JPH04319616A - ジャイロセンサを用いた角速度検出装置 - Google Patents
ジャイロセンサを用いた角速度検出装置Info
- Publication number
- JPH04319616A JPH04319616A JP3114098A JP11409891A JPH04319616A JP H04319616 A JPH04319616 A JP H04319616A JP 3114098 A JP3114098 A JP 3114098A JP 11409891 A JP11409891 A JP 11409891A JP H04319616 A JPH04319616 A JP H04319616A
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- Japan
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- angular velocity
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- gyrosensor
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
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- 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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ジャイロセンサを用い
た角速度検出装置に関し、特に、その検出可能な角速度
範囲に対する改善を図るための改良技術に関するもので
ある。
た角速度検出装置に関し、特に、その検出可能な角速度
範囲に対する改善を図るための改良技術に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ある方向に振動している物体に、その振
動方向と直交する軸回りの角速度が加わると、前記振動
方向に対して直角方向に前記角速度に比例したコリオリ
力が生ずるという力学的現象に着目し、音叉形、角棒（
音片）形、弦形等の振動子を用い、これに角速度が加わ
った場合にその振動子に生じるコリオリ力に基づく変位
を検出し、これにより前記角速度の大きさを演算する振
動ジャイロセンサや、サグナック効果を応用した光ファ
イバージャイロセンサ等、各種の角速度検出用のジャイ
ロセンサが従来から知られている（特開昭６２−１０６
３１４号公報、特開平１−１４３９６１号公報、「セン
サ百科」（１９８３−７−２５）日刊工業新聞社参照）
。
動方向と直交する軸回りの角速度が加わると、前記振動
方向に対して直角方向に前記角速度に比例したコリオリ
力が生ずるという力学的現象に着目し、音叉形、角棒（
音片）形、弦形等の振動子を用い、これに角速度が加わ
った場合にその振動子に生じるコリオリ力に基づく変位
を検出し、これにより前記角速度の大きさを演算する振
動ジャイロセンサや、サグナック効果を応用した光ファ
イバージャイロセンサ等、各種の角速度検出用のジャイ
ロセンサが従来から知られている（特開昭６２−１０６
３１４号公報、特開平１−１４３９６１号公報、「セン
サ百科」（１９８３−７−２５）日刊工業新聞社参照）
。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
、前記従来のジャイロセンサには、検出可能な角速度の
範囲に限界を伴うのが通常で、その角速度が所定の角速
度、一般的には約９０度／秒程度を超えると正確な検出
は事実上困難であった。このため、例えば、移動ロボッ
ト等の如く角速度の大きい運動要素を含む場合には、全
運動範囲をカバーする検出はなかなか困難であった。 本発明は、この事情に鑑み、前記従来技術に改良を加え
、検出可能な角速度の範囲を改善した角速度検出装置を
提供することを目的とするものである。
、前記従来のジャイロセンサには、検出可能な角速度の
範囲に限界を伴うのが通常で、その角速度が所定の角速
度、一般的には約９０度／秒程度を超えると正確な検出
は事実上困難であった。このため、例えば、移動ロボッ
ト等の如く角速度の大きい運動要素を含む場合には、全
運動範囲をカバーする検出はなかなか困難であった。 本発明は、この事情に鑑み、前記従来技術に改良を加え
、検出可能な角速度の範囲を改善した角速度検出装置を
提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、装置本体に対して回転可能に配設されたジ
ャイロ用テーブルを介してジャイロセンサを設置し、前
記ジャイロ用テーブルの装置本体に対する相対的角速度
検出部の検出結果と前記ジャイロセンサの検出結果とを
加算して、角速度を出力するという技術的手段を採用し
た。
決するため、装置本体に対して回転可能に配設されたジ
ャイロ用テーブルを介してジャイロセンサを設置し、前
記ジャイロ用テーブルの装置本体に対する相対的角速度
検出部の検出結果と前記ジャイロセンサの検出結果とを
加算して、角速度を出力するという技術的手段を採用し
た。
【０００５】
【作用】本発明は、前記ジャイロ用テーブルの介在によ
って、角速度検出機能を前記ジャイロセンサ自体と該ジ
ャイロ用テーブルの相対的角速度検出部とに適当に分配
できるので、検出可能な角速度範囲を拡大できる。
って、角速度検出機能を前記ジャイロセンサ自体と該ジ
ャイロ用テーブルの相対的角速度検出部とに適当に分配
できるので、検出可能な角速度範囲を拡大できる。
【０００６】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例につ
いて説明する。第１図は、本発明の一実施例に関する構
造概念図を示したもので、図中１は装置本体を示し、こ
の装置本体１を計測対象部位にセットする。図中２は軸
受け３を介して前記装置本体１に対して回転可能に配設
されたジャイロ用テーブルで、該ジャイロ用テーブル２
上にジャイロセンサ４が設置される。図中５は相対的角
速度検出部で、ロータリエンコーダやタコジェネレータ
等で構成され、前記装置本体１と前記ジャイロ用テーブ
ル２とに連結されて、これら両者間の相対的な角変位か
らその相対的角速度を出力するように構成されている。 なお、図中６は前記装置本体１及びジャイロ用テーブル
２間に配設されたゼンマイバネ、７は磁石等から構成さ
れる制動手段、８はスリップリング等を介して接続され
た前記ジャイロセンサ４の出力用リード線、９は前記相
対的角速度検出部５の出力用リード線、１０は加算手段
をそれぞれ示す。しかして、前記計測対象部位に角変位
が生じると、その角速度がそれぞれ相対的角速度検出部
５とジャイロセンサ４とに分配されて出力され、これら
が前記加算手段１０により加算されて目的の角速度を出
力することになる。この場合、前記分配の程度は、前記
ジャイロ用テーブル２等からなる回転部分の慣性モーメ
ント、軸受け３の抵抗特性、ゼンマイバネ６のバネ定数
、制動手段７の制動特性等により決まるため、前記ジャ
イロセンサ２及び相対的角速度検出部５の性能特性、特
にその検出限界を考慮し、相互に補完してその範囲内に
収まるよう、これらの値及びその組合せを選定する。
いて説明する。第１図は、本発明の一実施例に関する構
造概念図を示したもので、図中１は装置本体を示し、こ
の装置本体１を計測対象部位にセットする。図中２は軸
受け３を介して前記装置本体１に対して回転可能に配設
されたジャイロ用テーブルで、該ジャイロ用テーブル２
上にジャイロセンサ４が設置される。図中５は相対的角
速度検出部で、ロータリエンコーダやタコジェネレータ
等で構成され、前記装置本体１と前記ジャイロ用テーブ
ル２とに連結されて、これら両者間の相対的な角変位か
らその相対的角速度を出力するように構成されている。 なお、図中６は前記装置本体１及びジャイロ用テーブル
２間に配設されたゼンマイバネ、７は磁石等から構成さ
れる制動手段、８はスリップリング等を介して接続され
た前記ジャイロセンサ４の出力用リード線、９は前記相
対的角速度検出部５の出力用リード線、１０は加算手段
をそれぞれ示す。しかして、前記計測対象部位に角変位
が生じると、その角速度がそれぞれ相対的角速度検出部
５とジャイロセンサ４とに分配されて出力され、これら
が前記加算手段１０により加算されて目的の角速度を出
力することになる。この場合、前記分配の程度は、前記
ジャイロ用テーブル２等からなる回転部分の慣性モーメ
ント、軸受け３の抵抗特性、ゼンマイバネ６のバネ定数
、制動手段７の制動特性等により決まるため、前記ジャ
イロセンサ２及び相対的角速度検出部５の性能特性、特
にその検出限界を考慮し、相互に補完してその範囲内に
収まるよう、これらの値及びその組合せを選定する。
【０００７】次に、図２に基いて前記実施例の動作の仕
方に関して説明する。図中（イ）は角変位θと経過時間
ｔとの関係を示した状態図、（ロ）は角速度θ′と経過
時間ｔとの関係を示した状態図で、線Ａは前記装置本体
１の角変位、線Ａ′は同装置本体１の角速度、線Ｂは前
記ジャイロ用テーブル２の角変位、線Ｂ′は同ジャイロ
用テーブル２の角速度の変化をそれぞれ示し、またθｇ
′は前記ジャイロセンサ４からの出力、θｒ′は前記相
対的角速度検出部５からの出力をそれぞれ示す。しかし
て、計測対象にセットされた前記装置本体１の角変位が
線Ａのような経過を辿った場合を想定すると、前記ジャ
イロ用テーブル２の角変位は前述の回転部分の慣性モー
メント等により決まる遅れをもって線Ｂのように推移す
る。この結果、それぞれの角速度も線Ａ′及び線Ｂ′の
ように推移する。この場合、前記相対的角速度検出部５
においては、前記装置本体１の角変位とジャイロ用テー
ブル２の角変位との差分、例えばθａとθｂとの差分に
基いて、それらの角速度に関する差分、すなわちθａ′
とθｂ′との差分を演算して、前記ジャイロ用テーブル
２の装置本体１に対する相対的角速度θｒ′として出力
する。他方、前記ジャイロセンサ４においては、前記ジ
ャイロ用テーブル２自体の角変位θｂに基いて、その角
速度θｂ′を検出し、これをジャイロ用テーブル２自体
の角速度θｇ′として出力する。なお、ｃ点を超えると
、前記θｒ′の符号は、当然反転する。そこで、これら
の出力結果である刻々の角速度θｒ′とθｇ′とを前記
加算手段１０により加算していけば、前記装置本体１自
体の角速度、すなわち目的の角速度θａ′の経過である
線Ａ′が求められる。この場合、前記ジャイロ用テーブ
ル２自体の角速度θｇ′は、当然、装置本体１の角速度
θａ′より小さくなるため、前記ジャイロセンサ４にと
って追随し易くなるのはいうまでもない。なお、以上の
実施例においては、ジャイロ用テーブル２を１個用いた
場合を説明したが、２個以上用いた多段構造に構成して
もよい。また、他の条件設定によっては前記ゼンマイバ
ネ６や制動手段７は省略することも可能である。
方に関して説明する。図中（イ）は角変位θと経過時間
ｔとの関係を示した状態図、（ロ）は角速度θ′と経過
時間ｔとの関係を示した状態図で、線Ａは前記装置本体
１の角変位、線Ａ′は同装置本体１の角速度、線Ｂは前
記ジャイロ用テーブル２の角変位、線Ｂ′は同ジャイロ
用テーブル２の角速度の変化をそれぞれ示し、またθｇ
′は前記ジャイロセンサ４からの出力、θｒ′は前記相
対的角速度検出部５からの出力をそれぞれ示す。しかし
て、計測対象にセットされた前記装置本体１の角変位が
線Ａのような経過を辿った場合を想定すると、前記ジャ
イロ用テーブル２の角変位は前述の回転部分の慣性モー
メント等により決まる遅れをもって線Ｂのように推移す
る。この結果、それぞれの角速度も線Ａ′及び線Ｂ′の
ように推移する。この場合、前記相対的角速度検出部５
においては、前記装置本体１の角変位とジャイロ用テー
ブル２の角変位との差分、例えばθａとθｂとの差分に
基いて、それらの角速度に関する差分、すなわちθａ′
とθｂ′との差分を演算して、前記ジャイロ用テーブル
２の装置本体１に対する相対的角速度θｒ′として出力
する。他方、前記ジャイロセンサ４においては、前記ジ
ャイロ用テーブル２自体の角変位θｂに基いて、その角
速度θｂ′を検出し、これをジャイロ用テーブル２自体
の角速度θｇ′として出力する。なお、ｃ点を超えると
、前記θｒ′の符号は、当然反転する。そこで、これら
の出力結果である刻々の角速度θｒ′とθｇ′とを前記
加算手段１０により加算していけば、前記装置本体１自
体の角速度、すなわち目的の角速度θａ′の経過である
線Ａ′が求められる。この場合、前記ジャイロ用テーブ
ル２自体の角速度θｇ′は、当然、装置本体１の角速度
θａ′より小さくなるため、前記ジャイロセンサ４にと
って追随し易くなるのはいうまでもない。なお、以上の
実施例においては、ジャイロ用テーブル２を１個用いた
場合を説明したが、２個以上用いた多段構造に構成して
もよい。また、他の条件設定によっては前記ゼンマイバ
ネ６や制動手段７は省略することも可能である。
【０００８】
【発明の効果】本発明は、以上の構成を採用した結果、
角速度検出機能を、相互に補完できるように、前記ジャ
イロセンサ自体とジャイロ用テーブルの相対的角速度検
出部とに適当に分配することができるので、検出可能な
角速度範囲を大幅に拡大できるという優れた効果を奏す
る。
角速度検出機能を、相互に補完できるように、前記ジャ
イロセンサ自体とジャイロ用テーブルの相対的角速度検
出部とに適当に分配することができるので、検出可能な
角速度範囲を大幅に拡大できるという優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明の実施例に係る装置全体の構造を示した
概念図である。
概念図である。
【図２】本発明の実施例における角変位θ又は角速度θ
′と経過時間ｔとの関係を示した状態図である。
′と経過時間ｔとの関係を示した状態図である。
１‥‥装置本体
２‥‥ジャイロ用テーブル ３‥‥軸受け
４‥‥ジャイロセンサ ５‥‥相対的角速度検出部 ６‥‥ゼン
マイバネ７‥‥制動手段
８‥‥出力用リード線
２‥‥ジャイロ用テーブル ３‥‥軸受け
４‥‥ジャイロセンサ ５‥‥相対的角速度検出部 ６‥‥ゼン
マイバネ７‥‥制動手段
８‥‥出力用リード線
Claims (1)
- 【請求項１】 装置本体に対して回転可能に配設され
たジャイロ用テーブルを介してジャイロセンサを設置し
、前記ジャイロ用テーブルの装置本体に対する相対的角
速度検出部の検出結果と前記ジャイロセンサの検出結果
とを加算して、角速度を出力することを特徴とするジャ
イロセンサを用いた角速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03114098A JP3107167B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ジャイロセンサを用いた角速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03114098A JP3107167B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ジャイロセンサを用いた角速度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04319616A true JPH04319616A (ja) | 1992-11-10 |
| JP3107167B2 JP3107167B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=14629066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03114098A Expired - Fee Related JP3107167B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | ジャイロセンサを用いた角速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3107167B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP03114098A patent/JP3107167B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3107167B2 (ja) | 2000-11-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |