JPH07332998A - Simplified length-measuring machine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a simplified length-measuring machine which can accurately measure the distance between two points. CONSTITUTION:An angular velocity sensor and an acceleration sensor are provided at each coordinate axis of X, Y, and Z three-dimensional cross coordinate system being fixed to a length-measuring machine. xsi, eta, and zeta three-dimensional cross reference coordinates system for signal processing is given to a RAM 13, etc. The length- measuring machine is moved from a measurement starting point to a measurement end point when measuring the distance between two points and an angular velocity detection signal and an acceleration detection signal are read for each sampling time. A microcomputer 10 calculates Euler angle for converting the X, Y, and Z three- dimensional cross coordinate system to the xsi, eta, and zeta three-dimensional cross reference coordinate system by the angular velocity detection signal. An acceleration detection value detected by the X, Y, and Z three-dimensional cross coordinate system are converted to the xsi, eta, and zeta three-dimensional cross reference coordinate system by the Euler angle, further gravitational acceleration component is eliminated and compensated, and a travel distance for each sampling time obtained by double integration is integrated to obtain the distance between the target two points and is displayed on a display.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、二次元や三次元空間で
の２点間の距離を測定する簡易型測長機に関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a simple length measuring machine for measuring a distance between two points in a two-dimensional or three-dimensional space.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、二次元や三次元の２点間の距
離を測定する方式として、様々なものが知られている。
例えば、三次元空間内で航空機の移動距離を測定する場
合には、高度計を用いた気圧の換算による手法が採用さ
れており、また、二次元空間における距離測定は、移動
体のもつ特性を生かした手法が採用されており、例え
ば、自動車等の車輪をもつ移動体では、車輪軸の回転数
を検出することで距離計算が行われており、その長時間
における距離の累積誤差を補正して精度のよい距離測定
を行う場合には、人工衛生を用いて位置算出を行うＧＰ
Ｓが併用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been known as a method for measuring the distance between two two-dimensional or three-dimensional points.
For example, when measuring the travel distance of an aircraft in a three-dimensional space, a method of converting atmospheric pressure using an altimeter is adopted, and distance measurement in a two-dimensional space takes advantage of the characteristics of a moving body. For example, in a moving body with wheels such as an automobile, distance calculation is performed by detecting the number of rotations of the wheel shaft. GP that uses artificial hygiene to calculate the position for accurate distance measurement
S is used together.

【０００３】また、船舶等では、船舶と地上に設けた目
標物との方位角を電波又は目視で測定し、これを地図上
にプロットして移動距離や移動位置を求めている。Further, in a ship or the like, the azimuth angle between the ship and a target provided on the ground is measured by radio waves or visually, and this is plotted on a map to obtain the moving distance and the moving position.

【０００４】さらに、数ｍ程度の短い２点間の距離測定
には、巻尺が使われており、さらに、数mm〜数10mmの微
小区間の距離測定はノギス等が用いられている。Further, a tape measure is used for measuring the distance between two points, which are as short as several meters, and a caliper or the like is used for measuring the distance in a minute section of several mm to several tens of mm.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高度計
の気圧変換によって距離測定を行う方式は、測定誤差が
大きく、地上での数mm〜数ｍの狭い範囲の２点間距離の
測定には適さないという問題がある。However, the method of measuring the distance by converting the atmospheric pressure of the altimeter has a large measurement error and is not suitable for measuring the distance between two points in a narrow range of several mm to several meters on the ground. There is a problem.

【０００６】また、車輪軸の回転数を検出して距離計算
を行う方式は、車輪のタイヤの磨耗やスリップ等の影響
により、正確な距離測定を行うことが困難であり、ま
た、ＧＰＳ等の併用を行うことは、装置構成が非常に大
掛りとなり、コストが嵩むという問題が生じる。Further, in the method of calculating the distance by detecting the number of rotations of the wheel shaft, it is difficult to measure the distance accurately due to the influence of wear and slip of the tire of the wheel, and it is difficult to measure the distance. The combined use causes a problem that the apparatus configuration becomes very large and the cost increases.

【０００７】さらに、船舶等のように、船舶と地上の目
標物との方位角を地図上にプロットして求める方式も、
数mm〜数ｍの狭い距離測定には適さず、さらに、地上で
の２点間の距離測定を行う場合に、前記のような各種計
測方式では、移動体の進路の傾斜等の情報は考慮されて
おらず、必然的に不正確な測定になってしまうという問
題がある。Further, a method of plotting the azimuth angle between a ship and a target on the ground, such as a ship, on a map,
It is not suitable for measuring narrow distances of several mm to several meters. Furthermore, when measuring the distance between two points on the ground, information such as the inclination of the path of the moving body is taken into consideration in the various measuring methods described above. There is a problem in that it is not done and inevitably results in inaccurate measurement.

【０００８】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、ＧＰＳ等の補正手法を必要
とせず、特に、数mm〜数ｍの狭い範囲の２点間距離を精
度よく測定することができる簡易型測長機を提供するこ
とにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its object is not to require a correction method such as GPS, and in particular, it is possible to accurately measure a distance between two points in a narrow range of several mm to several m. It is to provide a simple length measuring machine that can measure well.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、本
発明の簡易型測長機は、測長機に一体固定のＸ，Ｙ，Ｚ
三次元直交座標系の各座標軸に配設される角速度センサ
および加速度センサと、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸の角速度セ
ンサの角速度検出値に基づき、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直
交座標系から信号処理を行うためのξ，η，ζ三次元直
交基準座標系に座標変換するオイラー角を算出するオイ
ラー角算出部と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸の加速度センサに
よる加速度検出値をオイラー角を用いてξ，η，ζの基
準座標系に変換する座標変換部と、座標変換された加速
度検出値に対して重力加速度成分の除去補正を行う重力
補正部と、この重力補正部で補正された加速度検出値の
積分処理によってサンプリング時間ごとの測長機の移動
距離を算出し、測長機の測定開始点位置から測定終点位
置までの測長機のξ，η，ζ基準座標上での移動距離を
各サンプリング毎の移動距離を積算して求める移動距離
算出部と、この移動距離算出部によって求められた測長
機の移動距離を表示する表示部とを有することを特徴と
して構成されている。In order to achieve the above object, the present invention is constructed as follows. That is, the simplified length measuring machine according to the present invention is provided with an X, Y, Z fixed integrally to the length measuring machine.
Based on the angular velocity sensor and the acceleration sensor arranged on each coordinate axis of the three-dimensional Cartesian coordinate system, and the angular velocity detection values of the X, Y, and Z triaxial angular velocity sensors, from the X, Y, and Z three-dimensional orthogonal coordinate systems. An Euler angle calculation unit for calculating an Euler angle for coordinate conversion into a ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system for performing signal processing, and an Euler angle for the acceleration detection value by the X, Y, Z triaxial acceleration sensor. The coordinate transformation unit that transforms into a reference coordinate system of ξ, η, and ζ by using, a gravity correction unit that removes and corrects the gravitational acceleration component with respect to the coordinate-converted acceleration detection value, and the gravity correction unit The moving distance of the length measuring machine is calculated for each sampling time by integrating the acceleration detection value, and the distance from the measurement start point position to the measurement end point position of the length measuring machine on the ξ, η, ζ reference coordinates of the length measuring machine is calculated. Moving distance for each sampling A moving distance calculating unit for obtaining and integrating a release, is configured as characterized by having a display unit for displaying the moving distance of the length measuring machine obtained by the movement-distance calculator.

【００１０】また、前記オイラー角算出部と座標変換部
と重力補正部と移動距離算出部はマイクロコンピュータ
によって構成され、このマイクロコンピュータと、角速
度センサと、加速度センサと、表示部との各構成部品は
全て半導体技術によりＩＣ化されていることも本発明の
特徴とするところである。Further, the Euler angle calculation unit, the coordinate conversion unit, the gravity correction unit, and the movement distance calculation unit are constituted by a microcomputer, and each component of the microcomputer, the angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the display unit. It is also a feature of the present invention that all are integrated into ICs by semiconductor technology.

【００１１】[0011]

【作用】上記構成の本発明において、一次元、二次元あ
るいは三次元の２点間の距離測定を行う場合、まず、測
定の開始点に測長機を位置させて測定開始指令を出し、
測定開始点から測定終点位置に向けて測長機を移動して
いく。この測長機の移動に従い、所定のサンプリング時
間ごとに、測長機のＸ，Ｙ，Ｚ三次元の各軸に設けた角
速度センサから、角速度検出信号を取り込み、また、
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の加速度センサからは、測長機の各軸
方向の測長機の移動の加速度が検出される。オイラー角
算出部は、前記Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の角速度検出信号に基
づき、Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系をξ，η，ζ三次元
直交基準座標系に座標変換するためのオイラー角を算出
する。そして、このオイラー角の算出結果を利用して、
座標変換部は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三次元直交座標系で求めら
れる測長機の移動の加速度検出値をξ，η，ζ三次元直
交基準座標系に変換する。この測長機移動の角速度検出
値の座標変換は各加速度および角速度の取り込みサンプ
リングごとに行われる。In the present invention having the above-mentioned structure, when measuring the distance between two points of one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional, first, the length measuring machine is positioned at the starting point of the measurement, and the measurement start command is issued.
The length measuring machine is moved from the measurement start point to the measurement end point position. In accordance with the movement of the length measuring machine, an angular velocity detection signal is fetched from the angular velocity sensor provided on each of the X, Y, and Z three-dimensional axes of the length measuring machine at every predetermined sampling time.
The acceleration of the movement of the length measuring machine in each axis direction of the length measuring machine is detected from the acceleration sensors of the X, Y, and Z axes. The Euler angle calculation unit is for converting the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system into a ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system based on the angular velocity detection signals of the X, Y, Z axes. Calculate Euler angles. Then, using this Euler angle calculation result,
The coordinate transformation unit transforms the acceleration detection value of the movement of the length measuring machine, which is obtained in the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system, into the ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system. The coordinate conversion of the angular velocity detection value of the movement of the length-measuring machine is performed for each sampling of each acceleration and angular velocity.

【００１２】前記座標変換された加速度検出値は重力補
正部で重力の影響が取り除かれた後、２回積分されてサ
ンプリング時間ごとの測長機の移動距離が算出され、測
定開始位置から測定終了位置までの各サンプリング時間
ごとの移動距離を累積（積算）することで、目的とする
２点間の距離が移動距離算出部により求められ、この求
められた移動距離の値は表示部に表示される。After the influence of gravity is removed by the gravity correction unit, the coordinate-converted acceleration detection value is integrated twice to calculate the moving distance of the length measuring machine for each sampling time, and the measurement end position is measured. By accumulating (integrating) the moving distance for each sampling time to the position, the moving distance calculating unit obtains the distance between the two target points, and the obtained moving distance value is displayed on the display unit. It

【００１３】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図４には本発明に係る簡易型測長機の外観構成が
示されており、図１には同実施例における簡易型測長機
のブロック構成が示されている。図４に示すように、本
実施例の簡易型測長機はペンタイプのものとして構成さ
れ、その先端側の先細部にはスイッチ素子１が内蔵され
ており、測長機の先端側を測定対象物２に押し付けるこ
とにより、スイッチ素子１から測定開始の指令であるオ
ン信号が出力され、さらにもう１回測長機の先端を測定
対象物２に押し付けることにより、スイッチ素子１から
測定終了指令であるオフ信号が出力されるようになって
いる。測長機の内部には前記図１に示す構成の回路が組
み込まれており、測長機本体３の側面には液晶等の画面
をもつ表示部４が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an external configuration of the simplified length measuring machine according to the present invention, and FIG. 1 shows a block configuration of the simplified length measuring machine in the same embodiment. As shown in FIG. 4, the simplified length measuring machine of the present embodiment is configured as a pen type, and the tip of the tip has a switch element 1 incorporated therein to measure the tip side of the length measuring machine. The switch element 1 outputs an ON signal which is a command to start the measurement when the measurement object 2 is pressed, and the measurement end command is issued from the switch element 1 when the tip of the length measuring machine is further pressed to the measurement object 2. The off signal is output. The circuit having the configuration shown in FIG. 1 is incorporated in the length measuring machine, and a display unit 4 having a screen such as a liquid crystal is provided on the side surface of the length measuring machine body 3.

【００１４】測長機本体３の内部にはＸ，Ｙ，Ｚの三次
元直交座標系の各座標軸に対応させて固定テーブルが設
置されており、このＸ，Ｙ，Ｚの各軸の固定テーブルに
は、図３に示すように、角速度センサ５と加速度センサ
６がそれぞれ固定配設されている。この角速度センサ５
は公知の容量型振動ジャイロ、圧電型振動ジャイロ、光
ファイバジャイロ等の角速度センサが用いられ、加速度
センサ６も公知の容量型や圧電型等の適宜の加速度セン
サが用いられる。A fixed table is installed inside the length measuring machine main body 3 in correspondence with each coordinate axis of the three-dimensional Cartesian coordinate system of X, Y and Z. The fixed table of each of these X, Y and Z axes is provided. As shown in FIG. 3, an angular velocity sensor 5 and an acceleration sensor 6 are fixedly installed in each. This angular velocity sensor 5
Is a known angular velocity sensor such as a capacitive vibration gyro, a piezoelectric vibration gyro, or an optical fiber gyro, and the acceleration sensor 6 is also a known capacitive or piezoelectric acceleration sensor.

【００１５】測長機本体３内に設けられる図１に示す信
号処理回路は、アナログ信号増幅器７と、マルチプレク
サ８と、Ａ／Ｄ変換器９と、マイクロコンピュータ10
と、タイマ11と、ＲＯＭ（Read Only Memory）12と、Ｒ
ＡＭ（Random Access Memory）13と、出力インターフェ
イス14とを有して構成されている。本実施例では図１に
示す各構成部品は全て半導体技術によりＩＣ化されてい
る。The signal processing circuit shown in FIG. 1 provided in the length measuring machine main body 3 includes an analog signal amplifier 7, a multiplexer 8, an A / D converter 9, and a microcomputer 10.
, Timer 11, ROM (Read Only Memory) 12, R
It has an AM (Random Access Memory) 13 and an output interface 14. In the present embodiment, all the components shown in FIG. 1 are integrated into an IC by semiconductor technology.

【００１６】アナログ信号増幅器７は、Ｘ，Ｙ，Ｚの三
軸角速度センサ５からの角速度検出信号と、同じくＸ，
Ｙ，Ｚの三軸加速度センサ６の加速度検出信号を増幅し
てマルチプレクサ８に加える。このマルチプレクサ８は
アナログ信号増幅器７から加えられる各三軸の角速度検
出信号と三軸の加速度検出信号を１個ずつ信号の切り換
えを行ってＡ／Ｄ変換器９に加える。Ａ／Ｄ変換器９は
マルチプレクサ８を介して供給されてくる角速度検出信
号と加速度検出信号をアナログ信号からデジタル信号に
変換し、マイクロコンピュータ10に加える。ＲＯＭ12は
マイクロコンピュータ10で信号処理するプログラムを内
蔵しており、ＲＡＭ13はマイクロコンピュータ10で演算
する数値等の演算結果や演算に必要な情報を記憶する。
タイマ11は角速度センサ５と加速度センサ６の信号を取
り込むサンプリング時間を設定するものである。The analog signal amplifier 7 receives the angular velocity detection signals from the three-axis angular velocity sensor 5 for X, Y and Z, as well as X, Y and Z.
The acceleration detection signals of the Y and Z triaxial acceleration sensors 6 are amplified and added to the multiplexer 8. The multiplexer 8 switches the signals of the three-axis angular velocity detection signals and the three-axis acceleration detection signals from the analog signal amplifier 7 one by one, and applies the signals to the A / D converter 9. The A / D converter 9 converts the angular velocity detection signal and the acceleration detection signal supplied via the multiplexer 8 from an analog signal into a digital signal and applies the digital signal to the microcomputer 10. The ROM 12 has a built-in program for signal processing by the microcomputer 10, and the RAM 13 stores a calculation result such as a numerical value calculated by the microcomputer 10 and information necessary for the calculation.
The timer 11 sets a sampling time for capturing the signals of the angular velocity sensor 5 and the acceleration sensor 6.

【００１７】マイクロコンピュータ10は、図２に示すよ
うに、オイラー角算出部15と、座標変換部16と、重力補
正部17と、移動距離算出部18とを有して構成されてい
る。オイラー角算出部15は、測長機本体３に固定配設し
たＸ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系を例えばＲＡＭ13内に設
けた信号処理を行うための基準となるξ，η，ζ三次元
直交基準座標系に座標変換するためのオイラー角θ，
φ，ψを角速度センサ５の角速度検出信号（角速度検出
値）に基づいて算出するものである。As shown in FIG. 2, the microcomputer 10 is composed of an Euler angle calculation unit 15, a coordinate conversion unit 16, a gravity correction unit 17, and a movement distance calculation unit 18. The Euler angle calculation unit 15 is provided with, for example, an X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system fixedly arranged in the length measuring machine main body 3 in the RAM 13 and serves as a reference for performing signal processing ξ, η, ζ three-dimensional. Euler angle θ for coordinate transformation to the orthogonal reference coordinate system,
φ and ψ are calculated based on the angular velocity detection signal (angular velocity detection value) of the angular velocity sensor 5.

【００１８】図５はＸ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系とξ，
η，ζ三次元直交基準座標系との座標変換例を示したも
ので、例えば、Ｘ軸上のＰ点は、Ｘ，Ｙ平面上で、矢印
方向にφだけ回転することによりＭの位置に移動し、こ
の状態で、Ｚ，ζ平面上で、θだけ矢印方向に回転する
ことにより、Ｍ点はＮ点に移動し、この状態で、ξ，η
平面上で矢印方向にψだけ回転することによりＮ点はξ
軸上のＰ′点に移動することとなり、このようにオイラ
ー角θ，φ，ψの回転移動によって、Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元
直交座標系からξ，η，ζ三次元直交基準座標系への座
標変換が達成される。FIG. 5 shows an X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system and ξ,
This shows an example of coordinate conversion with the η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system. For example, point P on the X axis is rotated by φ in the direction of the arrow on the X and Y planes to be at the position of M. By moving in this state and rotating in the arrow direction by θ on the Z and ζ planes, point M moves to point N, and in this state ξ, η
By rotating ψ in the direction of the arrow on the plane, N point becomes ξ
By moving the Euler angles θ, φ, ψ in this manner, the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system changes to the ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system. A coordinate transformation of is achieved.

【００１９】このオイラー角の算出は、三軸の角速度セ
ンサ５の角速度検出信号に基づいて次の演算により求め
られる。すなわち、Ｘ軸上の角速度センサ５の角速度検
出値をω_X 、Ｙ軸上の角速度センサ５の角速度検出値を
ω_Y 、Ｚ軸の角速度センサ５の角速度検出値をω_Z と
し、また、オイラー角のθ方向の角速度をω（θ）、オ
イラー角のφ方向の角速度をω（φ）、オイラー角のψ
方向の角速度をω（ψ）とすると、ω_X ，ω_Y ，ω_Z は
次のように表される。The Euler angle is calculated by the following calculation based on the angular velocity detection signal of the triaxial angular velocity sensor 5. That is, the angular velocity detection value of the X-axis angular velocity sensor 5 is ω _X , the angular velocity detection value of the Y-axis angular velocity sensor 5 is ω _Y , the angular velocity detection value of the Z-axis angular velocity sensor 5 is ω _Z, and the Euler The angular velocity in the θ direction of the angle is ω (θ), the angular velocity in the φ direction of the Euler angle is ω (φ), and the ψ of the Euler angle is
When the angular velocity in the direction is ω (ψ), ω _X , ω _Y , and ω _Z are expressed as follows.

【００２０】 ω_X ＝−ω（θ）sin φ＋ω（ψ）sin θcos φ・・・・・（１）Ω _X = −ω (θ) sin φ + ω (ψ) sin θ cos φ (1)

【００２１】 ω_Y ＝ω（θ）cos φ＋ω（ψ）sin θsin φ・・・・・（２）Ω _Y = ω (θ) cos φ + ω (ψ) sin θsin φ (2)

【００２２】 ω_Z ＝ω（φ）＋ω（ψ）cos θ・・・・・（３）Ω _Z = ω (φ) + ω (ψ) cos θ (3)

【００２３】前記（１），（２），（３）式を変形する
と、下式が得られる。When the above equations (1), (2) and (3) are modified, the following equation is obtained.

【００２４】 ω（θ）＝ω_X ・sin ψ＋ω_Y ・cos ψ・・・・・（１）′Ω (θ) = ω _X · sin ψ + ω _Y · cos ψ (1) ′

【００２５】 ω（φ）＝（ω_X ・cos ψ＋ω_Y ・sin ψ）／sin θ・・・・・（２）′Ω (φ) = (ω _X · cos ψ + ω _Y · sin ψ) / sin θ (2) ′

【００２６】 ω（ψ）＝ω_Z −（ω_X ・cos θ・cos ψ＋ω_Y ・sin ψ・cos θ）／sin θ ・・・・・（３）′Ω (ψ) = ω _Z − (ω _X · cos θ · cos ψ + ω _Y · sin ψ · cos θ) / sin θ (3) ′

【００２７】前記オイラー角θ，φ，ψを求める場合、
本実施例では、測長機の測定開始点の位置における測長
機の静止状態でＸ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標とξ，η，ζ
の三次元直交基準座標とが一致するようにξ，η，ζの
基準座標系が与えられており、２点間の距離測定開始時
おいては、オイラー角の初期値として零が与えられる。When obtaining the Euler angles θ, φ, ψ,
In this embodiment, in the stationary state of the length measuring machine at the position of the measurement start point of the length measuring machine, X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinates and ξ, η, ζ
The reference coordinate system of ξ, η, ζ is provided so as to match the three-dimensional orthogonal reference coordinate of, and zero is given as the initial value of the Euler angle at the start of the distance measurement between the two points.

【００２８】測定開始時、座標軸が静止している（回転
していない）と限定すれば、サンプリング時間をΔｔと
すると、次の関係が得られる。If it is limited that the coordinate axes are stationary (not rotating) at the start of measurement, the following relationship is obtained when the sampling time is Δt.

【００２９】 θ_n+1 ＝θ_n ＋ω（θ）_n ・Δｔ・・・・・（４）Θ _{n + 1} = θ _n + ω (θ) _n · Δt (4)

【００３０】 φ_n+1 ＝φ_n ＋ω（φ）_n ・Δｔ・・・・・（５）Φ _{n + 1} = φ _n + ω (φ) _n · Δt (5)

【００３１】 ψ_n+1 ＝ψ_n ＋ω（ψ）_n ・Δｔ・・・・・（６）Ψ _{n + 1} = ψ _n + ω (ψ) _n · Δt (6)

【００３２】ここでｎは整数である。この（４），
（５），（６）式を用いて、ｎ＝０からｎ＝１，ｎ＝
２，という如く、順次サンプリング時間Δｔの経過時毎
のθ，φ，ψが算出される。Here, n is an integer. This (4),
Using equations (5) and (6), n = 0 to n = 1, n =
2, etc., θ, φ, and ψ are sequentially calculated every time the sampling time Δt elapses.

【００３３】なお、（１）′，（２）′，（３）′の計
算式による計算で、近似的にθ，φ，ψはｎ＋１番目の
計算時にはその一個手前、つまり、ｎ番目のθ，φ，ψ
のデータが使用される。In the calculation by the formulas (1) ′, (2) ′, (3) ′, θ, φ, ψ are approximately one before the n + 1th calculation, that is, the nth θ. , Φ, ψ
Data is used.

【００３４】なお、算出精度（測定精度）と安全性を考
慮して、Δｔは適切な値に選定することが必要となる。
また、要求される精度に応じて、（４）〜（５）式の近
似式を変更することも必要である。例えば、高い精度が
必要な場合には（１）′〜（３）′の式と、（４）〜
（６）の式において、θ，φ，ψの算出する場合、ｎ＋
１番目の計算時にはｎ＋１番目の値を用い、（１）′〜
（３）′と（４）〜（６）の６つの方程式を連立させて
解く等の方法（陰解法）を採用する必要がある。上記の
ようにして、オイラー角算出部15で前記オイラー角θ，
φ，ψが算出された後、座標変換部16でＸ，Ｙ，Ｚ三軸
座標系で測定された加速度をξ，η，ζ三次元直交基準
座標系に座標変換する。つまり、Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交
座標系で求められる各座標軸上の速度ベクトル（単位時
間当りの加速度）をξ，η，ζ三次元直交基準座標系の
加速度ベクトルに座標変換が行われるのである。この加
速度の座標変換は数１の行列式の演算により行われる。It is necessary to select Δt at an appropriate value in consideration of calculation accuracy (measurement accuracy) and safety.
It is also necessary to change the approximation formulas (4) to (5) according to the required accuracy. For example, when high accuracy is required, the equations (1) ′ to (3) ′ and (4) to
In the equation (6), when calculating θ, φ, ψ, n +
The n + 1th value is used in the first calculation, and (1) ′ ~
It is necessary to adopt a method (implicit method) of simultaneous solving of the six equations (3) ′ and (4) to (6). As described above, the Euler angle calculation unit 15 calculates the Euler angle θ,
After φ and ψ are calculated, the coordinate conversion unit 16 converts the acceleration measured in the X, Y, Z triaxial coordinate system into the ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system. That is, since the velocity vector (acceleration per unit time) on each coordinate axis obtained in the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system is transformed into the acceleration vector of the ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system, the coordinate conversion is performed. is there. The coordinate conversion of this acceleration is performed by the calculation of the determinant of Formula 1.

【００３５】[0035]

【数１】 [Equation 1]

【００３６】ただし、上記数１で、α（ξ）は基準座標
系のξ軸上の加速度、α（η）は同じくη軸上の加速
度、α（ζ）は基準座標系のζ軸上の加速度をそれぞれ
示しており、また、α_X ，α_Y ，α_Z はそれぞれＸ，
Ｙ，Ｚ三軸座標系のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上の加速度を示し
ている。さらに、Ａ＝cos θcos φcos ψ−sin φsin
ψ，Ｂ＝cos θsin φcos ψ＋cos φsin φ，Ｃ＝−co
s θcos φsin ψ−sin φcos ψ，Ｄ＝−cos θsin φ
sin ψ＋cos φcos ψである。座標変換部16は前記数１
の行列演算を行ない、α（ξ），α（η），α（ζ）の
角速度をそれぞれ算出する。この座標変換部16の座標変
換演算は、前記タイマ11で指定されるサンプリング時間
ごとに行われる。However, in the above equation 1, α (ξ) is the acceleration on the ξ axis of the reference coordinate system, α (η) is the acceleration on the η axis, and α (ζ) is the ζ axis of the reference coordinate system. Acceleration is shown respectively, and α _X , α _Y and α _Z are respectively X and
The accelerations on the X, Y, and Z axes of the Y, Z triaxial coordinate system are shown. Furthermore, A = cos θcos φcos φ−sin φsin
ψ, B = cos θsin φcos ψ + cos φsin φ, C = −co
s θcos φsin ψ−sin φcos ψ, D = −cos θsin φ
sin ψ + cos φcos ψ. The coordinate conversion unit 16 uses the above-mentioned formula 1.
Matrix operation is performed to calculate the angular velocities α (ξ), α (η), and α (ζ), respectively. The coordinate conversion calculation of the coordinate conversion unit 16 is performed every sampling time designated by the timer 11.

【００３７】重力補正部17は前記座標変換部16で求めら
れた加速度α（ξ），α（η），α（ζ）から重力の加
速度成分を除去する重力補正を行う。この重力補正は、
測長機が測定開始点に位置されたときの測長機の静止状
態時におけるＸ，Ｙ，Ｚの各軸における加速度センサ６
の加速度検出値を重力の加速度として検出し、重力のα
_X ，α_Y ，α_Z の加速度を座標変換によりα（ξ），α
（η），α（ζ）の加速度に変換して例えばＲＡＭ13等
に記憶しておき、測長機の移動開始後取り込まれて座標
変換された実測加速度α（ξ），α（η），α（ζ）か
ら対応する重力の加速度成分を差し引き補正することに
より重力の影響のないξ，η，ζ三次元直交基準座標系
における実測の加速度を求めるのである。そしてこの重
力補正された加速度検出値α（ξ），α（η），α
（ζ）の値は移動距離算出部18に加えられる。The gravity correction unit 17 performs gravity correction for removing the acceleration component of gravity from the accelerations α (ξ), α (η), α (ζ) obtained by the coordinate conversion unit 16. This gravity correction is
Acceleration sensor 6 for each of the X, Y and Z axes when the length measuring machine is positioned at the measurement start point and the length measuring machine is stationary
The detected acceleration value of is detected as the acceleration of gravity, and
The acceleration of _X , α _Y , and α _Z is converted to α (ξ), α by coordinate transformation.
The measured accelerations α (ξ), α (η), α which are converted into accelerations of (η) and α (ζ) and stored in the RAM 13 or the like, and which are taken in after the start of movement of the length measuring machine and coordinate-converted. By subtracting and correcting the corresponding acceleration component of gravity from (ζ), the actually measured acceleration in the ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system without the influence of gravity is obtained. Then, the gravity-corrected acceleration detection values α (ξ), α (η), α
The value of (ζ) is added to the movement distance calculation unit 18.

【００３８】移動距離算出部18は重力補正された加速度
α（ξ），α（η），α（ζ）をサンプリング時間で２
回積分してサンプリング時間中の移動距離をξ，η，ζ
の各軸成分ごとに求める。移動距離算出部18はこのサン
プリング時間ごとに求められるξ，η，ζの各軸成分の
算出距離を各軸成分ごとにスイッチ素子１から測定終了
指令のオフ信号が加えられるまで積算し、測定終了指令
が加えられたときに、ξ軸上での距離の累積和をＬ
（ξ）、η軸上の累積和をＬ（η）、同じくζ軸上の距
離の累積和をＬ（ζ）として、測定する２点間の距離Ｌ
をＬ＝（Ｌ（ξ）²＋Ｌ（η）² ＋Ｌ（ζ）² ）^1/2 の
演算により求める。そして、その距離Ｌの算出結果は出
力インターフェイス14を介して表示部４に送られ、表示
部４に表示されるのである。The moving distance calculation unit 18 calculates the gravity-corrected accelerations α (ξ), α (η), α (ζ) by 2 at the sampling time.
Integrate twice and move distances during sampling time are ξ, η, ζ
Calculate for each axis component of. The moving distance calculation unit 18 integrates the calculated distances of the respective axis components of ξ, η, ζ obtained at each sampling time until the switch element 1 adds an OFF signal of the measurement end command for each axis component, and the measurement ends. When a command is added, the cumulative sum of distances on the ξ axis is L
(Ξ), the cumulative sum on the η axis is L (η), and the cumulative sum on the ζ axis is L (ζ).
Is calculated by L = (L (ξ) ² + L (η) ² + L (ζ) ² ) ^1/2 . Then, the calculation result of the distance L is sent to the display unit 4 via the output interface 14 and displayed on the display unit 4.

【００３９】本実施例は上記のように構成されており、
次に、本実施例における２点間の距離測定の動作を図６
のフローチャートに基づき説明する。まず、図４に示す
如く、測定する２点間距離の始点の位置で、測長機の先
端が測定対象物２に押し付けられる。これによりスイッ
チ素子１が動作してスイッチ素子１から測定開始信号
（オン信号）が出力され、２点間距離の測定開始状態と
なり、前記測長機の先端を測定対象物２に押し当てた位
置がステップ101 で測定開始点として指定される。This embodiment is constructed as described above,
Next, the operation of measuring the distance between two points in this embodiment will be described with reference to FIG.
It will be described based on the flowchart of FIG. First, as shown in FIG. 4, the tip of the length measuring machine is pressed against the measurement object 2 at the position of the starting point of the distance between the two points to be measured. As a result, the switch element 1 operates and the measurement start signal (ON signal) is output from the switch element 1, and the measurement start state of the distance between the two points is set, and the position where the tip of the length measuring device is pressed against the measurement object 2 Is designated as the measurement start point in step 101.

【００４０】ステップ102 ではマイクロコンピュータ10
の演算処理を行うに際して、各種パラメータの初期化が
行われ、さらに、タイマ11を用いてのデータサンプリン
グの時間が設定される。なお、各種パラメータの初期化
とは、測長機の測定開始点の静止状態において、オイラ
ー角θ，φ，ψの初期値を零とするものである。なお、
本実施例では、このステップ102 の動作で、測長機が静
止状態にあるときのＸ，Ｙ，Ｚの各軸における加速度セ
ンサ６の加速度検出信号（加速度検出値）に基づき、重
力の加速度成分を取り込んでいる。In step 102, the microcomputer 10
At the time of performing the arithmetic processing of, various parameters are initialized, and further, the time of data sampling using the timer 11 is set. The initialization of various parameters means that the initial values of the Euler angles θ, φ, ψ are set to zero in a stationary state at the measurement start point of the length measuring machine. In addition,
In this embodiment, in the operation of step 102, the acceleration component of gravity is calculated based on the acceleration detection signal (acceleration detection value) of the acceleration sensor 6 in each of the X, Y, and Z axes when the length measuring machine is in a stationary state. Is taking in.

【００４１】ステップ103 で、タイマ11がスタート状態
となり、設定されたサンプリング時間ごとに角速度セン
サ５と加速度センサ６の信号読み込みがステップ104 で
行われる。次にステップ105 で角速度センサ５の角速度
検出値ω_X ，ω_Y ，ω_Z によりオイラー角θ，φ，ψが
オイラー角算出部15により求められる。In step 103, the timer 11 is started and the signals of the angular velocity sensor 5 and the acceleration sensor 6 are read in step 104 at every set sampling time. Next, at step 105, Euler angles θ, φ, ψ are obtained by the Euler angle calculation unit 15 from the angular velocity detection values ω _X , ω _Y , ω _Z of the angular velocity sensor 5.

【００４２】次にステップ106 でＸ，Ｙ，Ｚ三次元直交
座標系の加速度α_X ，α_Y ，α_Z が前記算出されたオイ
ラー角を用いてξ，η，ζ三次元直交基準座標系に座標
変換される。次に、ステップ107 で座標変換された加速
度検出値から重力成分の除去補正が行われ、重力の影響
のない正確な加速度α（ξ），α（η），α（ζ）が求
められる。そして、ステップ108 で、前記重力補正され
た加速度α（ξ），α（η），α（ζ）がそれぞれサン
プリング時間ごとに２回積分されて各サンプリング時間
ごとの各ξ，η，ζ方向の移動距離が求められ、この求
められた移動距離がサンプリング時間ごとに積算され
る。Next, at step 106, the accelerations α _X , α _Y , α _Z of the X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system are converted to the ξ, η, ζ three-dimensional Cartesian reference coordinate system using the Euler angles calculated above. The coordinates are converted. Next, in step 107, the gravity component is removed and corrected from the acceleration detection value subjected to coordinate conversion, and accurate accelerations α (ξ), α (η), and α (ζ) without the influence of gravity are obtained. Then, in step 108, the gravity-corrected accelerations α (ξ), α (η), and α (ζ) are integrated twice for each sampling time, and the accelerations in the ξ, η, and ζ directions for each sampling time are calculated. The moving distance is calculated, and the calculated moving distance is integrated for each sampling time.

【００４３】ステップ109 でスイッチ素子１から測定終
了指令、すなわち、スイッチ素子１からオフ信号が加え
られたか否かを判断する。このフローチャートでは、ス
イッチ素子１のオフ信号を割り込みルーチンとしてお
り、図４に示す測定終了点位置まで測長機を移動してき
た後、測定終了点に測長機の先端を押し付けることによ
り、スイッチ素子１からオフ信号が出力され、このオフ
信号が出力されたときに割り込み発生と判断され、ステ
ップ111 で測定開始点から測定終了点までの直線距離が
移動距離算出部18により算出されて表示部４に表示さ
れ、目的とする２点間の距離測定が終了する。なお、前
記ステップ109 でスイッチ素子１からオフ信号の出力が
確認されないときにはステップ110 で一旦タイマ11をス
トップした後に、ステップ103 で再びタイマをスタート
させてステップ104 以降の動作を繰り返す。At step 109, it is judged whether or not a measurement end command from the switch element 1, that is, an OFF signal is applied from the switch element 1. In this flow chart, the OFF signal of the switch element 1 is used as an interrupt routine, and after moving the length measuring machine to the measurement end point position shown in FIG. 4, the tip of the length measuring machine is pressed to the measurement end point to switch the switch element. 1 outputs an OFF signal, and when this OFF signal is output, it is determined that an interrupt has occurred, and in step 111, the moving distance calculation unit 18 calculates the linear distance from the measurement start point to the measurement end point, and the display unit 4 Is displayed, and the distance measurement between the two target points is completed. When the output of the off signal from the switch element 1 is not confirmed in step 109, the timer 11 is once stopped in step 110, the timer is restarted in step 103, and the operations in step 104 and subsequent steps are repeated.

【００４４】本実施例によれば、測長機に固定された
Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系の加速度検出値α_X ，
α_Y ，α_Z をサンプリング時ごとにオイラー角を用いて
信号処理用のξ，η，ζ三次元直交基準座標系に座標変
換するように構成したものであるから、測長機を測定開
始点から測定終了点に移動する過程において、測長機
（Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系）が回転したり傾いたり
障害物を避けるために迂回したり、あるいは上下方向に
移動したりしても、各加速度センサの検出値は測長機の
傾きや回転によって位置を変えることのない絶対的な
ξ，η，ζ三次元直交基準座標系に座標変換されて信号
処理されるため、これら測長機の移動形態に全く影響を
受けることなく測長機の移動距離を正確に検出すること
が可能となる。According to this embodiment, the acceleration detection value α _X , of the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system fixed to the length measuring machine,
Since α _Y and α _Z are configured to be transformed into a three-dimensional orthogonal reference coordinate system for signal processing ξ, η, ζ by using Euler angles at each sampling, the length measuring machine is used as a measurement start point. In the process of moving from the to measurement end point, the length measuring machine (X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system) rotates, tilts, detours to avoid obstacles, or moves vertically. However, since the detection values of each acceleration sensor are coordinate-converted into an absolute ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system that does not change the position due to tilt or rotation of the length measuring machine, signal processing is performed. It is possible to accurately detect the moving distance of the length measuring machine without being affected by the movement form of the long measuring machine at all.

【００４５】また、測長機の移動距離は各サンプリング
時間ごとに積算する構成となっているために、測長機を
迂回して移動しても、始点と終点間の距離が正確に求め
られることとなり、測定する２点間の間に障害物等があ
っても、これらの障害物に影響されることなく、目的の
２点間距離を高精度でもって測定することができる。Further, since the moving distance of the length measuring machine is configured to be integrated for each sampling time, the distance between the start point and the end point can be accurately obtained even if the distance measuring machine is bypassed and moved. Even if there are obstacles or the like between the two points to be measured, the target distance between the two points can be measured with high accuracy without being affected by these obstacles.

【００４６】さらに、本実施例の測長機の構成は極めて
簡易であり、また、図１に示す構成部分は全て半導体製
造技術を用いてＩＣ化されているので、測長機本体内に
組み込む構成部品は非常にコンパクトなものとなり、装
置全体を小型に形成することができ、装置の低コスト化
も可能となる。Furthermore, the structure of the length measuring machine of this embodiment is extremely simple, and since all the constituent parts shown in FIG. 1 are integrated into an IC using semiconductor manufacturing technology, it is incorporated in the length measuring machine body. The components are extremely compact, the entire device can be made small, and the cost of the device can be reduced.

【００４７】しかも、測長機の装置の小型化を達成でき
ることから、測定開始点と測定終了点の位置指定も正確
なものとなり、本実施例では、測定開始点と測定終了点
の位置指定ずれを±１mmの範囲内に収めることができる
ことを実証できた。Moreover, since the size of the length measuring machine can be reduced, the positions of the measurement start point and the measurement end point can be accurately specified. In the present embodiment, the position specification deviation between the measurement start point and the measurement end point can be achieved. It has been demonstrated that can be kept within ± 1 mm.

【００４８】さらに、本実施例の装置は、２点間の測定
面が傾斜をもっていても、これらの傾きの影響を受ける
ことなく２点間の距離を正確に検出することができるこ
ととなり、また、本実施例の簡易型測長機は、三次元空
間内における２点間の距離測定ができるばかりでなく、
二次元の空間内における２点間距離の正確な測定を行う
ことができ、さらには一次元の直線距離の測定も正確に
行い得ることとなる。したがって、Ｘ，Ｙの二次元空間
の２点間距離の測定や、Ｘ軸上あるいはＹ軸上の一次元
の２点間距離の測定においても、Ｚ軸方向の移動による
影響を防止できることを利用して、Ｚ軸方向で発生する
ドリフト誤差を補正する等の応用が可能となる。Further, the apparatus of this embodiment can accurately detect the distance between two points even if the measurement surface between the two points has an inclination, without being affected by these inclinations. The simple length measuring machine of the present embodiment is not only capable of measuring the distance between two points in the three-dimensional space,
It is possible to accurately measure the distance between two points in the two-dimensional space, and it is also possible to accurately measure the one-dimensional linear distance. Therefore, even when measuring the distance between two points in a two-dimensional space of X and Y or measuring the distance between two points in one dimension on the X axis or the Y axis, it is possible to prevent the influence of movement in the Z axis direction. Then, it is possible to apply such as correcting a drift error generated in the Z-axis direction.

【００４９】なお、本発明は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、測長機をペンタイプのもので構成したが、
この測長機の形態はペンタイプ以外の様々な形態を採り
得るものである。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various embodiments can be adopted. For example, in the above-mentioned embodiment, the length measuring machine is composed of a pen type,
The form of this length measuring machine can take various forms other than the pen type.

【００５０】また、上記実施例では、スイッチ素子１を
ペンタイプ測長機の先端側に設けたが、これを、例え
ば、図４の一点鎖線で示すように、測長機本体外面の操
作し易い場所に設け、手動によってオン・オフ操作する
ようにしてもよい。このようにスイッチ素子１を手動操
作によってオン・オフスイッチ操作するように構成した
場合には、例えば、測長機を測定対象物２に押し付ける
ことができない空間の２点間距離を測定する場合に有利
である。Further, in the above embodiment, the switch element 1 is provided on the tip side of the pen type length measuring machine, but it is operated on the outer surface of the length measuring machine main body as shown by the chain line in FIG. 4, for example. It may be provided in an easy place and manually turned on / off. When the switch element 1 is configured to be operated by an on / off switch by a manual operation as described above, for example, when measuring a distance between two points in a space where the length measuring machine cannot be pressed against the measuring object 2. It is advantageous.

【００５１】[0051]

【発明の効果】本発明によれば、測長機に一体固定の
Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系の各座標軸に配置した角速
度センサの角速度検出信号によって信号処理のための
ξ，η，ζ三次元直交基準座標系に座標変換するオイラ
ー角を求めてＸ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系で検出される
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸の加速度検出値をξ，η，ζ三次元直
交基準座標系に座標変換するように構成したものである
から、測長機を測定開始点から測定終了点に移動する過
程で、傾いたり回転したりしても、これらの回転や傾き
の影響を受けることなく測長機の移動を正確にξ，η，
ζの基準座標系に変換することができる。According to the present invention, ξ, η, for signal processing are processed by the angular velocity detection signals of the angular velocity sensor arranged on each coordinate axis of the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system integrally fixed to the length measuring machine. ζ Three-dimensional Cartesian coordinate system is converted to Euler angles and X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system detected X, Y, Z acceleration detection value of each axis of ξ, η, ζ three-dimensional Since it is configured to convert coordinates to the orthogonal reference coordinate system, even if the length measuring machine is tilted or rotated in the process of moving from the measurement start point to the measurement end point, the effects of these rotations and tilts The movement of the length measuring machine can be accurately measured by ξ, η,
It can be converted to the reference coordinate system of ζ.

【００５２】そして、本発明ではこれら座標変換された
加速度検出値を積分して各サンプリング時間ごとの測長
機の移動距離を求め、このサンプリング時間ごとの移動
距離を積算して測定開始点から測定終了点までの測長機
の移動距離を求めるようにしたので、測定開始点から測
定終了点まで測長機を移動する過程で、測長機を迂回し
て移動しても、また、測定面が傾斜していても、２点間
の距離を正確に求めることができ、したがって、測定す
る２点間に障害物があったとしても、この障害物を迂回
したり、飛び越して測長機を移動して測定できるので、
ノギスや巻尺によっては得られない２点間の正確な距離
を求めることが可能となる。In the present invention, these coordinate-converted acceleration detection values are integrated to obtain the moving distance of the length measuring machine for each sampling time, and the moving distance for each sampling time is integrated and measured from the measurement start point. Since the distance traveled by the length measuring machine to the end point is calculated, even if the length measuring machine is bypassed in the process of moving the length measuring machine from the measurement start point to the measurement end point, Even if is inclined, the distance between the two points can be accurately obtained. Therefore, even if there is an obstacle between the two points to be measured, the obstacle can be bypassed or jumped over to use the length measuring machine. Because you can move and measure
It is possible to obtain an accurate distance between two points that cannot be obtained with a caliper or a tape measure.

【００５３】さらに、本発明では加速度検出値から重力
成分を除去する補正を行って距離測定しているので、重
力の影響のない精度の高い２点間距離の計測が可能とな
る。Further, in the present invention, the distance is measured by performing the correction for removing the gravity component from the detected acceleration value, so that it is possible to measure the distance between two points with high accuracy without the influence of gravity.

【００５４】さらに、本発明の測長機は構成が極めて簡
易であり、しかも、マイクロコンピュータの構成部分と
センサ部分や表示部等の各構成部品を半導体技術により
ＩＣ化して構成することにより、測長機に組み込む構成
部品をコンパクトなものとすることができ、これら部品
の収容スペースを小さくできることにより、簡易型測長
機の小型化および低コスト化が共に可能となる。Furthermore, the length measuring machine of the present invention has an extremely simple structure, and further, by measuring the constituent parts of the microcomputer and the respective constituent parts such as the sensor part and the display part as an IC by semiconductor technology, The components incorporated in the long machine can be made compact, and the space for accommodating these parts can be made small. Therefore, both the size and cost of the simple length measuring machine can be reduced.

【００５５】さらに、本発明では、測長機のＸ，Ｙ，Ｚ
の三軸上に角速度センサと加速度センサをそれぞれ設置
しているので、本発明の測長機でＸ，Ｙの二次元空間の
距離測定あるいは一次元の距離測定を行う場合であって
も、Ｚ軸方向で発生するドリフト誤差を補正する等の応
用が可能となり、これら二次元や一次元の距離測定にお
いても、三次元空間の２点間距離測定の場合と同様に高
精度の測定が可能となる。Furthermore, in the present invention, the X, Y, Z of the length measuring machine is used.
Since the angular velocity sensor and the acceleration sensor are installed on each of the three axes, even if the distance measuring device of the present invention measures the distance in the two-dimensional space of X and Y or the one-dimensional distance, Applications such as correcting drift errors that occur in the axial direction are possible, and even in these two-dimensional and one-dimensional distance measurements, high-precision measurement is possible as in the case of two-point distance measurement in three-dimensional space. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明に係る簡易型測長機の要部構成を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a simplified length measuring machine according to the present invention.

【図２】図１におけるマイクロコンピュータの内部の構
成例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an internal configuration example of a microcomputer in FIG. 1. FIG.

【図３】本実施例における簡易型測長機のＸ，Ｙ，Ｚ三
次元直交座標系の各座標軸上に角速度センサと加速度セ
ンサを配置した状態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which an angular velocity sensor and an acceleration sensor are arranged on each coordinate axis of an X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system of the simple length measuring machine according to the present embodiment.

【図４】本実施例における簡易型測長機による２点間距
離測定態様の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a mode of measuring a distance between two points by a simple length measuring machine in the present embodiment.

【図５】Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系とξ，η，ζ三次
元直交基準座標系のオイラー角を用いた座標変換態様の
説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a coordinate conversion mode using Euler angles of an X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system and a ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system.

【図６】本実施例の２点間距離測定動作を示すフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of measuring the distance between two points according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ スイッチ素子 ３ 測長機本体 ４ 表示部 ５ 角速度センサ ６ 加速度センサ 10 マイクロコンピュータ 15 オイラー角算出部 16 座標変換部 17 重力補正部 18 移動距離算出部 1 Switch element 3 Length measuring machine main body 4 Display unit 5 Angular velocity sensor 6 Accelerometer 10 Microcomputer 15 Euler angle calculation unit 16 Coordinate conversion unit 17 Gravity correction unit 18 Moving distance calculation unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 測長機に一体固定のＸ，Ｙ，Ｚ三次元直
交座標系の各座標軸に配設される角速度センサおよび加
速度センサと、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸の角速度センサの角
速度検出値に基づき、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三次元直交座標系
から信号処理を行うためのξ，η，ζ三次元直交基準座
標系に座標変換するオイラー角を算出するオイラー角算
出部と、前記Ｘ，Ｙ，Ｚ三軸の加速度センサによる加速
度検出値をオイラー角を用いてξ，η，ζの基準座標系
に変換する座標変換部と、座標変換された加速度検出値
に対して重力加速度成分の除去補正を行う重力補正部
と、この重力補正部で補正された加速度検出値の積分処
理によってサンプリング時間ごとの測長機の移動距離を
算出し、測長機の測定開始点位置から測定終点位置まで
の測長機のξ，η，ζ基準座標上での移動距離を各サン
プリング毎の移動距離を積算して求める移動距離算出部
と、この移動距離算出部によって求められた測長機の移
動距離を表示する表示部とを有する簡易型測長機。1. An angular velocity sensor and an acceleration sensor arranged on each coordinate axis of an X, Y, Z three-dimensional Cartesian coordinate system integrally fixed to a length measuring machine, and an angular velocity of the X, Y, Z triaxial angular velocity sensor. An Euler angle calculation unit for calculating an Euler angle for coordinate conversion from the X, Y, Z three-dimensional orthogonal coordinate system to a ξ, η, ζ three-dimensional orthogonal reference coordinate system for performing signal processing based on the detected value; A coordinate transformation unit that transforms acceleration detection values by the X, Y, and Z triaxial acceleration sensors into a reference coordinate system of ξ, η, and ζ using Euler angles, and a gravitational acceleration component for the coordinate-transformed acceleration detection values. The gravity correction unit that removes and corrects the movement distance of the length measuring machine for each sampling time is calculated by the integration processing of the acceleration detection value corrected by this gravity correction unit, and the measurement start point position of the length measuring machine is measured to the measurement end point. Ξ, η, ζ reference seat of the length measuring machine up to the position A simplified distance measuring unit having a moving distance calculating unit for calculating the moving distance on the altitude by adding the moving distances for each sampling, and a display unit for displaying the moving distance of the length measuring machine calculated by the moving distance calculating unit. Long machine. 【請求項２】 オイラー角算出部と座標変換部と重力補
正部と移動距離算出部はマイクロコンピュータによって
構成され、このマイクロコンピュータと、角速度センサ
と、加速度センサと、表示部との各構成部品は全て半導
体技術によりＩＣ化されている請求項１記載の簡易型測
長機。2. The Euler angle calculation unit, the coordinate conversion unit, the gravity correction unit, and the movement distance calculation unit are configured by a microcomputer, and each component of the microcomputer, the angular velocity sensor, the acceleration sensor, and the display unit is The simplified length measuring machine according to claim 1, which is integrated into an IC by semiconductor technology.