JP2009264781A - Model ship test apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、装置構成が簡素で、航行計画の変更が遠隔操作で可能な模型船試験装置に関する。 The present invention relates to a model ship test apparatus having a simple apparatus configuration and capable of remotely changing a navigation plan.
船舶の運動性能など諸性能を試験する目的で模型船を使って試験することがある。模型船は、プロペラと舵がラジオコントローラ（ラジコン）と呼ばれる無線操縦装置を人が操作することにより、水槽内を自由に航行させることができる。水槽は縦横数十ｍ程度であり、模型船の縮尺は適宜とする。 In order to test various performances such as the movement performance of a ship, a model ship may be used for testing. The model ship can be freely navigated in the aquarium by manipulating a radio control device whose propeller and rudder are called a radio controller (radio control). The water tank is about several tens of meters in length and width, and the scale of the model ship is appropriate.
試験では、模型船における様々の量を時間とともに検出し、測定データとしてどこかへ蓄積しなければならない。このために、模型船の各所にセンサを取り付けると共に、そのセンサが検出した信号を陸上に電波で送信するテレメータと呼ばれるデータ送信機を模型船に搭載し、陸上にはデータ受信機及びデータレコーダを置く。 In the test, various quantities in the model ship must be detected over time and stored as measurement data somewhere. For this purpose, sensors are installed at various locations on the model ship, and a data transmitter called a telemeter that transmits the signal detected by the sensor to the land by radio waves is mounted on the model ship, and a data receiver and data recorder are installed on the land. Put.
無線操縦装置は、元来ホビー用のものに過ぎず、限られたチャンネル（操作対象に１対１で割り振る電波の周波数）しか有さない。そして、各チャンネルにおいて、ＯＮ／ＯＦＦ操作のような単純な操作しかできない。例えば、操舵レバーと推進レバーを備えた２チャンネルの無線操縦装置を用いたとき、操舵レバーを前に倒すと模型船が右旋回（舵右曲げ）し、操舵レバーを後に倒すと模型船が左旋回（舵左曲げ）し、推進レバーを前に倒すと模型船が前方推進（プロペラ正転）し、推進レバーを後に倒すと模型船が後方推進（プロペラ反転）する。このような無線操縦装置では、２チャンネルのＯＮ／ＯＦＦ操作の組み合わせによる模型船の動作（航行内容）しか得られない。 The radio control device is originally only for hobby, and has only a limited channel (frequency of radio waves assigned to the operation target on a one-to-one basis). In each channel, only a simple operation such as an ON / OFF operation can be performed. For example, when using a two-channel radio control device equipped with a steering lever and a propulsion lever, if the steering lever is tilted forward, the model ship turns to the right (steered right), and if the steering lever is tilted backward, the model ship is Turn left (rudder left) and tilt the propulsion lever forward to propel the model ship forward (propeller forward rotation), and tilt the propulsion lever backward to propel the model ship backward (propeller reverse). In such a radio control device, only a model ship operation (navigation content) can be obtained by a combination of two-channel ON / OFF operations.
このように単純な操作しかできない無線操縦では、模型船に行わせる動作に限りがある。このため、無線操縦装置を用いた試験では、単純な操作で可能な動作だけを模型船に与える定型の試験しか行えない。 In such a wireless maneuvering that can be performed simply, there is a limit to the operations that the model ship can perform. For this reason, in a test using a radio control device, only a standard test that gives a model ship only a possible operation by a simple operation can be performed.
近年では、模型船に自動制御装置を搭載して試験を行うことが考えられる。自動制御装置には、航行計画を記憶させ、この航行計画を実行させる。航行計画は、時間ごとに舵角とプロペラ回転数とを指令値として並べたものである。模型船には、自動制御装置が航行計画の実行に伴って順次生成する舵角とプロペラ回転数の指令値をアナログ駆動信号に変換するＤ／Ａ変換器と、アナログ駆動信号によって舵及びプロペラを駆動するアクチュエータを搭載する。なお、自動制御装置は市販のパソコンやシーケンサで実現できる。 In recent years, it is conceivable to carry out a test by mounting an automatic control device on a model ship. The automatic control device stores the navigation plan and executes the navigation plan. A navigation plan arranges a rudder angle and propeller rotation number as a command value for every time. The model ship has a D / A converter that converts the steering angle and propeller rotational speed command values that the automatic controller sequentially generates as the navigation plan is executed into analog drive signals, and the rudder and propeller that are driven by analog drive signals. Equipped with a driving actuator. The automatic control device can be realized by a commercially available personal computer or sequencer.
この場合、無線操縦装置を用いた試験とは異なり、ＯＮ／ＯＦＦ以外のアナログ的な制御量で舵及びプロペラを駆動させることができると共に、これらを組み合わせた模型船の動作として人が操作するよりも複雑な動作をさせることができる。また、自動制御装置により、航行計画を人が実行するよりも厳密な時間管理の下で航行計画を実行させることができる。 In this case, unlike the test using the radio control device, the rudder and the propeller can be driven with an analog control amount other than ON / OFF, and the operation of the model ship combining these can be operated by a person. Can also make complex operations. Further, the navigation control can be executed under stricter time management than the case where the navigation control is executed by a person by the automatic control device.
しかし、自動制御装置に航行計画を記憶させるといっても、航行計画の起点（模型船が試験の動作を始める地点）は水槽の沖である。水槽の縁に近い場所では模型船が水槽の縁に接近しすぎているため、自動制御装置で航行させるのは好ましくない。そこで、模型船が水槽の縁から十分に離れた航行計画の起点に到着するまでは無線操縦装置を用いて人が操作することになる。無線操縦装置と船上の自動制御装置は、互いに独立した装置である。また、自動制御装置に航行計画の実行を指令する信号は無線操縦装置から送信して自動制御装置が受信できるように構成しなければならない。よって、陸上と模型船上に多くの装置が必要となる。 However, even if the navigation plan is stored in the automatic control device, the starting point of the navigation plan (the point where the model ship starts the test operation) is off the water tank. Since the model ship is too close to the edge of the water tank at a location near the edge of the water tank, it is not preferable to navigate with the automatic control device. Therefore, until the model ship arrives at the starting point of the navigation plan that is sufficiently away from the edge of the aquarium, humans will operate using the radio control device. The radio control device and the automatic control device on the ship are devices independent of each other. Further, a signal for instructing the automatic control device to execute the navigation plan must be transmitted from the radio control device and received by the automatic control device. Therefore, many devices are required on land and on model ships.
また、自動制御装置では設定した航行計画しか実行できない。いったん航行計画を実行し始めたが、模型船上のデータ送信機から陸上のデータ受信機に送られてくるデータを見て、試験を中断して航行計画を変更したいと考えたとき、自動制御装置を停止させた後、水槽の縁まで模型船を無線操縦にて帰還させなければならない。そして、模型船を陸上に揚げて、人が自動制御装置を入力操作して自動制御装置に新しい航行計画を設定することになる。それから再び無線操縦装置を用いて模型船を航行計画の起点まで移動させる。このため、航行計画の変更には時間がかかり、試験の進捗が遅滞する。 Moreover, the automatic control device can execute only the set navigation plan. Once you have started to execute the navigation plan, but you want to change the navigation plan by looking at the data sent from the data transmitter on the model ship to the data receiver on land, the automatic control device After stopping, the model ship must be returned by radio control to the edge of the tank. Then, the model ship is lifted to the land, and a person inputs and operates the automatic control device to set a new navigation plan in the automatic control device. Then, the model ship is moved again to the starting point of the navigation plan using the radio control device. For this reason, it takes time to change the navigation plan, and the progress of the test is delayed.
また、無線操縦装置を用いた試験でも自動制御装置を用いた試験でも、測定データは模型船に搭載した専用のデータ送信機で陸上のデータ受信機に送信することになる。データ送信機やデータ受信機は、自動制御装置とも無線操縦装置とも無関係の独立した装置であるから、自動制御装置や無線操縦装置と連携した動作は不可能であると共に、無線操縦装置が使用する電波の周波数とは別の周波数を選択しなければならない。また、データ送信機が送信する測定データはアナログ測定データであり、電波ノイズの影響を受けて不正確になる。 In addition, in both the test using the radio control device and the test using the automatic control device, the measurement data is transmitted to the land data receiver by a dedicated data transmitter mounted on the model ship. Since the data transmitter and the data receiver are independent devices that are not related to the automatic control device or the radio control device, the data transmitter and the data receiver cannot operate in cooperation with the automatic control device or the radio control device, and are used by the radio control device. A frequency different from the radio frequency must be selected. Moreover, the measurement data transmitted by the data transmitter is analog measurement data, and becomes inaccurate due to the influence of radio noise.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、装置構成が簡素で、航行計画の変更が遠隔操作で可能な模型船試験装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a model ship test apparatus that solves the above-described problems, has a simple apparatus configuration, and can change a navigation plan by remote control.
上記目的を達成するために本発明は、模型船に、プロペラと、舵と、前記プロペラを駆動する推進アクチュエータと、前記舵を駆動する操舵アクチュエータと、方位角を検出する方位角センサと、回頭角速度を検出する回頭角速度センサと、前記プロペラに加わる力を検出するプロペラ負荷センサと、前記舵に加わる力を検出する舵負荷センサと、各センサのアナログ検出信号をデジタルの検出値にするＡ／Ｄ変換器と、各アクチュエータへのデジタルの指令値をアナログ駆動信号に変換するＤ／Ａ変換器と、前記検出値を時系列にした測定データを格納すると共に前記指令値を生成する船上信号処理装置と、無線ＬＡＮ通信器とを有し、前記船上信号処理装置に、無線ＬＡＮを介して外部から受信される舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する遠隔被設定手段と、受信された設定情報に従って、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了を設定記憶する設定記憶手段と、航行計画の実行開始が設定されたとき既に設定されている試験種類における設定されている航行計画に従って前記各アクチュエータへのデジタルの指令値を順次生成する航行計画実行手段と、舵角及びプロペラ回転数が設定された時点で設定された通りに前記各アクチュエータへのデジタルの前記指令値を生成する実時間実行手段と、無線ＬＡＮを介して外部へ前記測定データを送信する検出値送信手段とを有し、陸上には、陸上信号処理装置と、無線ＬＡＮ通信器とを有し、前記陸上信号処理装置に、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する入力手段と、入力された設定情報を表示器に表示する入力設定情報表示手段と、無線ＬＡＮを介して受信した測定データを表示器に表示する受信測定データ表示手段と、前記船上信号処理装置に対して無線ＬＡＮを介して、前記設定情報が入力された時点で該入力された設定情報を送信する遠隔設定手段とを有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a model ship, a propeller, a rudder, a propulsion actuator that drives the propeller, a steering actuator that drives the rudder, an azimuth angle sensor that detects an azimuth angle, A turning angular velocity sensor for detecting an angular velocity, a propeller load sensor for detecting a force applied to the propeller, a rudder load sensor for detecting a force applied to the rudder, and an analog detection signal of each sensor as a digital detection value A / D converter, D / A converter for converting a digital command value for each actuator into an analog drive signal, and onboard signal processing for storing measurement data in time series of the detected value and generating the command value Device, and a wireless LAN communicator, the shipboard signal processing device, the steering angle received from the outside via the wireless LAN, the propeller rotation speed, the test type, The navigation plan indicated by the command value for each interval, the remote setting means for inputting the setting information for the start / end of execution of the navigation plan, and the steering angle, propeller rotation speed, test type, and time according to the received setting information The navigation plan indicated by the command value, setting storage means for setting and storing the execution start / end of the navigation plan, and the navigation plan set in the test type already set when the execution start of the navigation plan is set Navigation plan execution means for sequentially generating digital command values for each actuator, and real time for generating the digital command values for each actuator as set when the rudder angle and propeller rotation speed are set Execution means and detection value transmission means for transmitting the measurement data to the outside via a wireless LAN, and a land signal processor and a wireless LAN communication device on land Input to the land signal processing apparatus, the steering angle, the propeller rotational speed, the test type, the navigation plan indicated by the command value for each time, and the setting information of the execution start / end of the navigation plan, and the input Input setting information display means for displaying the set information on the display, received measurement data display means for displaying the measurement data received via the wireless LAN on the display, and a wireless LAN for the onboard signal processing device. And remote setting means for transmitting the inputted setting information when the setting information is inputted.
前記陸上信号処理装置に、現在の設定情報と過去の設定情報と当該過去の設定情報を実行したときに受信した測定データとを対応させて表示器に表示させる再確認用表示手段を有してもよい。 The terrestrial signal processing device has a reconfirmation display means for displaying the current setting information, the past setting information, and the measurement data received when the past setting information is executed on the display unit in association with each other. Also good.
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。 The present invention exhibits the following excellent effects.
（１）装置構成が簡素になる。 (1) The device configuration is simplified.
（２）航行計画の変更が遠隔操作で可能となる。 (2) Navigation plans can be changed remotely.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１〜図４に示されるように、本発明に係る模型船試験装置１は、模型船２側の設備と、陸上３側の設備とからなる。
As shown in FIGS. 1 to 4, the model
模型船２には、プロペラ４と、舵５と、前記プロペラ４を駆動する推進アクチュエータ６と、前記舵５を駆動する操舵アクチュエータ７と、方位角を検出する方位角センサ８と、回頭角速度を検出する回頭角速度センサ９と、前記プロペラ４に加わる力を検出するプロペラ負荷センサ１０と、前記舵５に加わる力を検出する舵負荷センサ１１と、各センサのアナログ検出信号をデジタルの検出値にするＡ／Ｄ変換器１２と、各アクチュエータへのデジタルの指令値をアナログ駆動信号に変換するＤ／Ａ変換器１３と、前記検出値を時系列にした測定データを格納すると共に前記指令値を生成する船上信号処理装置１４と、無線ＬＡＮ通信器１５とを有する。
The
模型船２に搭載されるこれらのハードウェアはいずれも公知のものである。すなわち、プロペラ４、舵５、推進アクチュエータ６、操舵アクチュエータ７、方位角センサ８、回頭角速度センサ９、プロペラ負荷センサ１０、舵負荷センサ１１は、従来から使用しているものである。
Any of these hardware mounted on the
船上信号処理装置１４は、例えば、ノートパソコン、オンボードパソコン等のパソコンで実現され、Ａ／Ｄ変換器１２、Ｄ／Ａ変換器１３はパソコンの内部のスロットにオプションのボード（ＰＣカード、基板とも言う）を追加することで実現され、無線ＬＡＮ通信器１５はパソコンのＩ／Ｏコネクタ（ＵＳＢなど）に無線ＬＡＮアダプタを挿入することで実現される。なお、Ａ／Ｄ変換器１２は、１６チャンネルの入力端子を備えるので、最大１６種類のセンサを接続することができる。各チャンネルには−１０Ｖから＋１０Ｖまでの信号を入力することができる。Ｄ／Ａ変換器１３は、８チャンネルの出力端子を備えるので、最大８種類のアクチュエータを接続することができる。各チャンネルからは−１０Ｖから＋１０Ｖまでの信号を出力することができる。Ａ／Ｄ変換器１２、Ｄ／Ａ変換器１３の振幅分解能（ビット数）、時間分解能（サンプリングインターバル）は適宜決めるとよい。
The onboard
船上信号処理装置１４には、無線ＬＡＮを介して外部から受信される舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する遠隔被設定手段３１と、受信された設定情報に従って、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了を設定記憶する設定記憶手段３２と、航行計画の実行開始が設定されたとき既に設定されている試験種類における設定されている航行計画に従って前記各アクチュエータへのデジタルの指令値を順次生成する航行計画実行手段３３と、舵角及びプロペラ回転数が設定された時点で設定された通りに前記各アクチュエータへのデジタルの前記指令値を生成する実時間実行手段３４と、無線ＬＡＮを介して外部へ前記測定データを送信する検出値送信手段３５とを有する。
The shipboard
船上信号処理装置に設けられるこれらの各手段は、ソフトウェアで実現される。 Each of these means provided in the onboard signal processing apparatus is realized by software.
陸上３には、陸上信号処理装置１６と、無線ＬＡＮ通信器１７とを有する。陸上信号処理装置１６は、例えば、ノートパソコン、オンボードパソコン等のパソコンで実現され、無線ＬＡＮ通信器１７はパソコンのＩ／Ｏコネクタ（ＵＳＢなど）に無線ＬＡＮアダプタを挿入することで実現される。
The
陸上信号処理装置１６には、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する入力手段４１と、入力された設定情報を表示器（図６参照）に表示する入力設定情報表示手段４２と、無線ＬＡＮを介して受信した測定データを表示器に表示する受信測定データ表示手段４３と、前記船上信号処理装置１４に対して無線ＬＡＮを介して、前記設定情報が入力された時点で該入力された設定情報を送信する遠隔設定手段４４と、現在の設定情報と過去の設定情報と当該過去の設定情報を実行したときに受信した測定データとを対応させて表示器に表示させる再確認用表示手段４５とを有する。
The land signal processing device 16 is input with input means 41 for inputting the steering plan, the propeller rotation speed, the test type, the navigation plan indicated by the command value for each time, and the setting information for execution start / end of the navigation plan. Input setting information display means 42 for displaying setting information on a display (see FIG. 6), received measurement data display means 43 for displaying measurement data received via the wireless LAN on the display, and the onboard
陸上信号処理装置１６に設けられるこれらの各手段は、ソフトウェアで実現される。 Each of these means provided in the land signal processing device 16 is realized by software.
本発明に係る模型船試験装置１は、簡単に言うと、水槽１８に浮かべた模型船２にパソコンを搭載し、その模型船上のパソコンにＡ／Ｄ・Ｄ／Ａボードを組み込むと共にそのパソコンに模型船２を航行計画通りに自動制御できるソフトウェアを組み込み、航行計画中に得られた計測データを模型船上のパソコン内のストレージデバイスに保存するようにしたものである。また、陸上３にもパソコンを用意し、陸上３のパソコンから無線ＬＡＮを介して模型船２上のパソコンを操作して模型船２上のパソコンに航行計画を設定すると共に、模型船２上のパソコンに設定されている航行計画や模型船２上のパソコンが収集した計測データを陸上３のパソコンに送信し、その計測データを陸上３のパソコンで表示できるようにしたものである。
Briefly speaking, the model
以下、図５に示した模型船上のパソコンからなる船上信号処理装置１４のフローに従い、模型船試験装置の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the model ship test apparatus will be described according to the flow of the onboard
ステップＳ５１において、船上信号処理装置１４の動作開始（電源立ち上げ）後、遠隔被設定手段３１によって、船上信号処理装置１４の表示器（図６参照）にパラメータ設定画面が表示される。ただし、船上信号処理装置１４の表示器は模型船２上にあり、ユーザはこの表示器は基本的に見ない。なお、船上信号処理装置１４は航行計画実行手段３３のタスクと遠隔被設定手段３１のタスクを同時処理できるので、この時点で模型船２は航行していても良いが、説明を簡単にするため、まず最初は模型船２は停止しており、その状態で陸上の人が設定情報の入力作業を行うものとする。
In step S51, after the operation of the onboard
船上信号処理装置１４の遠隔被設定手段３１は、船上信号処理装置１４の表示器に表示させるのと同じパラメータ設定画面を無線ＬＡＮ経由で陸上信号処理装置１６に送信する。パラメータ設定画面は、無線ＬＡＮを介して外部から受信される舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力するために、これらの設定情報の種類を選択したり、文字、数字、チェックなどの符号を書き込むようにした画面である。
The remote setting means 31 of the onboard
この時点で、陸上信号処理装置１６は既に動作開始（電源立ち上げ）して船上信号処理装置１４からの通信を待ち受けているものとする。陸上信号処理装置１６の入力設定情報表示手段４２は、受信したパラメータ設定画面を陸上信号処理装置１６の表示器に表示する。陸上信号処理装置１６の入力手段４１は、キーボート、マウス、タッチセンサ等の入力用ハードウェアから入力された文字、数字、チェックなどの符号を解釈してパラメータ設定画面に文字、数字、チェックなどの画像を表示させる。これと同時に（つまり、設定情報が入力された時点で）、遠隔設定手段４４がその入力された設定情報を船上信号処理装置１４に送信する。
At this point, it is assumed that the land signal processing device 16 has already started operation (power-up) and is waiting for communication from the onboard
船上信号処理装置１４の遠隔被設定手段３１は、受信した設定情報に含まれる文字、数字、チェックなどの符号を解釈してパラメータ設定画面に文字、数字、チェックなどの画像を表示させる。これにより、船上信号処理装置１４の表示器と陸上信号処理装置１６の表示器には全く同じ画面が表示される。例えば、陸上信号処理装置１６をユーザが操作して舵角に３５°を入力すると、陸上信号処理装置１６の表示器と船上信号処理装置１４の表示器に、舵角として３５°が表示される。
The remote setting means 31 of the onboard
このように、陸上信号処理装置１６の入力手段４１を人が操作して入力作業を行うとき、図６（ａ）に示した船上信号処理装置１４の表示器に表示されるパラメータ設定画面と、図６（ｂ）に示した陸上信号処理装置１６の表示器に表示されるパラメータ設定画面は全く同じになる。設定情報は船上信号処理装置１４に設定される。つまり、人が船上信号処理装置１４を直接操作して入力作業を行ったのと同じ結果が生じる。
Thus, when a person operates the input means 41 of the land signal processing device 16 to perform an input operation, a parameter setting screen displayed on the display of the onboard
設定内容のうち、舵角とプロペラ回転数は、設定された時点で設定された通りにアクチュエータが稼働して実時間で設定内容が実行されるものであるが、図５では、航行計画を設定して実行するフローを説明する。 Among the settings, the rudder angle and propeller rotation speed are set in real time with the actuator operating as set at the time of setting. In FIG. 5, a navigation plan is set. The flow to be executed will be described.
ステップＳ５１における試験種類と航行計画の設定が完了したものとする。なお、試験種類がオートパイロットのときは、ゲインを設定する必要があるので、パラメータ設定画面においてユーザがオートパイロットを選択したときは、ゲインを設定する画面が表示されるものとし、ユーザはゲインを設定するための入力操作を行い、これに応じて船上信号処理装置１４にゲインが設定されるものとする。他の試験種類においても、その試験種類に特有の設定内容がある場合は、その設定内容を設定する画面が表示されることは言うまでもない。
Assume that the setting of the test type and navigation plan in step S51 is completed. When the test type is autopilot, it is necessary to set the gain. Therefore, when the user selects autopilot on the parameter setting screen, the screen for setting the gain is displayed. It is assumed that an input operation for setting is performed and a gain is set in the onboard
次に、ユーザが陸上信号処理装置１６において航行計画の実行開始の操作をすると、航行計画の実行開始が船上信号処理装置１４に設定され、航行計画の実行が開始される（ステップＳ５２）。実行開始後はステップＳ５３以下のルーチンが繰り返される。人が陸上信号処理装置１６において航行計画の実行終了の操作をすると、航行計画の実行終了が船上信号処理装置１４に設定され、流れはステップＳ５１に戻る。
Next, when the user performs an operation to start execution of the navigation plan in the land signal processing device 16, the execution start of the navigation plan is set in the onboard
ステップＳ５３では、Ａ／Ｄ変換が行われる。方位角センサ８、回頭角速度センサ９、プロペラ負荷センサ１０、舵負荷センサ１１からの入力信号は、時間的に連続してＡ／Ｄ変換器１２に届いているが、船上信号処理装置１４は適宜なサンプル監視周期で繰り返してステップＳ５３を行い、図示しないメモリに順次格納することにより、時系列の測定データを蓄積する。
In step S53, A / D conversion is performed. Input signals from the
ステップＳ５４では、船上信号処理装置１４の遠隔被設定手段３１が陸上３からの入力を監視する。人が陸上信号処理装置１６において航行計画の実行終了の操作をすると、遠隔設定手段４４がその入力された設定情報を船上信号処理装置１４に送信するので、船上信号処理装置１４は航行計画の実行終了を判断することができる。実行終了のときは流れはステップＳ５５へ行く。
In step S54, the remote setting means 31 of the onboard
実行終了が設定されない場合、流れはステップＳ５６へ進む。 If execution end is not set, flow proceeds to step S56.
ステップＳ５６では、船上信号処理装置１４の航行計画実行手段３３は、既に設定記憶手段３２に設定されている設定情報に従って試験種類を選択する。試験種類は、オートパイロット、Ｚ操舵試験、旋回試験、逆スパイラル試験などがある。試験種類は、適宜追加することができる。
In step S56, the navigation plan execution means 33 of the onboard
試験種類が特定されると、ステップＳ５７において、その試験種類における航行計画が設定記憶手段３２から参照できる。航行計画は、適宜な時間ごとに舵角とプロペラ回転数の指令値を規定したものである。例えば、開始何秒後に舵角を右に何度とし、その何秒後に舵角を左何度とするといった計画（プログラム）を航行計画と呼ぶ。この航行計画を適宜に設定することにより、ある舵角を維持したまま継続して旋回を続ける試験種類、所定時間ごとに左右に舵角を切り替えてジクザグの航行をする試験種類、前進と後進を繰り返す試験種類などが実現できる。 When the test type is specified, the navigation plan for the test type can be referred to from the setting storage means 32 in step S57. The navigation plan defines command values for the rudder angle and the propeller rotational speed at appropriate time intervals. For example, a plan (program) in which the rudder angle is set to the right how many seconds after the start and the rudder angle is set to the left after how many seconds is called a navigation plan. By appropriately setting this navigation plan, a test type that continues to turn while maintaining a certain rudder angle, a test type that switches the rudder angle to the left and right at predetermined time intervals, and a forward and reverse direction Repeat test types can be realized.
ステップＳ５８では、航行計画実行手段３３は、参照した航行計画に従って、現在出力するべき舵角とプロペラ回転数の指令値を計算する。 In step S58, the navigation plan execution means 33 calculates the command value of the rudder angle and the propeller rotation speed to be output at present according to the referenced navigation plan.
ステップＳ５９では、航行計画実行手段３３は、指令値をＤ／Ａ変換器１３に出力する。Ｄ／Ａ変換器１３から推進アクチュエータ６、操舵アクチュエータ７にアナログ駆動信号が出力される。これにより、舵５とプロペラ４が航行計画に設定された舵角、プロペラ回転数に駆動される。この結果、航行計画の通りに模型船２が航行することになる。
In step S59, the navigation plan execution means 33 outputs the command value to the D / A converter 13. An analog drive signal is output from the D / A converter 13 to the
ステップＳ６０では、サンプル周期を監視する。アクチュエータの制御周期は２０ｍｓ以下であり、測定データを蓄積する周期（サンプリングインターバル）は０．０２〜１ｓ程度である。 In step S60, the sample period is monitored. The control period of the actuator is 20 ms or less, and the period (sampling interval) for accumulating measurement data is about 0.02 to 1 s.
ステップＳ６１では、測定データを蓄積する。このとき、航行計画が完遂されていなければ、実行は継続され、航行計画が完遂されていたら、実行は終了となる。 In step S61, measurement data is accumulated. At this time, if the navigation plan is not completed, the execution is continued, and if the navigation plan is completed, the execution ends.
図５では、航行計画を設定して実行するフローを説明したが、舵角とプロペラ回転数を設定したときは、実時間実行手段３４により、その設定時点で設定された通りにアクチュエータが稼働して実時間で設定内容が実行される。すなわち、模型船２は、陸上信号処理装置１６に入力した舵角及びプロペラ回転数に従って航行する。この動作は、概略では従来の無線操縦装置による操縦に似るが、本発明は舵角及びプロペラ回転数が数値で設定されるので、ＯＮ／ＯＦＦ操作のよりも複雑できめ細かい操作ができる。
In FIG. 5, the flow of setting and executing the navigation plan has been described. However, when the rudder angle and the propeller rotation speed are set, the actuator is operated by the real time execution means 34 as set at the time of setting. The settings are executed in real time. That is, the
以上、図５では主として模型船２上の船上信号処理装置１４のフローを説明したが、本発明に係る模型船試験装置１による模型船試験では、模型船２の動作と陸上で人が行う作業との連携が重要である。以下、模型船２の動作と陸上での作業との連携について説明する。
As described above, FIG. 5 mainly describes the flow of the onboard
まず、試験の準備として、人が陸上で陸上信号処理装置１６を操作することにより、船上信号処理装置１４に航行計画を設定する。次に、人が陸上で陸上信号処理装置１６を操作することにより、船上信号処理装置１４を介して模型船２を実時間で操縦する。模型船２が水槽の縁から十分に離れた航行計画の起点に到着したら、人が陸上で陸上信号処理装置１６を操作することにより、航行計画の実行開始を設定する。
First, as a preparation for the test, a manipulator operates the land signal processing device 16 on land to set a navigation plan in the onboard
船上信号処理装置１４は、航行計画の実行開始が設定されたことを受けて航行計画を実行開始する。舵５とプロペラ４が航行計画に従って駆動され始め、設定された試験種類の試験が開始される。試験実施中に船上信号処理装置１４は測定データを蓄積する。航行計画が計画通りに終了したら、人が陸上で陸上信号処理装置１６を操作することにより、船上信号処理装置１４を介して模型船２を実時間で操縦する。このときは、航行計画の終点から水槽の縁まで模型船２を移動させる。
The onboard
航行計画を実行開始した後、模型船２の動きが望ましくないことを人が目視で確認した場合、あるいは航行計画が終了した後、新しい航行計画を設定したい場合、模型船２が航行計画の起点、途中、終点あるいはその他の任意の位置にあるとき、人が陸上で陸上信号処理装置１６を操作することにより、船上信号処理装置１４に航行計画を設定する。また、航行計画を実行開始した後、あるいは航行計画が終了した後、陸上信号処理装置１６の表示器に当該航行計画と当該航行計画実行時の測定データ（方位角、回頭角速度、プロペラ負荷、舵負荷）とを表示させると、その航行計画が適切であったかどうかを人が判断することができる。このような航行計画と測定データを人が再確認しつつ新しい航行計画を作成することができる。
If the person visually confirms that the movement of the
従来は、人がホビー用の無線操縦装置で模型船を操縦したので、航行計画のタイムスケジュールを正確に再現することは困難であったが、本発明は船上信号処理装置１４がアクチュエータを制御するので、航行計画のタイムスケジュールを正確に再現することができる。
Conventionally, since a person has operated a model ship with a radio control device for hobby, it has been difficult to accurately reproduce the time schedule of the navigation plan. In the present invention, the onboard
従来は、模型船の操縦は無線操縦装置で行い、測定データの収集はテレメータで行ったので、装置構成が煩雑であったが、本発明は陸上信号処理装置１６と船上信号処理装置１４が無線ＬＡＮにより通信を行うので、装置構成が簡素となる。
Conventionally, the model ship was controlled by a wireless control device and the measurement data was collected by a telemeter, so the device configuration was complicated. However, in the present invention, the land signal processing device 16 and the onboard
従来の無線操縦装置に代えて自動制御装置を模型船に搭載したとしても、一度設定した航行計画を変更するためには模型船を水槽の縁まで戻す必要があったが、本発明は人が陸上信号処理装置１６を操作して船上信号処理装置１４の設定を行うことができるので、模型船が水槽の沖にある状態で航行計画を変更することができ、試験の進捗に遅滞を招くことがない。この効果は、何度も試行錯誤を繰り返して最適な航行計画を得ようとするときに、特に大きな効果となる。 Even if an automatic control device is mounted on a model ship instead of a conventional radio control device, it was necessary to return the model ship to the edge of the aquarium in order to change the navigation plan once set. Since the onboard signal processing device 16 can be set by operating the onshore signal processing device 16, the navigation plan can be changed while the model ship is off the aquarium, causing a delay in the progress of the test. There is no. This effect is particularly significant when trying to obtain an optimal navigation plan by repeating trial and error many times.
また、航行計画を変更する際には、変更前の航行計画における多数の入出力データ（指令値と測定データ）を検討する必要があるが、本発明では、再確認用表示手段４５が陸上信号処理装置１６の表示器に入出力データを表示させるので、検討が容易になる。 Further, when changing the navigation plan, it is necessary to examine a large number of input / output data (command values and measurement data) in the navigation plan before the change. In the present invention, the reconfirmation display means 45 is the land signal. Since the input / output data is displayed on the display unit of the processing device 16, the study becomes easy.
１ 模型船試験装置
２ 模型船
３ 陸上
４ プロペラ
５ 舵
１４ 船上信号処理装置
１６ 陸上信号処理装置
３１ 遠隔被設定手段
３２ 設定記憶手段
３３ 航行計画実行手段
３４ 実時間実行手段
４１ 入力手段
４２ 入力設定情報表示手段
４３ 受信測定データ表示手段
４４ 遠隔設定手段
４５ 再確認用表示手段
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記船上信号処理装置に、無線ＬＡＮを介して外部から受信される舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する遠隔被設定手段と、受信された設定情報に従って、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了を設定記憶する設定記憶手段と、航行計画の実行開始が設定されたとき既に設定されている試験種類における設定されている航行計画に従って前記各アクチュエータへのデジタルの指令値を順次生成する航行計画実行手段と、舵角及びプロペラ回転数が設定された時点で設定された通りに前記各アクチュエータへのデジタルの前記指令値を生成する実時間実行手段と、無線ＬＡＮを介して外部へ前記測定データを送信する検出値送信手段とを有し、
陸上には、陸上信号処理装置と、無線ＬＡＮ通信器とを有し、
前記陸上信号処理装置に、舵角、プロペラ回転数、試験種類、時間ごとの指令値で示される航行計画、航行計画の実行開始／終了の設定情報を入力する入力手段と、入力された設定情報を表示器に表示する入力設定情報表示手段と、無線ＬＡＮを介して受信した測定データを表示器に表示する受信測定データ表示手段と、前記船上信号処理装置に対して無線ＬＡＮを介して、前記設定情報が入力された時点で該入力された設定情報を送信する遠隔設定手段とを有することを特徴とする模型船試験装置。 The model ship includes a propeller, a rudder, a propulsion actuator that drives the propeller, a steering actuator that drives the rudder, an azimuth angle sensor that detects an azimuth angle, a turning angular velocity sensor that detects a turning angular velocity, and the propeller. A propeller load sensor for detecting the force applied to the rudder, a rudder load sensor for detecting the force applied to the rudder, an A / D converter for converting the analog detection signal of each sensor into a digital detection value, and a digital to each actuator A D / A converter that converts a command value into an analog drive signal; a shipboard signal processing device that stores measurement data in which the detected value is time-series and generates the command value; and a wireless LAN communicator ,
The steering signal, the propeller rotation speed, the test type, the navigation plan indicated by the command value for each time, and the start / end setting information of the navigation plan are input to the shipboard signal processing device. Remote setting means, and setting storage means for setting and storing a steering plan, a navigation plan indicated by a command value for each time, a steering angle, a propeller rotation speed, a test type, and an execution start / end of the navigation plan according to the received setting information Navigation plan execution means for sequentially generating digital command values for the actuators according to the set navigation plan in the already set test type when the start of execution of the navigation plan is set, the steering angle and the propeller rotation Real-time execution means for generating the digital command value for each actuator as set when the number is set, and forward to the outside via a wireless LAN And a detection value transmitting means for transmitting the measurement data,
On land, it has a land signal processing device and a wireless LAN communication device,
Input means for inputting setting information on navigation plan, navigation plan execution start / end information indicated by the command value for each steering angle, propeller rotation speed, test type, and time, and the input setting information. Input setting information display means for displaying on the display, received measurement data display means for displaying the measurement data received via the wireless LAN on the display, and the ship signal processing device via the wireless LAN via the wireless LAN A model ship testing apparatus, comprising: a remote setting unit that transmits the input setting information when the setting information is input.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016075641A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 国立研究開発法人海上技術安全研究所 | Method of estimating variable torque or variable thrust of real ship from free-sailing model test, and free-sailing model testing device for use in the same |
| JP2016075642A (en) * | 2014-10-09 | 2016-05-12 | 国立研究開発法人海上技術安全研究所 | Method and apparatus for making propeller related characteristic of free-running model ship similar to that of actual ship |
| CN112947046A (en) * | 2021-01-27 | 2021-06-11 | 上海海迅机电工程有限公司 | Hovercraft self-navigation model remote control system and control method |
| KR102682320B1 (en) * | 2022-03-22 | 2024-07-05 | 한국해양과학기술원 | Device and method for verifying autonomous navigation system of autonomous ship |
-
2008
- 2008-04-22 JP JP2008111393A patent/JP2009264781A/en not_active Withdrawn
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