミングにおける前記第1ないし第3の検出信号の値の組を表す座標を測定点としたときに、複数のタイミングにおける複数の測定点の中から、それらを結ぶ線分の長さが最大となる第1点と第2点を抽出する第1の処理と、
前記第1の処理によって抽出された前記第1点と第2点を結ぶ線分の中点の座標を求める第2の処理とを行い、
前記第2の処理は、更に、前記第1点と第2点を結ぶ線分の長さの1/2を求め、これを磁界強度データとし、前記中点の座標と前記磁界強度データを保持し、
前記信号処理回路は、更に、前記第2の処理によって保持されている前記中点の座標および磁界強度データを用いて、前記第1ないし第3の検出信号のオフセットの変化を検出するオフセット変化検出処理を行うことを特徴とする信号処理回路。 - 基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出信号、第2の検出信号および第3の検出信号を生成する磁気センサ装置から出力される前記第1ないし第3の検出信号を処理する信号処理回路であって、
前記信号処理回路は、
前記第1ないし第3の検出信号の値を表すための3つの軸によって定義された直交座標系において、あるタイミングにおける前記第1ないし第3の検出信号の値の組を表す座標を測定点としたときに、複数のタイミングにおける複数の測定点の中から、それらを結ぶ線分の長さが最大となる第1点と第2点を抽出する第1の処理と、
前記第1の処理によって抽出された前記第1点と第2点を結ぶ線分の中点の座標を求める第2の処理と、
前記第1ないし第3の検出信号のオフセットの変化を検出するオフセット変化検出処理と、
前記第1ないし第3の検出信号を用いた計算によって、球体情報を生成する球体情報生成処理とを行い、
前記球体情報は、前記複数の測定点の分布を近似した球面を有する仮想の球体の中心座標および半径のデータを含み、
前記オフセット変化検出処理は、オフセットの変化を検出したら前記球体情報生成処理を開始させ、
前記第2の処理は、更に、前記第1点と第2点を結ぶ線分の長さの1/2を求め、これを磁界強度データとし、前記中点の座標と前記磁界強度データを保持し、
前記オフセット変化検出処理は、前記球体情報生成処理を開始させてから所定時間以内に新しい球体情報が得られたときには、前記球体情報生成処理によって生成されたこの新しい球体情報を用いて行われ、前記球体情報生成処理を開始させてから前記所定時間以内に新しい球体情報が得られなかったときには、前記第2の処理によって保持されている前記中点の座標および磁界強度データの組を用いて行われることを特徴とする信号処理回路。 - 更に、オフセット補正処理を行い、
前記オフセット補正処理は、前記球体情報生成処理によって生成された前記球体情報のうちの前記中心座標のデータを用いて、前記第1ないし第3の検出信号のオフセットを補正して、第1ないし第3の補正後信号を生成することを特徴とする請求項2記載の信号処理回路。 - 基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出信号、第2の検出信号および第3の検出信号を生成する磁気センサ装置から出力される前記第1ないし第3の検出信号を処理する信号処理回路であって、
前記信号処理回路は、
前記第1ないし第3の検出信号の値を表すための3つの軸によって定義された直交座標系において、あるタイミングにおける前記第1ないし第3の検出信号の値の組を表す座標を測定点としたときに、複数のタイミングにおける複数の測定点の中から、それらを結ぶ線分の長さが最大となる第1点と第2点を抽出する第1の処理と、
前記第1の処理によって抽出された前記第1点と第2点を結ぶ線分の中点の座標を求める第2の処理とを行い、
前記第1の処理は、
最初の前記測定点を仮の第1点とし、次の前記測定点を仮の第2点とする第1のステップと、
前記第1のステップの実行後、前記仮の第1点と前記仮の第2点の間の距離を算出し、この距離を最大距離とする第2のステップと、
前記第2のステップの実行後、最新の前記測定点を判定用測定点として取得する第3のステップと、
前記第3のステップの実行後、前記仮の第1点と前記判定用測定点の間の距離を算出し、この距離を比較用距離とする第4のステップと、
前記第4のステップの実行後、前記比較用距離が前記最大距離よりも大きいか否かを判断する第5のステップとを実行し、
前記第5のステップにおいて、前記比較用距離が前記最大距離よりも大きい場合には、前記判定用測定点を前記仮の第2点とした後に、再度、前記第2のステップを実行し、
前記第5のステップにおいて、前記比較用距離が前記最大距離以下の場合には、前記第1の処理は、更に、前記最大距離の最後の更新から所定時間以上経過しているか否かを判断する第6のステップを実行し、
前記第6のステップにおいて、前記最大距離の最後の更新から前記所定時間以上経過している場合には、前記仮の第1点と前記仮の第2点を前記第1点と第2点として確定し、
前記第6のステップにおいて、前記最大距離の最後の更新から前記所定時間以上経過していない場合には、再度、前記第3のステップを実行することを特徴とする信号処理回路。 - 基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出信号、第2の検出信号および第3の検出信号を生成する磁気センサ装置から出力される前記第1ないし第3の検出信号を処理する信号処理回路であって、
前記信号処理回路は、
前記第1ないし第3の検出信号の値を表すための3つの軸によって定義された直交座標系において、あるタイミングにおける前記第1ないし第3の検出信号の値の組を表す座標を測定点としたときに、複数のタイミングにおける複数の測定点の中から、それらを結ぶ線分の長さが最大となる第1点と第2点を抽出する第1の処理と、
前記第1の処理によって抽出された前記第1点と第2点を結ぶ線分の中点の座標を求める第2の処理とを行い、
前記第1の処理は、
最初の前記測定点を仮の第1点とし、次の前記測定点を仮の第2点とする第1のステップと、
前記第1のステップの実行後、前記仮の第1点と前記仮の第2点の間の距離を算出し、この距離を最大距離とする第2のステップと、
前記第2のステップの実行後、最新の前記測定点を判定用測定点として取得する第3のステップと、
前記第3のステップの実行後、前記仮の第1点と前記判定用測定点の間の距離を算出し、この距離を第1の比較用距離とすると共に、前記仮の第2点と前記判定用測定点の間の距離を算出し、この距離を第2の比較用距離とする第4のステップと、
前記第4のステップの実行後、前記第1の比較用距離と前記第2の比較用距離の少なくとも一方が前記最大距離よりも大きいか否かを判断する第5のステップとを実行し、
前記第5のステップにおいて、前記第1の比較用距離と前記第2の比較用距離の少なくとも一方が前記最大距離よりも大きい場合には、前記第1の処理は、更に、前記第2の比較用距離が前記第1の比較用距離よりも大きいか否かを判断する第6のステップを実行し、
前記第6のステップにおいて、前記第2の比較用距離が前記第1の比較用距離よりも大きい場合には、前記判定用測定点を前記仮の第1点とした後に、再度、前記第2のステップを実行し、
前記第6のステップにおいて、前記第2の比較用距離が前記第1の比較用距離以下の場合には、前記判定用測定点を前記仮の第2点とした後に、再度、前記第2のステップを実行し、
前記第5のステップにおいて、前記第1および第2の比較用距離が、いずれも前記最大距離以下の場合には、前記第1の処理は、更に、前記最大距離の最後の更新から所定時間以上経過しているか否かを判断する第7のステップを実行し、
前記第7のステップにおいて、前記最大距離の最後の更新から前記所定時間以上経過している場合には、前記仮の第1点と前記仮の第2点を前記第1点と第2点として確定し、
前記第7のステップにおいて、前記最大距離の最後の更新から前記所定時間以上経過していない場合には、再度、前記第3のステップを実行することを特徴とする信号処理回路。 - 基準位置における磁界の互いに異なる3つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出信号、第2の検出信号および第3の検出信号を生成する磁気センサ装置から出力される前記第1ないし第3の検出信号を処理する信号処理回路であって、
前記信号処理回路は、
前記第1ないし第3の検出信号の値を表すための3つの軸によって定義された直交座標系において、あるタイミングにおける前記第1ないし第3の検出信号の値の組を表す座標を測定点としたときに、複数のタイミングにおける複数の測定点の中から、それらを結ぶ線分の長さが最大となる第1点と第2点を抽出する第1の処理と、
前記第1の処理によって抽出された前記第1点と第2点を結ぶ線分の中点の座標を求める第2の処理とを行い、
前記第1点と第2点は、前記複数の測定点の分布を近似した球面を有する仮想の球体の3つ以上の直径の候補のいずれかに最も近く且つ最も長い線分を形成する2つの測定点であり、
前記第1点と第2点が確定する前の最新の時点で、前記3つ以上の直径の候補の各々に最も近く且つ最も長い線分を形成する2つの測定点の各々を候補点とし、2つの候補点を合わせて候補点対としたときに、前記第1の処理は、
最初の前記測定点を、3つ以上の前記候補点対の全ての候補点とする第1のステップと、
前記第1のステップの実行後、前記候補点対毎に、前記2つの候補点間の距離である2点間距離を求める第2のステップと、
前記第2のステップの実行後、最新の前記測定点を判定用測定点として取得する第3のステップと、
前記第3のステップの実行後、前記判定用測定点と前記全ての候補点とを比較して、前記判定用測定点が1つ以上の前記候補点に該当するか否かを判断する第4のステップとを実行し、
前記第4のステップにおいて、前記判定用測定点が1つ以上の前記候補点に該当する場合には、前記第1の処理は、更に、該当する前記候補点を前記判定用測定点によって更新し、更新された前記候補点を含む前記候補点対の前記2点間距離を更新した後に、再度、前記第3のステップを実行し、
前記第4のステップにおいて、前判定用測定点が1つ以上の前記候補点に該当しない場合には、前記第1の処理は、更に、前記候補点の最後の更新から所定時間以上経過しているか否かを判断する第5のステップを実行し、
前記第5のステップにおいて、前記候補点の最後の更新から前記所定時間以上経過している場合には、最大の前記2点間距離を有する前記候補点対の前記2つの候補点を前記第1点と第2点として確定し、
前記第5のステップにおいて、前記候補点の最後の更新から前記所定時間以上経過していない場合には、再度、前記第3のステップを実行することを特徴とする信号処理回路。 - 所定の磁界を発生する磁界発生器と、
磁気センサ装置と、
請求項1ないし6のいずれかに記載の信号処理回路とを備えた位置検出装置であって、
前記磁界発生器は、前記磁気センサ装置に対する相対的な位置が所定の球面に沿って変化可能であり、
前記磁気センサ装置は、前記第1ないし第3の検出信号を生成することを特徴とする位置検出装置。 - 磁気センサ装置と、請求項1ないし6のいずれかに記載の信号処理回路とを備え、
前記磁気センサ装置は、前記第1の検出信号を生成する第1の磁気センサと、前記第2の検出信号を生成する第2の磁気センサと、前記第3の検出信号を生成する第3の磁気センサとを含むことを特徴とする磁気センサシステム。
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