JPH10318757A - 外力計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部から加わる外力を外力検出手段で検出値
として検出し、この検出値中のノイズ成分を除去した被
積分値を積分手段に出力する。 【解決手段】 角速度センサ１の後段には、Ａ／Ｄ変換
回路２を介して減算回路１２から出力される減算値ＶEn
を平滑回路１３で平均値ＶFnとし、判定回路１４でこの
平均値ＶFnが第１の基準範囲Ｖt1内にあるか否かを判定
し、被積分値出力回路１５では被積分値ＶHnを零値また
は減算値ＶEnとを選択して積分回路１６に出力する。一
方、平均値ＶFnが第２の基準範囲Ｖt2内にあるときに
は、角速度センサ１から出力される検出信号値Ｖn を平
滑化した平均値ＶKn′の値を、減算回路１２のオフセッ
ト補正値Ｖ02として更新する。これにより、被積分値出
力回路１５から出力される被積分値ＶHnは、検出信号値
Ｖn のランダムノイズ成分とドリフト成分とを低減した
値にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば加速度セン
サ、角速度センサ等からなる外力検出手段から出力され
る検出信号中に含まれるランダムノイズ、ドリフト等の
成分を除去してから積分して出力する外力計測装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来技術による外力計測装置
は、例えば回転角を検出する装置の場合には、被測定物
となる移動体の回転角を検出するために、角速度信号を
積分して検出するようにしている。

【０００３】しかし、角速度に対応した信号を積分して
変位角度を求める場合には、ジャイロセンサ等の角速度
センサによって検出された検出信号を積分するときに、
積分の基準値となるセンサの検出値零が温度変化等の影
響によりドリフトしてしまい、変位角度を示す積分値に
このドリフト成分が誤差として累積してしまう。また、
この誤差は時間経過に伴って大きくなるため、変位角度
を検出する際の大きな問題となっている。

【０００４】この誤差を除去するために、一の従来技術
として、特公平４−７６６１１号（特開昭６３−７８０
１９号）公報に示すような積分型角度検出方法が知られ
ている。

【０００５】この従来技術は、センサから出力される検
出信号が積分の基準値から基準範囲内にあるときには積
分を中止し、検出信号がこの範囲を越えた時点の一定時
間前から基準範囲内に入った時点の一定時間後までの
間、検出信号の積分を実行するという不感帯処理を行う
もので、ランダムノイズやドリフトがこの基準範囲内に
あるときには、このノイズ成分を除去することができ、
安定した変位角度信号を得ることができる。

【０００６】また、積分の基準値となる検出値零が温度
変動等により大きくドリフトする場合の対策としては、
特開平７−３２４９４１号公報（以下、他の従来技術と
いう）に示すようなオフセットドリフト補正装置が知ら
れている。

【０００７】この従来技術によるオフセットドリフト補
正装置は、角速度を検出する角速度センサと、該角速度
センサから出力される検出信号によって、移動体が旋回
動作中か否かを判定する旋回判定手段と、該旋回判定手
段によって移動体が旋回動作中でないと判断したとき
に、補正角速度を平滑した平均角速度を用いて角速度セ
ンサのオフセット補正値を推定して修正する適応フィル
タとから構成される。

【０００８】そして、この従来技術によるオフセットド
リフト補正装置は、角速度センサからの出力とその時刻
で推定された適応フィルタからの出力の差が推定値の誤
差量となり、この値を平均化して、前記旋回判定手段で
旋回中でないと判定したときだけ、適応フィルタを用い
てオフセット補正値を更新する。これにより、十分な時
間経過後には角速度センサのオフセット補正値が適応フ
ィルタからの出力に収束し、推定オフセット補正値を角
速度センサから差し引いた補正角速度を正確な角速度と
して処理することによって検出信号が温度ドリフトする
のを防止し、ドリフト成分をキャンセルすることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した一
の従来技術による積分型角度検出方法では、ドリフトと
ランダムノイズの成分を除去して安定した積分信号を得
るためには、基準範囲を検出信号のランダムノイズに対
して十分に大きな値に設定する必要がある。このよう
に、基準範囲を大きく設定すると、回転速度が低速の場
合には角速度は基準範囲よりも小さくなり、実際には回
転しているにも拘らず、角速度が零に設定されてしま
い、低速時における変位角度が計測できなくなる。

【００１０】一方、この従来技術において、低速時でも
角度が計測できるように基準範囲を小さく設定すると、
基準範囲を越えたランダムノイズに対しても積分を実行
してしまい、正確な変位角度を計測することができない
という問題がある。

【００１１】また、他の従来技術によるオフセットドリ
フト補正装置は、オフセット補正値を遂次変化させるも
ので、適応フィルタからオフセットの推定値を求めるよ
うとすると時間遅れが生じて、実際の真のオフセット補
正値と推定オフセット補正値との間にずれが生じる。こ
のため、ずれた分が積分値に影響し、静止しているにも
拘らず角度値が変化するという誤差が生じる可能性があ
る。

【００１２】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明は簡単な処理によって、検出信号
中のドリフト成分、ランダムノイズ成分等を同時に除去
することのできる外力計測装置を提供することを目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明による外力計測装置は、図１に
示すように、被測定物に加わる外力を検出信号として検
出する外力検出手段１０１と、該外力検出手段１０１か
ら出力される検出信号の検出値よりオフセット補正値を
減算する減算手段１０２と、該減算手段１０２から出力
される減算値を平滑化した平均値として出力する平滑手
段１０３と、前記外力検出手段１０１に外力が作用して
いるか否かを平滑化した平均値を用いて判定する判定手
段１０４と、該判定手段１０４によって外力が作用して
いないと判定したときには零値を被積分値として出力
し、外力が作用していると判定したときには前記減算手
段１０２から出力される減算値を被積分値として出力す
る被積分値出力手段１０５と、該被積分値出力手段１０
５から出力される被積分値を積分し、積分結果を計測値
として出力する積分手段１０６とから構成したことにあ
る。

【００１４】このように構成することにより、減算手段
１０２では、外力検出手段１０１から出力された検出値
からオフセット補正値を減算し、平滑手段１０３ではこ
の減算値を平滑化した平均値として出力する。これによ
り、ランダムノイズを滑らかにして該ノイズの波高値を
低減することができる。

【００１５】また、判定手段１０４では、平滑手段１０
３から出力される平均値が基準範囲内にあるか否かで、
外力検出手段１０１に真に外力が加わっているか否かを
判定する。被積分値出力手段１０５では、該判定手段１
０４で真に外力が加わっていないノイズと判定したとき
には零値を被積分値として出力し、真に外力が加わって
いると判定したときには前記減算手段１０２から出力さ
れる減算値を被積分値として出力する。これにより、被
積分値出力手段１０５から出力される被積分値中のラン
ダムノイズを低減でき、積分手段１０６で積分した計測
値中の誤差を低減できる。

【００１６】しかも、平滑手段１０３では減算値を平滑
化することにより、減算値に含まれるランダムノイズの
波高値を小さくできるから、被積分値出力手段１０５に
おける基準範囲の設定を小さくすることができ、外力検
出手段１０１に真に外力が加わっていると判定できる範
囲を広げることができ、小さい外力が印加された場合で
もこの外力を検知できる。

【００１７】また、請求項２の発明による外力計測装置
は、図２に示すように、被測定物に加わる外力を検出信
号として検出する外力検出手段２０１と、該外力検出手
段２０１から出力される検出信号の検出値よりオフセッ
ト補正値を減算する減算手段２０２と、該減算手段２０
２から出力される減算値を平滑化した第１の平均値とし
て出力する第１の平滑手段２０３と、前記外力検出手段
２０１に外力が作用しているか否かを前記第１の平均値
を用いて判定する第１の判定手段２０４と、該第１の判
定手段２０４によって外力が作用していないと判定した
ときには零値を被積分値として出力し、外力が作用して
いると判定したときには前記減算手段２０２から出力さ
れる減算値を被積分値として出力する被積分値出力手段
２０５と、該被積分値出力手段２０５から出力される被
積分値を積分し、積分結果を計測値として出力する積分
手段２０６と、前記減算手段２０２によって減算すると
きのオフセット補正値を更新するか否かを前記第１の平
均値を用いて判定する第２の判定手段２０７と、該第２
の判定手段２０７によってオフセット補正値を更新する
第１の平均値が第２の基準範囲内にあると判定したとき
には、前記外力検出手段２０１から出力される検出値を
平滑化した第２の平均値として出力する第２の平滑手段
２０８と、該第２の平滑手段２０８から出力される第２
の平均値を前記減算手段２０２のオフセット補正値とし
て更新するオフセット補正値更新手段２０９とから構成
したことにある。

【００１８】このように構成することにより、請求項１
の発明と同様に、第１の平滑手段２０３では減算値を平
滑化することにより、減算値に含まれるランダムノイズ
の波高値を小さくでき、第１の判定手段２０４における
判定基準を低くでき、外力検出手段２０１に真に外力が
加わっていると判定できる範囲を広げることができ、実
際の外力に近い被積分値を得ることができる。

【００１９】しかも、第２の判定手段２０７では、第１
の平均値を用いてオフセット補正値を更新するか否かを
判定し、オフセット補正値を更新すると判定したときに
は、第２の平滑手段２０８で前記外力検出手段２０１か
ら出力される検出値を第２の平均値とし、オフセット補
正値更新手段２０９でこの平均値を、前記減算手段２０
２のオフセット補正値として更新する。これにより、減
算手段２０２で検出値からこのオフセット補正値を常に
減算することにより、検出値中のドリフト成分を低減す
ることができ、実際の角速度により近い被積分値を被積
分値出力手段２０５から積分手段２０６に向けて出力す
ることができる。

【００２０】さらに、請求項３の発明では、被測定物に
加わる外力を検出信号として検出する外力検出手段３０
１と、該外力検出手段３０１から出力される検出信号の
検出値よりオフセット補正値を減算する減算手段３０２
と、該減算手段３０２から出力される減算値を平滑化し
た第１の平均値として出力する第１の平滑手段３０３
と、前記外力検出手段３０１に外力が作用しているか否
かを判定するために、該第１の平滑手段３０３から出力
される第１の平均値が予め定められた第１の基準範囲内
にあるか否かを判定する第１の判定手段３０４と、該第
１の判定手段３０４によって第１の平均値が第１の基準
範囲内にあると判定したときには零値を被積分値として
出力し、第１の平均値が第１の基準範囲外にあると判定
したときには前記減算手段３０２から出力される減算値
を被積分値として出力する被積分値出力手段３０５と、
該被積分値出力手段３０５から出力される被積分値を積
分し、積分結果を計測値として出力する積分手段３０６
と、前記減算手段３０２によって減算するときのオフセ
ット補正値を更新するか否かを判定するために、前記減
算手段３０２から出力される減算値が予め定められた第
２の基準範囲内にあるか否かを判定する第２の判定手段
３０７と、該第２の判定手段３０７によって減算値が第
２の基準範囲内にあると判定したときには、前記外力検
出手段３０１から出力される検出値を平滑化した第２の
平均値として出力する第２の平滑手段３０８と、該第２
の平滑手段３０８から出力される第２の平均値を前記減
算手段のオフセット補正値として更新するオフセット補
正値更新手段３０９とから構成したことにある。

【００２１】このように構成することにより、請求項１
の発明と同様に、第１の平滑手段３０３では減算値を平
滑化することにより、減算値に含まれるランダムノイズ
の波高値を小さくでき、第１の判定手段３０４における
第１の基準範囲の設定を小さくでき、外力検出手段３０
１に真に外力が加わっていると判定できる範囲を広げる
ことができ、実際の外力に近い被積分値を得ることがで
きる。

【００２２】しかも、第２の判定手段３０７では、減算
手段２０２から出力される減算値が第２の基準範囲内に
あるか否かを判定し、減算値が基準範囲内にあると判定
したときには、第２の平滑手段３０８で前記外力検出手
段３０１から出力される検出値を第２の平均値とし、オ
フセット補正値更新手段３０９でこの平均値を、前記減
算手段３０２のオフセット補正値として更新する。これ
により、減算手段３０２で検出値からこのオフセット補
正値を常に減算することにより、外力検出手段３０１で
検出される検出値中のドリフト成分（温度ドリフト等）
を低減することができ、実際の角速度により近い被積分
値を被積分値出力手段３０５から積分手段３０６に向け
て出力することができる。

【００２３】請求項４の発明では、図２、図３に示すよ
うに、第２の判定手段２０７（３０７）における第２の
基準範囲を、当該装置の起動時には通常処理時の範囲よ
りも大きく設定したことにある。

【００２４】上記構成により、装置の起動時には外力検
出手段２０１（３０１）等の動作が不安定となった場合
でも、第２の基準範囲を大きくすることで、起動時にお
ける大きなドリフトを補正でき、減算手段２０２（３０
２）から出力される減算値を安定させて出力することが
できる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態を
添付図面に従って詳細に説明する。ここで、図４ないし
図２６は本発明による実施例を示すに、本実施例では、
外力計測装置として角速度計測装置を例に挙げて説明す
る。

【００２６】まず、第１の実施例を図４ないし図７に基
づいて説明する。

【００２７】１は本実施例による角速度センサで、該角
速度センサ１は被測定物となる移動体（図示せず）に設
けられ、該角速度センサ１は、コリオリ力を用いて角速
度を検出するジャイロセンサ等が用いられている。

【００２８】２はアナログ−ディジタル変換回路（以下
Ａ／Ｄ変換回路という）で、該Ａ／Ｄ変換回路２は前記
角速度センサ１から読込んだアナログ検出信号を所定時
間毎に読込んで、アナログ信号をディジタル信号に変換
して、検出値Ｖinを出力するものである。

【００２９】３はＡ／Ｄ変換回路２の次段に設けられた
演算回路を示し、該演算回路３は後述する減算回路４、
平滑回路５、判定回路６、被積分値出力回路７、積分回
路８等から大略構成されている。

【００３０】ここで、演算回路３の構成について説明す
るに、減算回路４は、角速度センサ１から検出されたｎ
番目の検出信号値Ｖn から予め設定されたオフセット補
正値Ｖ01を減算して減算値ＶAnを得るもので、下記の数
１のようにして算出される。

【００３１】

【数１】ＶAn＝Ｖn −Ｖ01

【００３２】平滑回路５は、前記減算回路４から出力さ
れる減算値ＶAnの移動平均を下記の数２のように演算し
て平均値ＶBnを算出する。これにより、該平均値ＶBn
は、高周波分を平滑化して減算値ＶAn中のランダムノイ
ズを低減する。

【００３３】

【数２】 但し、Ｍ1 ：２以上の整数

【００３４】また、判定回路６には、付設された記憶回
路６Ａ内に角速度センサ１に角速度が加わっているか否
かを判定するための基準範囲Ｖs が記憶されている。そ
して、該判定回路６は、平滑回路５から出力される移動
平均値ＶBnが基準範囲Ｖs 内にあるか否かを判定し、基
準範囲Ｖs 内にあると判定したときには判定信号ＶCを
被積分値出力回路７に向けて出力する。

【００３５】被積分値出力回路７は、判定回路６から出
力される判定信号ＶC を受けて、該判定信号ＶC の入力
があるときには零値を被積分値ＶDnとし、判定信号ＶC
の入力がないときには前記減算回路４から出力される減
算値ＶAnを被積分値ＶDnとして出力する。このように、
該被積分値出力回路７は判定信号ＶC の有無によって零
値と減算値ＶAnとを選択し、この信号を被積分値ＶDnと
して出力するスイッチング動作を行っている。

【００３６】積分回路８は、被積分値出力回路７から出
力される被積分値ＶDnを積分し、この結果を変位角度θ
n を示す計測値ＶOnとして信号出力回路９に出力する。

【００３７】さらに、９は演算回路３の次段に設けられ
た信号出力回路で、該信号出力回路９は演算回路３で演
算された計測値ＶOnを後続された回路（図示せず）に出
力する。

【００３８】次に、図５の処理プログラムに基づいて、
演算回路３の被積分値出力処理の動作について説明す
る。

【００３９】まず、ステップ１では、所定時間毎（例え
ば、２０ｍＳ）に角速度センサ１から出力される検出信
号値Ｖn を読込み（図６の波形（イ）参照）、ステップ
２では、読込んだ検出信号値Ｖn から予め設定されたオ
フセット補正値Ｖ01を減算した減算値ＶAnを、Ｖn −Ｖ
01として演算する（図６の波形（ロ）参照）。

【００４０】ステップ３では、減算値ＶAnの移動平均値
ＶBnを前記数２に基づいて演算し、減算値ＶAnに加わっ
ているランダムノイズを低減させることにより、図７の
波形（ハ）のような平均値ＶBnを得る。

【００４１】ステップ４では、この平均値ＶBnが基準範
囲Ｖs 内にあるか否かを判定し、「ＹＥＳ」と判定した
場合には、検出信号値Ｖn は角速度センサ１に角速度が
加わっていないときのノイズであると判断してステップ
５に移る。そして、ステップ５では減算値ＶAnを零値に
設定する（図７の波形（ホ）の領域ａ参照）。

【００４２】一方、ステップ４で「ＮＯ」と判定した場
合には、平均値ＶBnが基準範囲Ｖsを越えた場合である
から、角速度センサ１に真に角速度が加わっていると判
断してステップ６に移る。そして、ステップ６では減算
値ＶAnをそのまま出力する（図７の波形（ホ）の領域ｂ
参照）。

【００４３】さらに、ステップ７では、このように設定
された減算値ＶAnを被積分値ＶDnに置換し、ステップ８
では、この被積分値ＶDnを積分して計測値ＶOnを得る
（図７の波形（ヘ）参照）。そして、ステップ９にてリ
ターンする。

【００４４】次に、図６と図７の波形図に基づいて、本
実施例による角速度計測装置の具体的な作用について、
図５の処理との関係において説明する。

【００４５】まず、図６中で上段の波形（イ）は角速度
センサ１からＡ／Ｄ変換回路２を介して演算回路３に入
力される検出信号値Ｖn 、下段の波形（ロ）はＶn −Ｖ
01により減算されて減算回路４から出力される減算値Ｖ
Anをそれぞれ示す。また、図７中で上段の波形（ハ）は
減算値ＶAnを前記数２のように移動平均して平滑回路５
から出力される平均値ＶBn、波形（ニ）は判定回路６か
ら出力される判定信号ＶC 、波形（ホ）は被積分値出力
回路７から出力される被積分値ＶDnをそれぞれ示し、下
段の波形（ヘ）は積分回路８から出力される計測値ＶOn
を示す。

【００４６】まず、図６中の波形（イ）の検出信号値Ｖ
n は、温度変化、経時劣化等によるドリフト信号Ｄを傾
きとした右上りの波形となる。また、角速度が加わって
いない部分にはランダムノイズが重畳している。

【００４７】ステップ２の処理により、減算値ＶAnを算
出し、波形（ロ）のようにオフセット補正値Ｖ01分だけ
減算してシフトさせる。次に、ステップ３の処理によ
り、ノイズ分を低減させるために数２の移動平均を演算
し、波形（ハ）のように周波数の高い波形を除去し、ノ
イズ成分を低減する。

【００４８】ステップ４〜７の処理では、平均値ＶBnが
基準範囲Ｖs 内にある場合、即ち領域ａ，ａのときに
は、波形（二）に示す判定信号ＶC を判定回路６から被
積分値出力回路７に向けて出力し、該被積分値出力回路
７では、この判定信号ＶC を受けて減算値ＶAnを零に設
定し、この減算値ＶAnを被積分値ＶDnとして積分回路８
に出力する（波形（ホ）の領域ａ参照）。

【００４９】一方、平均値ＶBnが基準範囲Ｖs 外にある
場合、即ち領域ｂのときには、判定信号ＶC は出力され
ていないから、被積分値出力回路７では、この判定信号
ＶCを受けて減算値ＶAnをそのまま出力し、被積分値出
力回路７からはこの減算値ＶAnを被積分値ＶDnとして積
分回路８に出力する（波形（ホ）の領域ｂ参照）。

【００５０】このように構成される本実施例の角速度計
測装置においては、積分回路８に入力される被積分値Ｖ
Dnを、検出信号値Ｖn 中のドリフト成分とランダムノイ
ズ成分とを除去した波形に設定でき、この被積分値ＶDn
をステップ８の処理により積分することによって、正確
な変位角度θn を検出することができる（図７中の波形
（ヘ）参照）。

【００５１】また、減算回路４と判定回路６との間に平
滑回路５を設けたから、該平滑回路５から出力される平
均値ＶBnには検出信号値Ｖn または減算値ＶAnに含まれ
るランダムノイズを低減することができる。

【００５２】これにより、判定回路６では、平滑回路５
から出力される平均値ＶBnと基準範囲Ｖs とを比較し、
角速度センサ１に角速度が加わっているか否かを判定す
るようにしたから、判定対象となる平均値ＶBn中のノイ
ズを低減することにより、角速度センサ１に角速度が真
に加わっているか否かの判定を正確に行うことができ
る。

【００５３】さらに、判定回路６では、平均値ＶBnと基
準範囲Ｖs とを比較することにより判定を行っているか
ら、平滑回路５により減算値ＶAn中のノイズが低減した
分だけ、ノイズによって基準範囲Ｖt を越えるのを低減
できる。そして、被積分値出力回路７から出力される被
積分値ＶDnには、ノイズを被積分値ＶDnとして出力され
るのを低減することができる。

【００５４】しかも、一の従来技術のようにノイズによ
る誤検出を防止するために、不感帯処理の領域となる基
準範囲を大きく設定する必要もなくなり、角速度センサ
１に加わる角速度が小さいときでも角速度に対応した角
度変位θn を測定することができ、角速度の検出感度を
高めることができる。

【００５５】なお、本実施例では、検出信号値Ｖn にラ
ンダムノイズとドリフトの成分が重畳した場合について
補正するために、基準範囲Ｖs を大きく設定している
が、ランダムノイズだけが重畳した検出信号値Ｖn の場
合には、基準範囲Ｖs を小さく設定でき、角速度の検出
範囲を広げることができる。

【００５６】次に、図８ないし図１３に基づいて、本発
明による第２の実施例について説明する。

【００５７】本実施例の特徴は、第１の実施例による被
積分値出力処理に加えてオフセット補正値更新設定処理
を行うものである、そして、このオフセット補正値更新
設定処理は、減算値を平滑化した平均値が第２の基準範
囲内にあるか否かを判定し、平均値が第２の基準範囲内
にあると判定したときには、前記外力検出手段から出力
される検出値を平滑した平均値を減算手段によって減算
するときのオフセット補正値として更新設定したもので
ある。

【００５８】なお、本実施例では、前述した第１の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００５９】１１はＡ／Ｄ変換回路２の次段に設けられ
た演算回路を示し、該演算回路１１は第１実施例で述べ
た回路とほぼ同様に、被積分値出力処理を行うために構
成された後述の減算回路１２、第１の平滑回路１３、第
１の判定回路１４、被積分値出力回路１５、積分回路１
６等と、新たにオフセット補正値更新設定処理を行うた
めに構成された第２の判定回路１７、第２の平滑回路１
８、オフセット補正値更新回路１９等からなる。

【００６０】ここで、演算回路１１の構成について説明
するに、減算回路１２は、角速度センサ１から検出され
たｎ番目の検出信号値Ｖn から予め設定されたオフセッ
ト補正値Ｖ02を減算し、減算値ＶEnを得るもので、下記
の数３のようにして算出される。

【００６１】

【数３】ＶEn＝Ｖn −Ｖ02

【００６２】第１の平滑回路１３は、前記減算回路１２
から出力される減算値ＶEnの移動平均を下記の数４のよ
うに演算して第１の平均値ＶFnを算出する。これによ
り、該平均値ＶF は、高周波分を平滑化して減算値ＶEn
中のランダムノイズを低減する。

【００６３】

【数４】 但し、Ｍ1 ：２以上の整数

【００６４】第１の判定回路１４には、付設された記憶
回路１４Ａ内に角速度センサ１に角速度が加わっている
か否かを判定するための基準範囲Ｖt1が記憶されてい
る。そして、該判定回路１４は、第１の平滑回路１３か
ら出力される第１の平均値ＶFnが基準範囲Ｖt1内にある
か否かを判定し、基準範囲Ｖt1内にあると判定したとき
には第１の判定信号ＶG を被積分値出力回路１５に向け
て出力する。

【００６５】被積分値出力回路１５は、第１の判定回路
１４から出力される第１の判定信号ＶG を受けて、該第
１の判定信号ＶG の入力があるときには零値を被積分値
ＶHnとし、第１の判定信号ＶG の入力がないときには前
記減算回路１２から出力される減算値ＶEnを被積分値Ｖ
Hnとして出力する。このように、該被積分値出力回路１
５は第１の判定信号ＶG の有無によって零値と減算値Ｖ
Enとを選択し、この信号を被積分値ＶHnとして出力する
スイッチング動作を行っている。

【００６６】また、積分回路１６は、被積分値出力回路
１５から出力される被積分値ＶHnを積分し、この結果を
変位角度θn を示す計測値ＶOnとして信号出力回路９に
出力する。

【００６７】さらに、第２の判定回路１７には、付設さ
れた記憶回路１７Ａ内に減算回路１２によって減算する
ときのオフセット補正値Ｖ02を更新するか否かを判定す
るための基準範囲Ｖt2が記憶されている。そして、該第
２の判定回路１７は、第１の平滑回路１３から出力され
る第１の平均値ＶFnが基準範囲Ｖt2内にあるか否かを判
定し、基準範囲Ｖt2内にあると判定したときには第２の
判定信号ＶI を第２の平滑回路１８に向けて出力する。

【００６８】第２の平滑回路１８は、第２の判定回路１
７から第２の判定信号ＶI が出力されたときに、Ａ／Ｄ
変換回路２を介して角速度センサ１から出力される検出
信号値Ｖn を補正基準値ＶJn′読込み、この補正基準値
ＶJn′を数５の移動平均の式に基づいて第２の平均値Ｖ
Kn′を算出する。これにより、該平均値ＶKn′は、平滑
化することにより検出信号値Ｖn 中のドリフトノイズを
抽出する。

【００６９】

【数５】 但し、Ｍ2 ：２以上の整数

【００７０】オフセット補正値更新回路１９は、第２の
平滑回路１８から出力される第２の平均値ＶKn′を受け
て、該第２の平均値ＶKn′をオフセット補正値Ｖ02とし
て更新する。

【００７１】次に、図９と図１０の処理プログラムに基
づいて、本実施例の処理動作について説明する。

【００７２】まず、ステップ１１では、所定時間毎（例
えば、２０ｍＳ）にＡ／Ｄ変換回路２を介して角速度セ
ンサ１から出力される検出信号値Ｖn を読込み（図１１
の波形（イ）参照）、ステップ１２では、読込んだ検出
信号値Ｖn からオフセット補正値Ｖ02を減算した減算値
ＶEnを演算する（図１１の波形（ハ）参照）。

【００７３】ステップ１３では、減算値ＶEnの移動平均
値ＶFnを前記数４に基づいて演算し、減算値ＶEnに加わ
っているランダムノイズを低減させることにより、図１
２の波形（ニ）のような第１の平均値ＶFnを得る。

【００７４】ステップ１４では、この第１の平均値ＶFn
が第１の基準範囲Ｖt1内にあるか否かを判定し、「ＹＥ
Ｓ」と判定した場合には、第１の平均値ＶFnが第１の基
準範囲Ｖt1内にあるから、検出信号値Ｖn は角速度セン
サ１に角速度が加わっていないときのノイズであると判
定してステップ１５に移る。そして、ステップ１５では
減算値ＶEnを零値に設定する（図１２の波形（ヘ）のａ
領域参照）。

【００７５】一方、ステップ１４で「ＮＯ」と判定した
場合には、第１の平均値ＶFnが第１の基準範囲Ｖt1を越
えた場合であるから、角速度センサ１に真に角速度が加
わっていると判定してステップ１６に移る。そして、ス
テップ１６では減算値ＶEnをそのまま出力する（図１２
の波形（ヘ）のｂ領域参照）。

【００７６】さらに、ステップ１７では、このように設
定された減算値ＶEnを被積分値ＶHnに設定し、ステップ
１８では、この被積分値ＶHnを積分して計測値ＶOnを得
る（図１２の波形（ト）参照）。そして、ステップ１９
では図１０に示すオフセット補正値更新設定処理を行っ
て、ステップ２０にてリターンする。

【００７７】次に、オフセット補正値更新設定処理につ
いて、図１０を参照しつつ説明する。

【００７８】まず、ステップ２１では、ステップ１３で
算出した第１の平均値ＶFnが第２の基準範囲Ｖt2内にあ
るか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合（図１３の
波形（チ）のｄ領域参照）にはステップ２５に移ってリ
ターンし、「ＹＥＳ」と判定した場合（図１３の波形
（チ）のｃ領域参照）には、オフセット補正値Ｖ02を更
新すべくステップ２２以降の処理を行う。

【００７９】ステップ２２では、角速度センサ１から出
力される検出信号値Ｖn を補正基準値ＶJn′とし読込
み、ステップ２３ではこの補正基準値ＶJn′の移動平均
を数５のように演算して第２の平均値ＶKn′を得る。

【００８０】さらに、ステップ２４では、この第２の平
均値ＶKn′をオフセット補正値Ｖ02として減算回路１２
に記憶し、ステップ２５でリターンする。

【００８１】次に、図１１ないし図１３に示す波形図に
基づいて、本実施例による角速度計測装置の具体的な作
用について、図９と図１０の処理との関係で説明する。

【００８２】まず、図１１中の上段の波形（イ）は角速
度センサ１から演算回路１１に出力される検出信号値Ｖ
n 、波形（ロ）は減算回路１２にオフセット補正値更新
回路１９から出力されるオフセット補正値Ｖ02で、波形
（ハ）は減算回路１２から出力される減算値ＶEnをそれ
ぞれ示す。

【００８３】また、図１２中の上段の波形（ニ）は減算
値ＶEnを前記数４のように移動平均した第１の平滑回路
１３から出力される第１の平均値ＶFn、波形（ホ）は第
１の判定回路１４から出力される第１の判定信号ＶG 、
波形（ヘ）は被積分値出力回路１５から出力される被積
分値ＶHn、下段の波形（ト）は積分回路１６から出力さ
れる積分結果となる計測値ＶOnをそれぞれ示す。

【００８４】さらに、図１３中の上段の波形（チ）は減
算値ＶEnを前記数４のように移動平均した第１の平均値
ＶFn、波形（リ）は第２の判定回路１７から出力される
第２の判定信号ＶI 、波形（ヌ）は第２の判定信号ＶI
を受けて第２の平滑回路１８に読込まれる補正基準値Ｖ
Jn′、下段の波形（ル）は補正基準値ＶJn′を前記数５
のように移動平均して第２の平滑回路１８から出力され
る第２の平均値ＶKn′をそれぞれ示す。

【００８５】まず、図１１中の波形（イ）の検出信号値
Ｖn は、温度変化、経時劣化等によるドリフト信号Ｄを
傾きとした右上りの波形となる。また、角速度が加わっ
ていない部分にはランダムノイズが重畳している。

【００８６】ステップ１２の処理により、検出信号値Ｖ
n から波形（ロ）のオフセット補正値Ｖ02分だけ減算し
た減算値ＶEnを得る。次に、ステップ１３の処理によ
り、ノイズ分を低減させるために数４の移動平均を演算
し、波形（ニ）の第１の平均値ＶFnのように、周波数の
高い波形を除去してノイズ成分を低減する。

【００８７】ステップ１４〜１７の処理では、第１の平
均値ＶFnが第１の基準範囲Ｖt1内にある場合、即ち領域
ａ，ａのときには、波形（ホ）に示す第１の判定信号Ｖ
G を第１の判定回路１４から被積分値出力回路１５に向
けて出力し、該被積分値出力回路１５では、この第１の
判定信号ＶG を受けて減算値ＶEnを零値に設定し、被積
分値出力回路１５からはこの減算値ＶEnを被積分値ＶHn
として積分回路１６に出力する（波形（ヘ）参照）。

【００８８】一方、第１の平均値ＶFnが基準範囲Ｖt1外
にある場合、即ち領域ｂのときには、第１の判定信号Ｖ
G は出力されていないから、被積分値出力回路１５で
は、この第１の判定信号ＶG を受けて減算値ＶEnをその
まま出力し、被積分値出力回路１５からはこの減算値Ｖ
Enを被積分値ＶHnとして積分回路１６に出力する（波形
（ヘ）参照）。

【００８９】さらに、図１３に示す波形図に基づいて、
本実施例によるオフセット補正値更新設定処理について
説明する。

【００９０】ステップ２１では、ステップ１３で算出し
た第１の平均値ＶFnが第２の基準範囲Ｖt2内にある場
合、即ち領域ｃ，ｃのときには、波形（リ）に示すよう
に、第２の判定信号ＶI を第２の平滑回路１８に出力す
る。そして、該第２の平滑回路１８では、第２の判定信
号ＶI を受けて、Ａ／Ｄ変換回路２を介して角速度セン
サ１から出力される検出信号値Ｖn を、波形（ヌ）に示
す補正基準値ＶJn′に対して数５の移動平均を演算し、
得られた第２の平均値ＶKn′をオフセット補正値更新回
路１９に向けて出力する。

【００９１】ここで、第２の判定回路１７から出力され
る第２の平均値ＶKn′は、周波数の高い波形を除去し、
ノイズ成分を除去した値となる。そして、この第２の平
均値ＶKn′はオフセット補正値Ｖ02（波形（ロ）と波形
（ル））となる。

【００９２】このように構成される本実施例の角速度計
測装置では、前述した如く、被積分値出力を補正するこ
とによって検出信号値Ｖn が重畳したランダムノイズを
除去し、オフセット補正値を更新することによって検出
信号値Ｖn のドリフト成分を除去することができる。

【００９３】かくして、本実施例では、第１の判定回路
１４における第１の基準範囲Ｖt1を、第１の実施例によ
る基準範囲Ｖs に比べて大幅に小さくすることができ、
被積分値出力回路１５から出力される被積分値ＶHnに
は、演算回路１１に加わる実際の角速度に近い値を得る
ことができ、変位角度θn を感度良く検出することがで
きる。

【００９４】次に、図１４ないし図１９に基づいて、本
発明による第３の実施例について説明する。

【００９５】本実施例の特徴は、第１の実施例による被
積分値出力処理に加えてオフセット補正値更新設定処理
を行うものである。そして、このオフセット補正値更新
設定処理は、減算値が第２の基準範囲内にあるか否かを
判定し、平均値が第２の基準範囲内にあると判定したと
きには、前記外力検出手段から出力される検出値を平滑
した平均値を減算手段によって減算するときのオフセッ
ト補正値として更新設定したものである。

【００９６】なお、本実施例では、前述した第１の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【００９７】２１はＡ／Ｄ変換回路２の次段に設けられ
た演算回路を示し、該演算回路２１は第１実施例で述べ
た回路とほぼ同様に、被積分値出力処理を行うために構
成された後述の減算回路２２、第１の平滑回路２３、第
１の判定回路２４、被積分値出力回路２５、積分回路２
６と、新たにオフセット補正値更新設定処理を行うため
に構成された第２の判定回路２７、第２の平滑回路２
８、オフセット補正値更新回路２９からなる。

【００９８】ここで、演算回路２１の構成について説明
するに、減算回路２２は、角速度センサ１から検出され
たｎ番目の検出信号値Ｖn から予め設定されたオフセッ
ト補正値Ｖ03を減算し、減算値ＶLnを得るもので、下記
の数６のようにして算出される。

【００９９】

【数６】ＶLn＝Ｖn −Ｖ03

【０１００】第１の平滑回路２３は、前記減算回路２２
から出力される減算値ＶLnの移動平均を下記の数７のよ
うに演算して第１の平均値ＶMnを算出する。これによ
り、該第１の平均値ＶMnは、高周波分を平滑化して減算
値ＶLn中のランダムノイズを低減する。

【０１０１】

【数７】 但し、Ｍ1 ：２以上の整数

【０１０２】第１の判定回路２４には、付設された記憶
回路２４Ａ内に角速度センサ１に角速度が加わっている
か否かを判定するための基準範囲Ｖu1が記憶されてい
る。そして、該判定回路２４は、第１の平滑回路２３か
ら出力される第１の平均値ＶMnが基準範囲Ｖu1内にある
か否かを判定し、基準範囲Ｖu1内にあると判定したとき
には第１の判定信号ＶN を被積分値出力回路２５に向け
て出力する。

【０１０３】被積分値出力回路２５は、第１の判定回路
２４から出力される第１の判定信号ＶN を受けて、該第
１の判定信号ＶN の入力があるときには零値を被積分値
ＶPnとし、第１の判定信号ＶN の入力がないときには前
記減算回路２２から出力される減算値ＶLnを被積分値Ｖ
Pnとして出力する。このように、該被積分値出力回路２
５は第１の判定信号ＶN の有無によって零値と減算値Ｖ
Lnとを選択し、この信号を被積分値ＶPnとして出力する
スイッチング動作を行っている。

【０１０４】また、積分回路２６は、被積分値出力回路
２５から出力される被積分値ＶPnを積分し、この結果を
変位角度θn を示す計測値ＶOnとして信号出力回路９に
出力する。

【０１０５】さらに、第２の判定回路２７には、付設さ
れた記憶回路２７Ａ内に減算回路２２によって減算する
ときのオフセット補正値Ｖ03を更新するか否かを判定す
るための基準範囲Ｖu2が記憶されている。そして、該第
２の判定回路２７は、減算回路２２から出力される減算
値ＶLnが基準範囲Ｖu2内にあるか否かを判定し、基準範
囲Ｖu2内にあると判定したときには第２の判定信号ＶQ
を第２の平滑回路２８に向けて出力する。

【０１０６】第２の平滑回路２８は、第２の判定回路２
７から第２の判定信号ＶQ が出力されたときに、Ａ／Ｄ
変換回路２を介して角速度センサ１から出力される検出
信号値Ｖn を補正基準値ＶRn′として読込み、この補正
基準値ＶRn′を数８の移動平均の式に基づいて第２の平
均値ＶSn′を算出する。これにより、該平均値ＶSn′
は、高周波分を平滑化することにより検出信号値Ｖn 中
のオフセットドリフトを抽出する。

【０１０７】

【数８】 但し、Ｍ2 ：２以上の整数

【０１０８】オフセット補正値更新回路２９は、第２の
平滑回路２８から出力される第２の平均値ＶSn′を受け
て、該第２の平均値ＶSn′をオフセット補正値Ｖ03とし
て更新する。

【０１０９】次に、図１５と図１６の処理プログラムに
基づいて、本実施例の処理動作について説明する。

【０１１０】まず、ステップ３１では、所定時間毎（例
えば、２０ｍＳ）に角速度センサ１から出力される検出
信号値Ｖn を読込み（図１７の波形（イ）参照）、ステ
ップ３２では、読込んだ検出信号値Ｖn からオフセット
補正値Ｖ03を減算した減算値ＶLnを演算する（図１７の
波形（ハ）参照）。

【０１１１】ステップ３３では、減算値ＶLnの移動平均
値ＶMnを前記数６に基づいて演算し、減算値ＶLnに加わ
っているランダムノイズを低減させることにより、図１
８の波形（ニ）のような第１の平均値ＶMnを得る。

【０１１２】ステップ３４では、この第１の平均値ＶMn
が第１の基準範囲Ｖu1内にあるか否かを判定し、「ＹＥ
Ｓ」と判定した場合には、第１の平均値ＶMnが第１の基
準範囲Ｖu1内にある場合であるから、検出信号値Ｖn は
角速度センサ１に角速度が加わっていないときのノイズ
であると判定してステップ３５に移る。そして、ステッ
プ３５では減算値ＶLnを零値に設定する（図１８の波形
（ヘ）の領域ａ参照）。

【０１１３】一方、ステップ３４で「ＮＯ」と判定した
場合には、第１の平均値ＶMnが第１の基準範囲Ｖu1を越
えた場合であるから、角速度センサ１に真に角速度が加
わっていると判定してステップ３６に移る。そして、ス
テップ３６では減算値ＶLnをそのまま出力する（図２２
の波形（ヘ）の領域ｂ参照）。

【０１１４】さらに、ステップ３７では、このように設
定された減算値ＶLnを被積分値ＶPnに設定し、ステップ
３８では、この被積分値ＶPnを積分して計測値ＶOnを得
る（図１８の波形（ト）参照）。そして、ステップ３９
では図１６に示すオフセット補正値更新設定処理を行っ
て、ステップ４０にてリターンする。

【０１１５】次に、図１６のオフセット補正値更新設定
処理について説明する。

【０１１６】まず、ステップ４１では、ステップ３３で
算出した第１の平均値ＶMnが第２の基準範囲Ｖu2内にあ
るか否かを判定し、「ＮＯ」と判定した場合（図１９の
波形（チ）の領域ｄ参照）にはステップ４５に移りリタ
ーンし、「ＹＥＳ」と判定した場合（図１９の波形
（チ）の領域ｃ参照）には、オフセット補正値Ｖ03を更
新設定すべくステップ４２以降の処理を行う。

【０１１７】ステップ４２では、角速度センサ１から出
力される検出信号値Ｖn を補正基準値ＶRn′とし読込
み、ステップ４３ではこの補正基準値ＶRn′の移動平均
を数８のように演算して第２の平均値ＶSn′を得る。

【０１１８】さらに、ステップ４４では、この第２の平
均値ＶSn′をオフセット補正値Ｖ03として減算回路２２
に記憶し、ステップ４５でリターンする。

【０１１９】次に、図１７ないし図１９に示す波形図に
基づいて、本実施例による角速度計測装置の具体的な作
用について、図１５と図１６の処理との関係で説明す
る。

【０１２０】まず、図１７中の上段の波形（イ）は角速
度センサ１から演算回路２２に出力される検出信号値Ｖ
n 、波形（ロ）は減算回路２２にオフセット補正値更新
回路２９から出力されるオフセット補正値Ｖ03で、波形
（ハ）は減算回路２２から出力される減算値ＶLnをそれ
ぞれ示す。

【０１２１】また、図１８中の上段の波形（ニ）は減算
値ＶLnを前記数７のように移動平均した第１の平滑回路
２３から出力される第１の平均値ＶMn、波形（ホ）は第
１の判定回路２４から出力される第１の判定信号ＶN 、
波形（ヘ）は被積分値出力回路２５から出力される被積
分値ＶPn、下段の波形（ト）は積分回路２６から出力さ
れる積分結果となる計測値ＶOnをそれぞれ示す。

【０１２２】さらに、図１９中の上段の波形（チ）は減
算回路２２から出力される減算値ＶLn、波形（リ）は第
２の判定回路２７から出力される第２の判定信号ＶQ 、
波形（ヌ）は第２の判定信号ＶQ を受けて第２の平滑回
路２８に読込まれる補正基準値ＶRn′、下段の波形
（ル）は補正基準値ＶRn′を前記数８のように移動平均
して第２の平滑回路２８から出力される第２の平均値Ｖ
Sn′をそれぞれ示す。

【０１２３】まず、図１７中の波形（イ）の検出信号値
Ｖn は、温度変化、経時劣化等によるドリフト信号Ｄを
傾きとした右上りの波形となる。また、角速度が加わっ
ていない部分にはランダムノイズが重畳している。

【０１２４】ステップ３２の処理により、検出信号値Ｖ
n から波形（ロ）のオフセット補正値Ｖ03分だけ減算し
た減算値ＶLnを得る。次に、ステップ３３の処理によ
り、ノイズ分を低減させるために数７の移動平均を演算
し、波形（ニ）の第１の平均値ＶMnのように、周波数の
高い波形を除去してノイズ成分を低減する。

【０１２５】ステップ３４〜３７の処理では、第１の平
均値ＶMnが第１の基準範囲Ｖu1内にある場合、即ち領域
ａ，ａのときには、波形（ホ）に示す第１の判定信号Ｖ
N を第１の判定回路２４から被積分値出力回路２５に向
けて出力し、該被積分値出力回路２５では、この第１の
判定信号ＶN を受けて減算値ＶLnを零値に設定し、被積
分値出力回路２５からはこの減算値ＶLnを被積分値ＶPn
として積分回路２６に出力する（波形（ヘ）参照）。

【０１２６】一方、第１の平均値ＶMnが基準範囲Ｖu1外
にある場合、即ち領域ｂのときには、第１の判定信号Ｖ
N は出力されていないから、被積分値出力回路２５で
は、この第１の判定信号ＶN を受けて減算値ＶLnをその
まま出力し、被積分値出力回路２５からはこの減算値Ｖ
Lnを被積分値ＶPnとして積分回路２６に出力する（波形
（ヘ）参照）。

【０１２７】一方、図１９に示す波形図に基づいて、図
１６のオフセット補正値更新設定処理について説明す
る。

【０１２８】ステップ４１では、ステップ３２で演算し
た減算値ＶLnが第２の基準範囲Ｖu2内にある場合、即ち
領域ｃ，ｃのときには、波形（リ）に示すように、第２
の判定信号ＶQ を第２の平滑回路２８に出力する。そし
て、該第２の平滑回路２８では、第２の判定信号ＶQ を
受けて、Ａ／Ｄ変換回路２を介して角速度センサ１から
出力される検出信号値Ｖn を、波形（ヌ）に示す補正基
準値ＶRn′に対して数８の演算を行い、得られた第２の
平均値ＶSn′をオフセット補正値更新回路２９に向けて
出力する。

【０１２９】ここで、第２の平滑回路２８から出力され
る第２の平均値ＶSn′は、周波数の高い波形を除去し、
ノイズ成分を除去した値となる。そして、この第２の平
均値ＶSn′はオフセット補正値Ｖ03（波形（ロ）と波形
（ル））となる。

【０１３０】このように構成される本実施例の角速度計
測装置では、前述した如く、被積分値出力を補正するこ
とによって検出信号値Ｖn に重畳したドリフトノイズを
抽出でき、オフセット補正値を更新することによって検
出信号値Ｖn のドリフト成分を除去することができる。

【０１３１】かくして、本実施例では、第１の判定回路
２４における第１の基準範囲Ｖu1を、第２の実施例によ
る基準範囲Ｖt1に比べて大幅に小さくすることができ、
被積分値出力回路２５から出力される被積分値ＶPnに
は、演算回路２１に加わる実際の角速度に近い値を得る
ことができ、変位角度θの感度良く検出することができ
る。

【０１３２】しかも、オフセット補正値更新設定処理
は、減算値ＶLnの信号が第２の基準範囲Ｖu2内にあるか
否かを判定するようにしたから、前記第２の実施例に比
べて、移動平均の演算を行わない分だけ、時間差をなく
すことができ、減算回路２２から出力される減算値ＶLn
中のノイズ分を低減することができる。

【０１３３】さらに、図２０ないし図２６に基づいて、
本発明による第４の実施例について説明する。

【０１３４】本実施例の特徴は、オフセット補正値更新
設定処理に用いられる第２の基準範囲を、装置起動時に
通常処理時の範囲よりも大きく設定する前処理を行った
ことにある。

【０１３５】なお、本実施例では、前述した第２の実施
例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省
略するものとする。

【０１３６】３１は第２の基準範囲Ｖu2を設定する第２
の基準範囲設定回路を示し、該第２の基準範囲設定回路
３１は、オフセット補正値更新設定処理を行う第２の判
定回路１７の記憶回路１７Ａに接続されている。また、
該第２の基準範囲設定回路３１は、装置を起動するメイ
ンスイッチ（図示せず）が閉成してから基準時間Ｔ0が
経過するまでの間、第２の基準範囲Ｖt2を大きな信号値
Ａに設定し、経過後には通常時の信号値Ｂ（Ａ＞Ｂ）に
設定するものである。そして、この第２の基準範囲設定
処理は、図２１に示すように、前述した被積分値出力処
理とオフセット補正値更新設定処理の前処理として行う
ものである。

【０１３７】ここで、図２２に示す処理プログラムに基
づいて、本実施例によるオフセット補正値更新設定処理
の動作について説明する。

【０１３８】まず、ステップ６１で、メインスイッチが
閉成したかを否かを検出し、該メインスイッチが閉成す
るまでこのステップ６１で待機する。

【０１３９】ステップ６１で「ＹＥＳ」と判定した場合
には、ステップ６２に移り、このステップ６２ではタイ
マＴをリセット：スタートさせる。

【０１４０】ステップ６３では、タイマＴが基準時間Ｔ
0 を経過したか否かを判定し、ステップ６３で「ＹＥ
Ｓ」と判定した場合には、基準時間Ｔ0 を経過している
から、ステップ６４に移る。ステップ６４では、第２の
基準範囲Ｖt2を信号値Ｂに設定し、ステップ６６に移っ
て、リターンする。

【０１４１】一方、ステップ６３で「ＮＯ」と判定した
場合には、未だ基準時間Ｔ0 が経過していないから、ス
テップ６５に移る。ステップ６５では、第２の基準範囲
Ｖt2を信号値Ｂよりも大きな信号値Ａに設定し、ステッ
プ６６に移って、リターンする。

【０１４２】次に、図２３ないし図２５に示す波形図に
基づいて、本実施例による角速度計測装置の具体的な作
用について説明する。なお、各波形（イ）〜（ヌ）は前
述した第２の実施例と同様位置の波形であるので、個々
の波形についての説明は省略し、その特徴部分のみを説
明する。

【０１４３】まず、検出信号値Ｖn を示す波形（イ）で
は、装置起動時から基準時間Ｔ0 が経過するまでの領域
ｅの間には、角速度センサ１の波形の乱れが現れてい
る。

【０１４４】一方、波形（チ）に示すように、第２の判
定回路１７における第２の基準範囲Ｖt2は、第２の基準
範囲設定回路３１によって基準時間Ｔ0 が経過するまで
の間は大きな信号値Ａに設定され、基準時間Ｔ0 の経過
後には通常時の信号値Ｂに設定される。

【０１４５】これにより、オフセット補正値更新設定処
理は、波形（イ）が乱れている領域ｅにおいて、オフセ
ット補正値Ｖ02′を検出信号値Ｖn に近い波形に設定す
ることができ、この領域ｅにある信号値をノイズとして
扱うことができる。この結果、被積分値出力回路２５か
ら出力される被積分値ＶPnの領域ｅでは信号値を零に設
定することができる。

【０１４６】かくして、本実施例では、装置起動時にお
けるノイズを確実に除去することができ、装置起動時に
おける検出誤差を低減し、高感度な変位角速検出を行う
ことができる。

【０１４７】なお、前記第４の実施例では、第２の実施
例について、前処理に当たる第２の基準範囲設定処理を
行うようにしたが、図２６に示すように、第３の実施例
で用いた第２の判定回路２７の記憶回路２７Ａに第２の
基準範囲設定回路３１′を接続してもよく、この場合に
は、図２２中の処理プログラム中のステップ６４とステ
ップ６５において括弧内の処理を行えばよい。

【０１４８】また、第４の実施例では、第２の基準範囲
Ｖt2（Ｖu2）を時間経過によって２段階に切換えるよう
にしたが、本発明はこれに限らず、第２の基準範囲Ｖt2
（Ｖu2）を順次減少させるように設定してもよい。

【０１４９】さらに、前記各実施例では、外力検出手段
に角速度を検出する角速度センサ１を用いたものについ
て説明したが、本発明はこれに限らず、加速度を検出す
る加速度センサを用いたものでもよい。

【０１５０】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、減算手段で外力検出手段から出力された検出値か
らオフセット補正値を減算し、平滑手段ではこの減算値
を平滑化した平均値として出力し、検出値に重畳される
ランダムノイズを滑らかにして該ノイズの波高値を低く
することができる。また、判定手段では、外力検出手段
に外力が作用しているか否かを判定し、外力が作用して
いないときには被積分値を零に設定し、外力が作用して
いるときには減算値を被積分値として出力する。これに
より、被積分値出力手段からはランダムノイズを低減し
た被積分値を積分手段に出力することができ、該積分手
段からは正確な計測値を得ることができる。

【０１５１】しかも、減算値中のランダムノイズを平滑
手段によって小さくすることにより、判定手段における
判定基準を低く設定することができ、被積分値出力手段
から出力される被積分値を、外力検出手段に加わる外力
に近い波形とすることができる。

【０１５２】従って、外力検出手段に例えばジャイロ等
の角速度センサを用いた場合には、この被積分値を積分
手段で積分することにより、正確な変位角度を計測する
ことができる。

【０１５３】請求項２の発明では、請求項１の発明によ
る被積分値出力処理に加えて、減算手段によって減算す
るときのオフセット補正値を更新する処理を加え、この
処理を、第１の平滑手段から出力される第１の平均値を
用いて更新するか否かを判定し、更新すると判定したと
きには検出値を平滑化した第２の平均値をオフセット補
正値として更新設定する。これにより、減算手段では、
検出値から常に更新したオフセット補正値を減算するこ
とにより、検出値中のドリフト成分を低減することがで
き、外力検出手段に加わる外力に近い被積分値を被積分
値出力手段から積分手段に向けて出力することができ
る。

【０１５４】請求項３の発明では、請求項１の発明によ
る被積分値出力処理に加えて、減算手段によって減算す
るときのオフセット補正値を更新する処理を加え、この
処理を、減算手段から出力される減算値が第２の基準範
囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあると判定したと
きには検出値を平滑化した第２の平均値をオフセット補
正値として更新設定する。これにより、減算手段では、
検出値から常に更新したオフセット補正値を減算するこ
とで、検出値中のドリフト成分を低減することができ、
外力検出手段に加わる外力に近い被積分値を被積分値出
力手段から積分手段に向けて出力することができる。

【０１５５】請求項４の発明では、第２の判定手段にお
ける第２の基準範囲を、装置の起動時には大きくし、基
準時間経過後には前記第２の基準範囲を小さく設定する
ことにより、減算手段から出力される減算値を安定させ
て出力することができ、起動時の誤差計測を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明を示す機能ブロック図である。

【図２】請求項２の発明を示す機能ブロック図である。

【図３】請求項３の発明を示す機能ブロック図である。

【図４】第１の実施例による角速度計測装置の構成を示
す回路図である。

【図５】第１の実施例による被積分値出力処理を示す流
れ図である。

【図６】角速度センサから出力される検出値、減算回路
から出力される減算値を示す波形図である。

【図７】平滑回路から出力される平均値、判定回路から
出力される判定信号、被積分値出力回路から出力される
被積分値、積分回路から出力される計測値を示す波形図
である。

【図８】第２の実施例による角速度計測装置の構成を示
す回路図である。

【図９】第２の実施例による被積分値出力処理を示す流
れ図である。

【図１０】第２の実施例によるオフセット補正値更新設
定処理を示す流れ図である。

【図１１】角速度センサから出力される検出値、オフセ
ット補正値更新回路から出力されるオフセット補正値、
減算回路から出力される減算値を示す波形図である。

【図１２】第１の平滑回路から出力される第１の平均
値、第１の判定回路から出力される第１の判定信号、被
積分値出力回路から出力される被積分値、積分回路から
出力される計測値を示す波形図である。

【図１３】第１の平滑回路から出力される第１の平均
値、第２の判定回路から出力される第２の判定信号、第
２の判定信号を受けて第２の平滑回路に読込まれる補正
基準値、第２の平滑回路から出力される第２の平均値
（オフセット補正値）を示す波形図である。

【図１４】第３の実施例による角速度計測装置の構成を
示す回路図である。

【図１５】第３の実施例による被計測値出力処理を示す
流れ図である。

【図１６】第３の実施例によるオフセット補正値更新設
定処理を示す流れ図である。

【図１７】角速度センサから出力される検出値、オフセ
ット補正値更新回路から出力されるオフセット補正値、
減算回路から出力される減算値を示す波形図である。

【図１８】第１の平滑回路から出力される第１の平均
値、第１の判定回路から出力される第１の判定信号、被
積分値出力回路から出力される被積分値、積分回路から
出力される計測値を示す波形図である。

【図１９】減算回路から出力される減算値、第２の判定
回路から出力される第２の判定信号、第２の判定信号を
受けて第２の平滑回路に角速度センサから読込まれる補
正基準値、第２の平滑回路から出力される第２の平均値
（オフセット補正値）を示す波形図である。

【図２０】第４の実施例による角速度計測装置の構成を
示す回路図である。

【図２１】第４の実施例による全体の処理を示す流れ図
である。

【図２２】第４の実施例による第２の基準範囲設定処理
を示す流れ図である。

【図２３】角速度センサから出力される検出値、オフセ
ット補正値更新回路から出力されるオフセット補正値、
減算回路から出力される減算値を示す波形図である。

【図２４】第１の平滑回路から出力される第１の平均
値、第１の判定回路から出力される第１の判定信号、被
積分値出力回路から出力される被積分値、積分回路から
出力される計測値を示す波形図である。

【図２５】第１の平滑回路から出力される第１の平均
値、第２の判定回路から出力される第２の判定信号、第
２の判定信号を受けて第２の平滑回路に読込まれる補正
基準値、第２の平滑回路から出力される第２の平均値
（オフセット補正値）を示す波形図である。

【図２６】第４の実施例による変形例を示す角速度計測
装置の回路図である。

【符号の説明】

１ 角速度センサ（外力検出手段） ２ Ａ／Ｄ変換回路 ３，１１，２１ 演算回路 ４，１２，２２ 減算回路 ５ 平滑回路 ６ 判定回路 ７，１５，２５ 被積分値出力回路 ８，１６，２６ 積分回路 ９ 信号出力回路 １３，２３ 第１の平滑回路 １４，２４ 第１の判定回路 １７，２７ 第２の判定回路 １８，２８ 第２の平滑回路 １９，２９ オフセット補正値更新回路 ３１，３１′ 第２の基準範囲設定回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定物に加わる外力を検出信号として
   検出する外力検出手段と、 該外力検出手段から出力される検出信号の検出値よりオ
   フセット補正値を減算する減算手段と、 該減算手段から出力される減算値を平滑化した平均値と
   して出力する平滑手段と、 前記外力検出手段に外力が作用しているか否かを平滑化
   した平均値を用いて判定する判定手段と、 該判定手段によって外力が作用していないと判定したと
   きには零値を被積分値として出力し、外力が作用してい
   ると判定したときには前記減算手段から出力される減算
   値を被積分値として出力する被積分値出力手段と、 該被積分値出力手段から出力される被積分値を積分し、
   積分結果を計測値として出力する積分手段とから構成し
   てなる外力計測装置。
2. 【請求項２】 被測定物に加わる外力を検出信号として
   検出する外力検出手段と、 該外力検出手段から出力される検出信号の検出値よりオ
   フセット補正値を減算する減算手段と、 該減算手段から出力される減算値を平滑化した第１の平
   均値として出力する第１の平滑手段と、 前記外力検出手段に外力が作用しているか否かを前記第
   １の平均値を用いて判定する第１の判定手段と、 該第１の判定手段によって外力が作用していないと判定
   したときには零値を被積分値として出力し、外力が作用
   していると判定したときには前記減算手段から出力され
   る減算値を被積分値として出力する被積分値出力手段
   と、 該被積分値出力手段から出力される被積分値を積分し、
   積分結果を計測値として出力する積分手段と、 前記減算手段によって減算するときのオフセット補正値
   を更新するか否かを前記第１の平均値を用いて判定する
   第２の判定手段と、 該第２の判定手段によってオフセット補正値を更新する
   と判定したときには、前記外力検出手段から出力される
   検出値を平滑化した第２の平均値として出力する第２の
   平滑手段と、 該第２の平滑手段から出力される第２の平均値を前記減
   算手段のオフセット補正値として更新するオフセット補
   正値更新手段とから構成してなる外力計測装置。
3. 【請求項３】 被測定物に加わる外力を検出信号として
   検出する外力検出手段と、 該外力検出手段から出力される検出信号の検出値よりオ
   フセット補正値を減算する減算手段と、 該減算手段から出力される減算値を平滑化した第１の平
   均値として出力する第１の平滑手段と、 前記外力検出手段に外力が作用しているか否かを判定す
   るために、該第１の平滑手段から出力される第１の平均
   値が予め定められた第１の基準範囲内にあるか否かを判
   定する第１の判定手段と、 該第１の判定手段によって第１の平均値が第１の基準範
   囲内にあると判定したときには零値を被積分値として出
   力し、第１の平均値が第１の基準範囲外にあると判定し
   たときには前記減算手段から出力される減算値を被積分
   値として出力する被積分値出力手段と、 該被積分値出力手段から出力される被積分値を積分し、
   積分結果を計測値として出力する積分手段と、 前記減算手段によって減算するときのオフセット補正値
   を更新するか否かを判定するために、前記減算手段から
   出力される減算値が予め定められた第２の基準範囲内に
   あるか否かを判定する第２の判定手段と、 該第２の判定手段によって減算値が第２の基準範囲内に
   あると判定したときには、前記外力検出手段から出力さ
   れる検出値を平滑化した第２の平均値として出力する第
   ２の平滑手段と、 該第２の平滑手段から出力される第２の平均値を前記減
   算手段のオフセット補正値として更新するオフセット補
   正値更新手段とから構成してなる外力計測装置。
4. 【請求項４】 前記第２の判定手段における第２の基準
   範囲は、当該装置の起動時には通常処理時の範囲よりも
   大きく設定してなる請求項３記載の外力計測装置。