JPH04168315A - 移動体の傾斜角度計測装置 - Google Patents
移動体の傾斜角度計測装置Info
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- JPH04168315A JPH04168315A JP29424990A JP29424990A JPH04168315A JP H04168315 A JPH04168315 A JP H04168315A JP 29424990 A JP29424990 A JP 29424990A JP 29424990 A JP29424990 A JP 29424990A JP H04168315 A JPH04168315 A JP H04168315A
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- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 10
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は移動体、特に建設機械の傾斜角度を正確に計測
することができる装置に関する。
することができる装置に関する。
従来、建設機械の傾斜角度（車体のピッチング角）を検
出する方法としては、建設機械にジャイロを搭載し、該
ジャイロ内部のロータの回転軸の角度変位を検出するこ
とにより建設機械の傾斜角度を検出するものがある。し
かし、ジャイロは、建設機械に搭載されると振動、ショ
ックの影響を受は測定値に誤差が生じること、高価であ
ること、起動に時間がかかる等の問題点がある。そこで
、ロータの回転軸の角度変位を検出する原理に基づくジ
ャイロではなくて、建設機械内部に重錘を吊り下げ、該
建設機械の基準方向に対する前記重錘の吊り下げ方向（
重力方向）の傾きを検出する、いわゆる重力検出による
傾斜計を用いて傾斜角度を検出することが考えられる。
出する方法としては、建設機械にジャイロを搭載し、該
ジャイロ内部のロータの回転軸の角度変位を検出するこ
とにより建設機械の傾斜角度を検出するものがある。し
かし、ジャイロは、建設機械に搭載されると振動、ショ
ックの影響を受は測定値に誤差が生じること、高価であ
ること、起動に時間がかかる等の問題点がある。そこで
、ロータの回転軸の角度変位を検出する原理に基づくジ
ャイロではなくて、建設機械内部に重錘を吊り下げ、該
建設機械の基準方向に対する前記重錘の吊り下げ方向（
重力方向）の傾きを検出する、いわゆる重力検出による
傾斜計を用いて傾斜角度を検出することが考えられる。
傾斜計はジャイロよりも安価であり、起動に時間がかか
らない点で有利であるが、重力検出であるため、重錘に
地球の重力のみが加わる静的な使用条件下ではそれほど
問題はないものの、搭載建設機械が発進等して加速度が
発生する動的な条件下では該加速度の影響を受けて出力
される傾斜角は真の値と等しくならないことが多い。と
ころで傾斜計の検出値にはこうした加速度による誤差以
外に振動の影響による誤差があるが、これは傾斜計から
出力される信号の周波数成分上、高周波領域にあること
が解析の結果判明している。したがって、傾斜計の出力
後段にローパスフィルタリング処理を施すことにより上
記振動の影響およびノイズ成分は除去できる。しかし、
加速度の影響による成分は依然として除去できないまま
であり、正確な値が得られないことになっていた。
らない点で有利であるが、重力検出であるため、重錘に
地球の重力のみが加わる静的な使用条件下ではそれほど
問題はないものの、搭載建設機械が発進等して加速度が
発生する動的な条件下では該加速度の影響を受けて出力
される傾斜角は真の値と等しくならないことが多い。と
ころで傾斜計の検出値にはこうした加速度による誤差以
外に振動の影響による誤差があるが、これは傾斜計から
出力される信号の周波数成分上、高周波領域にあること
が解析の結果判明している。したがって、傾斜計の出力
後段にローパスフィルタリング処理を施すことにより上
記振動の影響およびノイズ成分は除去できる。しかし、
加速度の影響による成分は依然として除去できないまま
であり、正確な値が得られないことになっていた。
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、重
力検出による傾斜計を建設機械等の移動体に搭載して該
移動体の傾斜角度を検出する場合に加速度の影響による
傾斜角度の誤差を補正して正確な値を計測することがで
きる装置を提供することをその目的としている。
力検出による傾斜計を建設機械等の移動体に搭載して該
移動体の傾斜角度を検出する場合に加速度の影響による
傾斜角度の誤差を補正して正確な値を計測することがで
きる装置を提供することをその目的としている。
そこで、この発明では、重力が加わる方向に応じて傾斜
する固体または液体を配設し、これら固体または液体の
傾斜角度を検出することにより前記移動体の傾斜角度を
検出する傾斜角度検出手段と、前記移動体の加速度を検
出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出さ
れた加速度に基づいて該加速度による前記傾斜角度検出
手段の検出値の誤差を演算する演算手段と、前記傾斜角
度検出手段の検出値から前記演算手段の演算値を減算し
て前記傾斜角度検出手段の検出値を補正する補正手段と
を前記移動体に具えるようにしている。
する固体または液体を配設し、これら固体または液体の
傾斜角度を検出することにより前記移動体の傾斜角度を
検出する傾斜角度検出手段と、前記移動体の加速度を検
出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段で検出さ
れた加速度に基づいて該加速度による前記傾斜角度検出
手段の検出値の誤差を演算する演算手段と、前記傾斜角
度検出手段の検出値から前記演算手段の演算値を減算し
て前記傾斜角度検出手段の検出値を補正する補正手段と
を前記移動体に具えるようにしている。
すなわち、かかる構成によれば、移動体の加速度が加速
度検出手段で検出され、この検出値に基づき傾斜計の検
出角度が補正される。
度検出手段で検出され、この検出値に基づき傾斜計の検
出角度が補正される。
以下、図面を参照して本発明に係る移動体の傾斜角度計
測装置の実施例について説明する。なお、実施例では適
用移動体として第２図に示すようにブルドーザ１０を想
定している。
測装置の実施例について説明する。なお、実施例では適
用移動体として第２図に示すようにブルドーザ１０を想
定している。
第１図はブルドーザ１０に搭載される傾斜角度計測装置
のブロック図を示す。なお、以下、各要素から出力され
る角度θ、θ１、θ２、θ、は信号の周波数成分を意味
する。同図に示すように傾斜計１はブルドーザ１０内部
の適宜の箇所に配設されたいわゆる重力検出型の傾斜計
であり、傾斜計の内部に自由に動けるように吊り下げら
れた重錘（振り子）に重力（重力加速度）が加わったと
きの上記重錘の吊り下げ方向（重力方向）の車体の基準
方向に対する角変位を検出することによりブルドーザ１
０の傾斜角度（車体のピッチング角）θを検出する。検
出信号θは減算部２に加えられる。加速度センサ３は、
ブルドーザ１０内部の適宜の箇所に配設され、傾斜計１
と同様、機械的には加速度センサ３の内部に自由に動け
るように重錘（振り子）が吊り下げられたものであり、
この重錘に加速度が加わったときの上記重錘の変位を元
に戻すのに必要な力から加速度αを検出する。
のブロック図を示す。なお、以下、各要素から出力され
る角度θ、θ１、θ２、θ、は信号の周波数成分を意味
する。同図に示すように傾斜計１はブルドーザ１０内部
の適宜の箇所に配設されたいわゆる重力検出型の傾斜計
であり、傾斜計の内部に自由に動けるように吊り下げら
れた重錘（振り子）に重力（重力加速度）が加わったと
きの上記重錘の吊り下げ方向（重力方向）の車体の基準
方向に対する角変位を検出することによりブルドーザ１
０の傾斜角度（車体のピッチング角）θを検出する。検
出信号θは減算部２に加えられる。加速度センサ３は、
ブルドーザ１０内部の適宜の箇所に配設され、傾斜計１
と同様、機械的には加速度センサ３の内部に自由に動け
るように重錘（振り子）が吊り下げられたものであり、
この重錘に加速度が加わったときの上記重錘の変位を元
に戻すのに必要な力から加速度αを検出する。
加速度・角度変換器４は加速度センサ３の出力αに基づ
き加速度αを後述するように角度θ２に変換し、該変換
した角度θ２を減算部２に加える。
き加速度αを後述するように角度θ２に変換し、該変換
した角度θ２を減算部２に加える。
減算部２では、傾斜計１の出力αから加速度・角度変換
器４の出力θ２を減算する処理を行い、減算結果θ−θ
２を低域フィルタ５に加える。低域フィルタ５は入力信
号θ−０２から高域の周波数成分θ３を減衰させ、信号
θ１−θ−０２−〇。
器４の出力θ２を減算する処理を行い、減算結果θ−θ
２を低域フィルタ５に加える。低域フィルタ５は入力信
号θ−０２から高域の周波数成分θ３を減衰させ、信号
θ１−θ−０２−〇。
を出力する。
ところで、傾斜計１から出力される信号θは、周波数成
分上、 θ−θ１＋θ２＋θ３ ・・・（１） と信号θ３、θ２、θ、に分解される。ここでθ１は地
面の傾斜角度の真値を示す周波数成分であり、第３図（
ａ）に示すように低周波領域を占めている。θ２は車体
の加速度の影響による周波数成分を示すものであり、同
図（ｂ）に示すように同図（ａ）のものよりも高周波側
に渡っている。
分上、 θ−θ１＋θ２＋θ３ ・・・（１） と信号θ３、θ２、θ、に分解される。ここでθ１は地
面の傾斜角度の真値を示す周波数成分であり、第３図（
ａ）に示すように低周波領域を占めている。θ２は車体
の加速度の影響による周波数成分を示すものであり、同
図（ｂ）に示すように同図（ａ）のものよりも高周波側
に渡っている。
θ、は車体の振動を示す周波数成分であり、同図（ｃ）
に示すようにさらに高周波側を占めているのがわかる。
に示すようにさらに高周波側を占めているのがわかる。
このうち、上記信号θ２は以下のようにして求めること
ができる。すなわち、第２図に示すように重量ｍのブル
ドーザ１０が角度θの傾斜地を登板するとき、地面と平
行（進行方向と平行）な重力の成分は、ｍ−ｇ−５ｉｎ
θとなる。
ができる。すなわち、第２図に示すように重量ｍのブル
ドーザ１０が角度θの傾斜地を登板するとき、地面と平
行（進行方向と平行）な重力の成分は、ｍ−ｇ−５ｉｎ
θとなる。
この傾斜地をブルドーザ１０が上記力ｍ”ｇ”ｓｉｎθ
に打ち勝ち、発進するとき、 Ｆ−ｍ−ｇ−ｓｉｎθ ・（１） が成立するが、Ｆ−ｍ・αとして、この加速度αが加速
度センサ３で検出される。したがって上記角度θは、 θ−ｓ ｉ ｎ−’ （ａ／ｇ） −（２）−と求ま
る。ここで周波数成分上θは上記θ２なのでθをθ２に
変えて、 θ２−ｓ ｉ ｎ−’ （ａ／ｇ） ・・・（２）を
得る。よって加速度・角度変換器４は加速度センサ３の
出力αが入力されると入力加速度αを上記（２）式に基
づき信号θ２に変換する。減算部２では傾斜計１の出力
θ（−θ１＋θ２＋６３）から信号θ２を減算して、信
号θ１＋θ３を出力する。低域フィルタ５は信号θ１＋
θ、から第３図に示すように周波数ｆｃ以上の周波数成
分を減衰させるとともに、周波数ｆｃよりも小さい周波
数成分を通過させる。これにより、振動を示す信号θ３
がほぼ取り除かれ、かつ信号θ１、θ２のノイズ領域が
取り除かれた信号θ１が低域フィルタ５から出力されて
真値θ１を得る。
に打ち勝ち、発進するとき、 Ｆ−ｍ−ｇ−ｓｉｎθ ・（１） が成立するが、Ｆ−ｍ・αとして、この加速度αが加速
度センサ３で検出される。したがって上記角度θは、 θ−ｓ ｉ ｎ−’ （ａ／ｇ） −（２）−と求ま
る。ここで周波数成分上θは上記θ２なのでθをθ２に
変えて、 θ２−ｓ ｉ ｎ−’ （ａ／ｇ） ・・・（２）を
得る。よって加速度・角度変換器４は加速度センサ３の
出力αが入力されると入力加速度αを上記（２）式に基
づき信号θ２に変換する。減算部２では傾斜計１の出力
θ（−θ１＋θ２＋６３）から信号θ２を減算して、信
号θ１＋θ３を出力する。低域フィルタ５は信号θ１＋
θ、から第３図に示すように周波数ｆｃ以上の周波数成
分を減衰させるとともに、周波数ｆｃよりも小さい周波
数成分を通過させる。これにより、振動を示す信号θ３
がほぼ取り除かれ、かつ信号θ１、θ２のノイズ領域が
取り除かれた信号θ１が低域フィルタ５から出力されて
真値θ１を得る。
なお、実施例では加速度センサ３の出力から直接加速度
を得るようにしているが、加速度を検出する手法は任意
であり、たとえば車速センサと微分器を設け、車速セン
サの出力である速度を微分器で１階微分することにより
加速度を得るようにしてもよい。
を得るようにしているが、加速度を検出する手法は任意
であり、たとえば車速センサと微分器を設け、車速セン
サの出力である速度を微分器で１階微分することにより
加速度を得るようにしてもよい。
また、実施例では車体の加速度を（１）式によって角度
に変換してこの求めた角度を加速度の影響による傾斜計
の出力の誤差分であるとしているが、これに限定される
ことなく加速度の影響による傾斜計１の誤差を演算する
方法は任意である。
に変換してこの求めた角度を加速度の影響による傾斜計
の出力の誤差分であるとしているが、これに限定される
ことなく加速度の影響による傾斜計１の誤差を演算する
方法は任意である。
たとえば加速度αが大きいほど傾斜計１の出力に占める
誤差分が大きくなるので、下式、θ２−Ｋ・α ・・・
（３） を用いて誤差分θ２を演算するようにしてもよい。
誤差分が大きくなるので、下式、θ２−Ｋ・α ・・・
（３） を用いて誤差分θ２を演算するようにしてもよい。
ただしＫは所定の定数である。
なおまた、実施例ではブルドーザの傾斜角度を直接検出
するセンサとして、吊り下げられた重錘の基準に対する
吊り下げ方向の傾きを検出する原理に基づくものとして
説明したが、この種のいわゆる重力検出型のセンサの構
造としては、重錘を吊り下げるのではなく重錘を所定に
軸に対して回動自在とすることも考えられる。その他、
重錘を加わる重力に対して変位自在とする構成は任意に
考えられる。また、重力検出型のセンサとしては重錘等
固体に限定されることなく液体を使用する実施も可能で
ある。たとえば所定の容器内に液面が傾斜自在となるよ
うに液体を入れてこの液体の基準面に対する液面の傾き
を検出することによりブルドーザの傾斜角度を検出する
ことが考えられる。要は重力検出型のセンサとしては、
センサ内に、重力が加わる方向に応じて傾斜する固体ま
たは液体を配設し、これら固体または液体の傾斜角度を
検出することができる構成であればよい。
するセンサとして、吊り下げられた重錘の基準に対する
吊り下げ方向の傾きを検出する原理に基づくものとして
説明したが、この種のいわゆる重力検出型のセンサの構
造としては、重錘を吊り下げるのではなく重錘を所定に
軸に対して回動自在とすることも考えられる。その他、
重錘を加わる重力に対して変位自在とする構成は任意に
考えられる。また、重力検出型のセンサとしては重錘等
固体に限定されることなく液体を使用する実施も可能で
ある。たとえば所定の容器内に液面が傾斜自在となるよ
うに液体を入れてこの液体の基準面に対する液面の傾き
を検出することによりブルドーザの傾斜角度を検出する
ことが考えられる。要は重力検出型のセンサとしては、
センサ内に、重力が加わる方向に応じて傾斜する固体ま
たは液体を配設し、これら固体または液体の傾斜角度を
検出することができる構成であればよい。
なおまた、実施例では適用対象をブルドーザとしている
が、これに限定されることなくあらゆる建設機械、さら
にはあらゆる移動体に適用可能である。
が、これに限定されることなくあらゆる建設機械、さら
にはあらゆる移動体に適用可能である。
以上説明したように本発明によれば重力検出による傾斜
計を建設機械等の移動体に搭載して該移動体の傾斜角度
を検出する場合に加速度の影響による計δｔ１誤差を補
正するようにしたので移動体が加速している場合であっ
ても傾斜を正確に検出することができるようになる。
計を建設機械等の移動体に搭載して該移動体の傾斜角度
を検出する場合に加速度の影響による計δｔ１誤差を補
正するようにしたので移動体が加速している場合であっ
ても傾斜を正確に検出することができるようになる。
第１図は本発明に係る移動体の傾斜角度計測装置の実施
例の構成を示すブロック図、第２図は実施例に適用され
るブルドーザが傾斜している様子を示す側面図、第３図
は実施例に適用される原理を説明するために用いた周波
数分布を示すグラフである。 第２図 第３図
例の構成を示すブロック図、第２図は実施例に適用され
るブルドーザが傾斜している様子を示す側面図、第３図
は実施例に適用される原理を説明するために用いた周波
数分布を示すグラフである。 第２図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 重力が加わる方向に応じて傾斜する固体または液体を配
設し、これら固体または液体の傾斜角度を検出すること
により前記移動体の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手
段と、 前記移動体の加速度を検出する加速度検出手段と、 前記加速度検出手段で検出された加速度に基づいて該加
速度による前記傾斜角度検出手段の検出値の誤差を演算
する演算手段と、 前記傾斜角度検出手段の検出値から前記演算手段の演算
値を減算して前記傾斜角度検出手段の検出値を補正する
補正手段と を前記移動体に具えたことを特徴とする移動体の傾斜角
度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29424990A JPH04168315A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 移動体の傾斜角度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29424990A JPH04168315A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 移動体の傾斜角度計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168315A true JPH04168315A (ja) | 1992-06-16 |
Family
ID=17805284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29424990A Pending JPH04168315A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 移動体の傾斜角度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04168315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06347264A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-20 | Hitachi Cable Ltd | 傾斜角センサ |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP29424990A patent/JPH04168315A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06347264A (ja) * | 1993-06-10 | 1994-12-20 | Hitachi Cable Ltd | 傾斜角センサ |
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