KR960703460A - 간섭 금속의 존재시 물체의 위치 및 방위를 측정하는 방법 및 장치(method and device for measuring the position and orientation of objects in the presence of interfering metals) - Google Patents

간섭 금속의 존재시 물체의 위치 및 방위를 측정하는 방법 및 장치(method and device for measuring the position and orientation of objects in the presence of interfering metals)

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KR960703460A
KR960703460A KR1019950705957A KR19950705957A KR960703460A KR 960703460 A KR960703460 A KR 960703460A KR 1019950705957 A KR1019950705957 A KR 1019950705957A KR 19950705957 A KR19950705957 A KR 19950705957A KR 960703460 A KR960703460 A KR 960703460A
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티. 엘하트 스콧
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토마스 에이. 렌도스
허니웰 인코오포레이티드
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Abstract

물체의 위치 및 방위를 측정하는 방법이 이러한 방법을 달성하는 장치와 함께 개시되어 있다. 이러한 방법 및 장치를 자장 발생기에 인접한 금속 물체에 의해 야기되는 금속 효과를 감소시킨다. 이 금속 영향은 회전하는 자장 벡터를 생성시키는 자장 발생기를 이용하여 자장 벡터가 공지된 기준점과 위치가 측정되고 있는 센서간을 이동하는데, 요구되는 시간을 측정함으로써 감소된다. 회전하는 자장 벡터의 주파수를 일정하게 하고 자장 벡터가 상기된 거리를 이동하는데 요구되는 시간을 측정함으로써 기준축과 센서로 향하는 벡터간의 각이 측정될 수 있다. 적절한 각이 측정되면, 센서의 위치를 결정하기 위한 계산이 행해진다. 또한, 다수의 센서를 이용함으로써, 서로에 대한 센서들의 방위가 결정될 수 있다.

Description

간섭 금속의 존재시 물체의 위치 및 방위를 측정하는 방법 및 장치(METHOD AND DEVICE FOR MEASURING THE POSITION AND ORIENTATION OF OBJECTSIN THE PRESENCE OF INTERFERING METALS)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명을 실시한 시스템이 블록도이다. 제2도는 조종사의 헬멧에 부착되는 2개의 자장 센서의 위치 및 방위를 결정하는데 사용된 본 발명의 방법을 설명하는 도면이다. 제3도는 본 발명의 자장 송신기를 구동시키는데 사용된 신호 발생기를 나타내는 도면이다. 제5도는 자장을 검출하고 제곱합의 근의 출력을 발생시키는데 사용된 회로를 나타내는 도면이다.

Claims (27)

  1. 미리 한정된 공간의 물체의 위치 및 방위를 결정하는 센싱 디바이스에 있어서, 회전하는 자장 벡터를 갖는 자장을 발생시키며 미리 한정된 공간에서 공지된 지점과 공지된 방위로 위치되어 있는 자장 발생 수단과; 회전하는 자장 벡터를 센싱하고 이 회전하는 자장 벡터에 응답하여 신호를 발생시키며 위치가 센싱되고 있는 물체에 부착되는 제1의 센서 수단과; 회전하는 자장 벡터를 센싱하고 상기 회전하는 자장 벡터에 응답하여 신호를 발생시키며 위치가 센싱되고 있는 물체에 부착되는 제2의 센서 수단과; 송신 수단과 상기 제1의 센서수단에 부착되어 회전하는 자장 벡터가 기준점과 상기 제1의 센서 수단간을 이동하는 제1의 시간 주기를 센싱하며 상기 제2의 센서 수단에 부착되어 상기 회전하는 자장 벡터가 기준점과 상기 제2의 센서 수단간을 이동하는 제2의 시간 주기를 측정하는 타이밍 수단과; 상기 제1의 시간 주기에 기초하여 상기 제1의 센서 수단의 위치를 계산하고 상기 제2의 시간 주기에 기초하여 상기 제2의 센서 수단의 위치를 계산하며 상기 제1 및 제2의 센서 수단의 위치에 기초하여 물체의 방위를 계산하는 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자장 발생 수단은 직교하는 코일의 축과 정렬되는 성분을 갖는 자장을 발생시키는 3개의 직교 코일을 갖는 송신 수단과 회전하는 자장 벡터를 생성시키기 위해 직교 코일을 에너자이징시키는 구동 신호 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 센서 수단은 각 센서 코일의 민감한 축을 따라 위치하는 자장의 존재시 전류가 각각 유도되는 3개의 직교하는 센서 코일을 갖는 자기 센서. 각 센서 코일에 유도되는 전류를 센싱하며 유도된 전류를 나타내는 다수의 전기적 신호를 생성시키는 증폭 네트워크 및 상기 전기적 신호를 수신하며 다수의 전기적 신호의 제곱합의 근을 나타내는 전기적 출력 신호를 생성시키는 신호 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 3개의 센서 코일은 X-코일 및 Z-코일인 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 각 코일은 자장에 의해 각 코일에 유도되는 전류량을 나타내는 전압 신호를 생성시킬 수 있는 센싱 증폭기에 부착되는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자장 발생 수단은 X-파형을 저장하는 X-메모리, Y-파형을 저장하는 Y-메모리 및 Z-파형을 저장하는 Z-메모리를 추가로 포함하는데, 상기 X-메모리는 송신기 X-코일에 부착되며 저장된 X-파형에 따라 X-코일을 구동시키는 X-코일 구동 수단에 부착된 출력을 가지고 상기 Y-메모리는 송신기 Y-코일에 부착되며 저장된 Y-파형에 따라 Y-코일을 구동시키는 Y-코일 구동수단에 부착되는 출력을 가지며 Z-메모리는 송신기 Z-코일에 부착되며 저장된 Z-파형에 따라 Z-코일을 구동시키는 Z-코일 구동수단에 부착되는 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  7. 공간의 물체의 위치를 결정하는 센싱 디바이스에 있어서, 공지된 위치에 위치하며 미리 결정된 주파수에서 회전하는 다수의 회전하는 자장 벡터를 발생시키는 송신 수단과; 위치가 결정되고 있는 물체에 부착되며 자장을 센싱하고 이 센싱된 자장을 나타내는 센서 신호를 출력하는 출력을 갖는 센싱 수단과; 상기 다수의 회전하는 자장 벡터가 다수의 공지된 기준점과 센싱 수단간을 이동하는데 요구되는 다수의 시간 간격을 측정하는 타이밍 수단과; 다수의 측정된 시간 주기에 기초하여 센싱 수단의 위치를 계산하는 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다수의 회전하는 자장 벡터는 제1의 평면에서 회전하는 제1의 회전하는 자장 벡터, 제2의 평면에서 회전하는 제2의 회전하는 자장 벡터 및 제3의 평면에서 회전하는 제3의 회전하는 자장 벡터인 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  9. 제7항에 있어서, 상기 송신 수단은 다수의 회전하는 자장 벡터를 발생시키도록 직교로 배치되는 X-코일, Y-코일 및 Z-코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3의 평면은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  11. 제7항에 있어서, 상기 센싱 수단은 제1의 센서축과 정렬된 상기 센싱된 자장을 나타내는 제1의 신호, 제2의 센서축과 결정된 센싱된 자장을 나타내는 제2의 신호 및 제3의 센서축과 정렬된 센싱된 자장을 나타내는 제3의 신호를 발생시킬 수 있는 3축 자장 센서인 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3의 신호는 상기 제1, 제2 및 제3의 신호의 제곱합의 근과 등가인 센서 신호를 생성시키기 위해 곱해지는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  13. 제9항에 있어서, 상기 송신 수단은 파형을 저장하는 메모리와 상기 메모리에 부착되어 상기 전장 발생 코일을 구동시키는 코일 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 메모리는 X-파형을 저장하는 X-메모리, Y-파형을 저장하는 Y-메모리 및 Z-파형을 저장하는 Z-메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 코일 구동 수단은 X-메모리에 부착된 X-디지탈/아날로그 컨버터와 상기 X-코일을 구동시키기 위해 상기 X-디지탈/아날로그 컨버터에 부착된 X-구동 증폭기, Y-메모리에 부착된 Y-디지탈/아날로그 컨버터와 Y-코일을 구동시키기 위해 상기 Y-디지탈/아날로그 컨버터에 부착된 Y-구동 증폭기 및 Z-메모리에 부착된 Z-디지탈/아날로그 컨버터와 Z-코일을 구동시키기 위해 상기 Z-디지탈/아날로그 컨버터에 부착된 Z-구동 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 X-디지탈/아날로그 컨버터, Y-아날로그/디지탈 컨버터 및 Z-아날로그/디지탈 컨버터는 출력을 동적으로 크기조정할 수 있는 아날로그/디지탈 컨버터로의 디지탈을 곱하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  17. 공간의 물체의 위치를 결정하는 방법에 있어서, 공지된 위치에 위치된 자장 발생기를 사용하며 제1의 평면에서 미리 결정된 주파수에서 회전하는 제1의 자장 벡터를 갖는 제1의 회전하는 자장을 발생시키는 단계와; 상기 제1의 자장 벡터가 공지된 제1의 기준점으로부터 위치가 결정되고 있는 물체에 부착되는 센서로 이동하는데 요구되는 시간 주기를 측정하는 단계와; 상기 제1의 평면에서 상기 자장 벡터로부터 상기 제1의 공지된 기준점으로 향하는 벡터와 상기 자장 발생기로부터 상기 센서로 향하는 벡터간이 제1의 각을 계산하는 단계와; 자장 발생기를 사용하며 제2의 평면에서 미리 결정된 주파수에서 회전하는 제2의 자장 벡터를 가지는 제2의 회전하는 자장을 발생시키는 단계와; 상기 제2의 자장 벡터가 공지된 제2의 기준점으로부터 상기 센서로 이동하는데 요구되는 시간 주기를 측정하는 단계와; 상기 제2의 평면에서 상기 자장 벡터로부터 상기 제2의 공지된 기준점으로 향하는 벡터와 상기 자장 발생기로부터 상기 센서로 향하는 벡터간의 제2의 각을 계산하는 단계와; 자장 발생기를 사용하며 제3의 평면에서 미리 결정된 주파수에서 회전하는 제3의 자장 벡터를 갖는 제3의 회전하는 자장을 발생시키는 단계와; 상기 제3의 자장 벡터가 공지된 제3의 기준점으로부터 상기 센서로 이동하는데 요구되는 시간 주기를 측정하는 단계와; 상기 제3의 평면에서 상기 자장 벡터로부터 상기 제3의 공지된 기준점으로 향하는 벡터와 상기 자장 발생기로부터 상기 센서로 향하는 벡터간의 제3의 각을 계산하는 단계와; 제1, 제2 및 제3의 각을 사용하여 자장 발생기에 대해 물체의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 계산 수단은 다수의 시간 측정치를 수신하고 이 시간 측정치를 미리 결정된 회전 주파수에 기초하여 다수의 회전각으로 변환하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 계산 수단은 다수의 계산된 각에 기초하여 센싱 수단의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3의 평면은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 공간의 센서의 위치를 결정하는 위치 센싱 디바이스에 있어서, 다수의 회전하는 자장 벡터를 형성하기 위해 결합하도록 관련지어지는 다수의 자장을 발생시키며 다수의 회전하는 자장 벡터가 미리 정의된 기준점을 통과하는 시점을 나타내는 기준 신호를 생성시키는 수단을 갖는 자장 발생수단과; 다수의 자장을 센싱하고 센싱된 자장의 크기를 나타내는 센서 신호를 제공하는 자장 수신기 수단과; 상기 수신기 수단에 부착되어 센서 신호를 수신하고 센서 신호를 해석하여 회전하는 자장 벡터가 상기 수신기 수단과 교차하는 때를 결정하고, 기준 신호를 수신하는 상기 자장 발생 수단에 부착되며, 상기 기준 신호와 상기 센서 신호가 회전하는 자장 벡터의 검출을 나타내는 시점간의 기간 주기를 결정하는 타이밍 수단과; 송신기 수단, 미리 정의된 기준점 및 수신기 수단간의 각의 관계를 결정하는 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  22. 제21항에 있어서, 상기 자장 발생 수단은, 서로 수직하여 정렬되는 제1 및 제2의 코일을 갖는 송신기 수단과; 상기 송신기 수단으로 전달되는 신호를 발생시키는 구동 신호 발생기를 포함하는데, 상기 송신기 수단으로의 신호의 전달은 회전하는 자장 벡터를 발생시키게 되는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 발생된 신호는 고주파수 성분과 저주파수 성분을 가져서 고주파 회전자장 벡터와 저주파 회전 자장 벡터를 생성시키는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  24. 제23항에 있어서, 상기 자장 수신기 수단은, 3개의 직교하는 수신기 코일을 갖는 수신기와; 상기 3개의 직교하는 코일로부터 유도된 신호를 수신하고 상기 수신기에 의해 센싱된 자장을 나타내며 송신된 신호의 저주파수 성분의 결과로 인한 저주파수 성분과 송신된 신호의 고주파수 성분의 결과로 인한 고주파수 성분을 각각 갖는 3개의 전압 신호를 생성시키는 증폭기 수단과; 상기 전압 신호의 고주파수 성분으로부터 상기 전압 신호의 저주파수 성분을 분리하는 필터 수단과; 상기 필터 수단으로부터 상기 전압 신호를 수신하고 상기 전압신호의 제곱합의 근을 나타내는 RSS 신호를 생성시키는 신호 처리 수단을 포함하는데, 상기 RSS 신호는 자장 벡터가 수신기에 나타날 때 피크가 되는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  25. 제24항에 있어서, 상기 타이밍 수단은 상기 기준 신호와 RSS 신호를 수신하며 각 신호 수신간의 시간주기를 결정하는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  26. 제21항에 있어서, 상기 송신기 수단은 3개의 직교하는 방향으로 다수의 자장을 발생시킬 수 있으며, 또한 3개의 직교축에 대해 회전하는 다수의 회전하는 자장 벡터를 생성시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 위치 센싱 디바이스.
  27. 제26항에 있어서, 상기 다수의 자장 발생된 신호는 고주파수 성분과 저주파수 성분을 가져서 고주파 회전 자장 벡터와 저주파 회전 자장 벡터를 생성시키는 것을 특징으로 하는 센싱 디바이스.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019950705957A 1993-06-29 1994-06-24 간섭 금속의 존재시 물체의 위치 및 방위를 측정하는 방법 및 장치(method and device for measuring the position and orientation of objects in the presence of interfering metals) KR960703460A (ko)

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