JP2014139561A - Angular velocity sensor calibration device and calibration method for the same - Google Patents
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Abstract
【課題】角速度センサの出力バラツキをなくすために、回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正可能にすること。
【解決手段】角度設定回転駆動装置3は、角速度センサ2が搭載された検査台1を所定の角度だけ回転運動させる。出力積算部5は、角度設定回転駆動装置3による回転運動の間に角速度センサ2から出力される値の第1の積算値を出力する。感度補正部7は、出力積算部5による第1の積算値と基準値記憶部6に記憶された基準値とを比較し、この比較結果に基づいて角速度センサ2の感度補正を行う。角速度補正部8は、感度補正部7により補正された感度に基づいて角速度出力を補正して、補正された角速度を出力する。オフセット測定部4は、角速度センサ2のオフセットを測定する。
【選択図】図3To eliminate the output variation of an angular velocity sensor, the output of the angular velocity sensor can be calibrated very easily without using a rotating turntable.
An angle setting rotation drive device 3 rotates an inspection table 1 on which an angular velocity sensor 2 is mounted by a predetermined angle. The output integrating unit 5 outputs a first integrated value of the values output from the angular velocity sensor 2 during the rotational movement by the angle setting rotation driving device 3. The sensitivity correction unit 7 compares the first integrated value by the output integration unit 5 with the reference value stored in the reference value storage unit 6 and corrects the sensitivity of the angular velocity sensor 2 based on the comparison result. The angular velocity correction unit 8 corrects the angular velocity output based on the sensitivity corrected by the sensitivity correction unit 7 and outputs the corrected angular velocity. The offset measuring unit 4 measures the offset of the angular velocity sensor 2.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、角速度センサの校正装置及びその校正方法に関し、より詳細には、角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを正確な角速度で回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正(感度補正)可能にする角速度センサの校正装置及びその校正方法に関する。 The present invention relates to an angular velocity sensor calibration apparatus and a calibration method thereof, and more particularly, without using a turntable that rotates an angular velocity sensor before shipment at an accurate angular velocity in order to eliminate output variation of the angular velocity sensor. The present invention relates to an angular velocity sensor calibration apparatus and a calibration method thereof that can easily calibrate (sensitivity correction) the output of an angular velocity sensor.
従来から、自動車産業や機械産業などでは、運動する物体の加速度や角速度を正確に検出できるセンサの需要が高まっている。一般に、三次元空間内において自由運動をする物体には、任意の向きの加速度及び任意の回転方向の角速度が作用する。このため、この物体の運動を正確に把握するためには、XYZ三次元座標系における各座標軸方向の加速度と各座標軸まわりの角速度とをそれぞれ独立して検出する必要がある。 Conventionally, in the automobile industry, the machine industry, and the like, there is an increasing demand for sensors that can accurately detect the acceleration and angular velocity of a moving object. In general, acceleration in an arbitrary direction and an angular velocity in an arbitrary rotation direction act on an object that freely moves in a three-dimensional space. Therefore, in order to accurately grasp the movement of the object, it is necessary to independently detect the acceleration in each coordinate axis direction and the angular velocity around each coordinate axis in the XYZ three-dimensional coordinate system.
図1は、従来のコリオリ力を利用した一次元角速度センサの基本原理を説明するための斜視図で、特許文献1に記載されている一軸の角速度センサによる角速度の検出原理を説明するための図である。
角柱状の振動子10に対してX,Y,Z軸を定義したXYZ三次元座標系において、振動子10がZ軸を回転軸として角速度ωで回転運動を行っている場合、この振動子10をX軸方向に往復運動させるような振動Uを与えると、Y軸方向にコリオリ力Fが発生する。つまり、振動子10をX軸に沿って振動させた状態で、この振動子10を、Z軸を中心軸として回転させると、Y軸方向にコリオリ力Fが生じることになる。この現象は、フーコーの振り子として古くから知られている力学現象であり、発生するコリオリ力Fは、F=2m・v・ωで表される。ここで、mは振動子10の質量、vは振動子10の振動についての瞬時の速度、ωは振動子10の瞬時の角速度を示している。
FIG. 1 is a perspective view for explaining the basic principle of a conventional one-dimensional angular velocity sensor using Coriolis force, and is a diagram for explaining the principle of angular velocity detection by a uniaxial angular velocity sensor described in
In an XYZ three-dimensional coordinate system in which X, Y, and Z axes are defined with respect to a
この一軸の角速度センサは、上述した現象を利用して角速度ωを検出するものである。つまり、角柱状の振動子10の第1の面には第1の圧電素子11が、この第1の面と直交する第2の面には第2の圧電素子12がそれぞれ取り付けられる。圧電素子11,12としては、ピエゾエレクトリックセラミックからなる板状の素子が用いられている。そして、振動子10に対して振動Uを与えるために圧電素子11が利用され、発生したコリオリ力Fを検出するために圧電素子12が利用される。つまり、圧電素子11に交流電圧を与えると、この圧電素子11は伸縮運動を繰り返してX軸方向に振動する。この振動Uが振動子10に伝達され、振動子10がX軸方向に振動することになる。このように、振動子10に振動Uを与えた状態で、振動子10自身がZ軸を中心軸として角速度ωで回転すると、上述した現象により、Y軸方向にコリオリ力Fが発生する。このコリオリ力Fは、圧電素子12の厚み方向に作用するため、圧電素子12の両面にはコリオリ力Fに比例した電圧Vが発生する。そこで、この電圧Vを測定することにより、角速度ωを検出することが可能になる。
This uniaxial angular velocity sensor detects the angular velocity ω by utilizing the phenomenon described above. That is, the first piezoelectric element 11 is attached to the first surface of the
この種の角速度センサは、出荷前に特定の温度に維持しながら回転させて、その信号特性を角速度検査装置により検査されている。例えば、特許文献2に記載のものは、角速度センサ検査用テーブル装置に関するもので、角速度センサの信号は、周囲の温度によって変動する場合があり、車載品や高精度品については、出荷前にその温度特性を全品検査する必要があるところから、従来、角速度センサの温度特性を検査する場合、恒温槽内に回転プレートを設置して、この回転プレート上に角速度センサを搭載し、この恒温槽内を特定の温度に維持しながら、角速度センサを回転させて信号特性を検査している。
This type of angular velocity sensor is rotated while being maintained at a specific temperature before shipment, and its signal characteristics are inspected by an angular velocity inspection device. For example, the one described in
つまり、正確な角速度で回転するターンテーブル上に角速度センサを搭載し、このターンテーブルを一定角速度で回転させて角速度センサからの出力を測定して校正していた。
しかしながら、この従来の検査装置では、安定した一定角速度が得られるまでに時間を要するため、角速度センサの検査サイクルタイム(例えば、1個あたり5秒〜15秒)を実現するためには、試験基板を大型化し、膨大な数の角速度センサを予めセットして同時に検査する必要があった。この結果、試験基板の設計・製作に多大な費用がかかり、また、膨大な数のソケットにおける角速度センサとのコンタクト性能を常に最適に維持・管理しなければならないという問題があった。また、検査装置の全体も大型化し、恒温槽への試験基板の出し入れ作業に時間を要するという問題があった。
In other words, an angular velocity sensor is mounted on a turntable that rotates at an accurate angular velocity, and the output from the angular velocity sensor is measured and calibrated by rotating the turntable at a constant angular velocity.
However, in this conventional inspection apparatus, since it takes time to obtain a stable constant angular velocity, in order to realize the inspection cycle time (for example, 5 to 15 seconds per one) of the angular velocity sensor, a test substrate is used. It was necessary to set a large number of angular velocity sensors in advance and inspect them at the same time. As a result, there is a problem that the design and production of the test board is very expensive, and the contact performance with the angular velocity sensor in a huge number of sockets must always be maintained and managed optimally. In addition, the entire inspection apparatus is increased in size, and there is a problem that it takes time to take in and out the test substrate to and from the thermostat.
また、角速度センサの信号処理に関しては、例えば、特許文献3には、ジャイロセンサが出力する角速度信号の誤差(センサ取り付けピッチ角、車両ピッチ角、センサの感度誤差などに起因する角速度誤差)を補正する角速度補正装置及びその補正方法が開示されている。
Regarding the signal processing of the angular velocity sensor, for example, in
ところで、角速度センサには通常、製造ばらつきに起因する出力バラツキがあるため、出荷前に角速度センサを校正している。例えば、角速度センサを1秒間にN°の速さで回転させる場面を考える。角速度センサを1秒間にN°の速さで回転させる時の角速度センサの理想的な出力がαであるとすると、角速度センサに製造バラツキがあるので、ある角速度センサは、例えば、0.8αの出力をし、ある角速度センサは、例えば、1.2αの出力をしてしまう。 By the way, the angular velocity sensor usually has output variations caused by manufacturing variations, and therefore the angular velocity sensor is calibrated before shipment. For example, consider a scene in which the angular velocity sensor is rotated at a speed of N ° per second. Assuming that the ideal output of the angular velocity sensor when the angular velocity sensor is rotated at a speed of N ° per second is α, there is a manufacturing variation in the angular velocity sensor. For example, a certain angular velocity sensor outputs 1.2α.
このような角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを校正する。具体的には、0.8αの出力をだしてしまう角速度センサについては、出力を5/4倍に校正(感度補正)し、1.2αの出力をだしてしまう角速度センサについては、出力を4/5倍にするように校正(感度補正)をしている。このような校正は、極めて手間がかかるものである。 In order to eliminate such an output variation of the angular velocity sensor, the angular velocity sensor before shipment is calibrated. Specifically, for an angular velocity sensor that produces an output of 0.8α, the output is calibrated (sensitivity correction) 5/4 times, and for an angular velocity sensor that produces an output of 1.2α, the output is 4 The calibration (sensitivity correction) is performed to make it / 5 times. Such calibration is extremely time consuming.
また、正確な角速度で回転するターンテーブルを用意することは極めて難しく、しかも、ターンテーブルの角速度が一定になるまでの期間が無駄になる。つまり、従来のものでは、角速度センサが設定角速度の遷移部分の期間に出力した信号は破棄されてしまうという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを正確な角速度で回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正(感度補正)可能にする角速度センサの校正装置及びその校正方法を提供することにある。
In addition, it is extremely difficult to prepare a turntable that rotates at an accurate angular velocity, and a period until the angular velocity of the turntable becomes constant is wasted. In other words, the conventional device has a problem that the signal output by the angular velocity sensor during the transition period of the set angular velocity is discarded.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to use a turntable that rotates an angular velocity sensor before shipment at an accurate angular velocity in order to eliminate output variation of the angular velocity sensor. It is another object of the present invention to provide an angular velocity sensor calibration apparatus and a calibration method thereof that can calibrate (sensitivity correction) the output of the angular velocity sensor very easily.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、角速度センサを搭載する検査台と、前記検査台を所定の角度だけ回転運動させる駆動装置と、前記回転運動の間に前記角速度センサから出力される値の第1の積算値を出力する積算部と、前記第1の積算値と記憶部に記憶された基準値とを比較し、該比較結果に基づいて前記角速度センサの感度補正を行う感度補正部と、を備えた角速度センサの校正装置である。
The present invention has been made to achieve such an object. The invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記駆動装置は、前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させ、前記積算部は、前記検査台が前記第1の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第2の積算値と、前記検査台が前記第2の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the drive device rotates the inspection table by a first angle in a predetermined direction, and in a direction opposite to the predetermined direction. The accumulator is rotated by a second angle, and the accumulator is configured to output a second accumulated value of a value output from the angular velocity sensor while the examination table is rotated by the first angle, and the examination table is the second A value based on the difference between the value output from the angular velocity sensor and the third integrated value during the rotation of the angle is output as the first integrated value.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記検査台を前記第1の角度だけ回転させる時間と前記検査台を前記第2の角度だけ回転させる時間とが略等しい。
また、請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載の発明において、前記基準値が、前記第1の角度と前記第2の角度との差分に相当する値である。
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the time for rotating the inspection table by the first angle and the time for rotating the inspection table by the second angle are substantially the same. equal.
In the invention according to
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記角速度センサのオフセットを測定するオフセット測定部を備えている。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1又は5に記載の発明において、前記基準値が、前記所定の角度に相当する値である。
また、請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発明において、前記検査台が、折り畳み回転駆動する。
The invention described in
The invention according to claim 6 is the invention according to
According to a seventh aspect of the invention, in the invention of the sixth aspect, the inspection table is fold-rotated and driven.
また、請求項8に記載の発明は、検査台に角速度センサを搭載する搭載ステップと、前記検査台を所定の角度だけ回転運動させる回転ステップと、前記回転運動の間に前記角速度センサから出力される値の第1の積算値を出力する出力ステップと、前記第1の積算値と基準値とを比較し、該比較結果に基づいて前記角速度センサの感度補正を行う補正ステップと、を有する角速度センサの校正方法である。 The invention according to claim 8 is output from the angular velocity sensor between the mounting step of mounting the angular velocity sensor on the inspection table, the rotation step of rotating the inspection table by a predetermined angle, and the rotational motion. An angular velocity having an output step of outputting a first integrated value of the value to be compared, and a correction step of comparing the first integrated value with a reference value and correcting the sensitivity of the angular velocity sensor based on the comparison result This is a sensor calibration method.
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記回転ステップは、前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させるステップであり、前記出力ステップは、前記検査台が前記第1の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第2の積算値と、前記検査台が前記第2の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである。 The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the rotating step rotates the inspection table in a predetermined direction by a first angle and in a direction opposite to the predetermined direction. A step of rotating by a second angle, and the output step includes a second integrated value of a value output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the first angle, and the inspection table A step of outputting, as the first integrated value, a value based on a difference between a value output from the angular velocity sensor and a third integrated value while rotating by the second angle;
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の発明において、前記検査台を前記第1の角度だけ回転させる時間と前記検査台を前記第2の角度だけ回転させる時間とが略等しい。
また、請求項11に記載の発明は、請求項9又は10に記載の発明において、前記基準値が、前記第1の角度と前記第2の角度との差分に相当する値である。
The invention according to
According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the ninth or tenth aspect, the reference value is a value corresponding to a difference between the first angle and the second angle.
また、請求項12に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記基準値が、前記所定の角度に相当する値である。
また、請求項13に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記基準値が、基準となる角速度センサを前記検査台で前記所定の角度だけ回転運動させた時の、前記所定の角度だけ回転する間に前記基準となる角速度センサが出力した出力値の積算値に基づく値である。
The invention according to
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the eighth aspect, the reference value is obtained by rotating the reference angular velocity sensor by the predetermined angle on the inspection table. It is a value based on an integrated value of output values output from the reference angular velocity sensor while rotating by an angle.
また、請求項14に記載の発明は、請求項12又は13に記載の発明において、前記角速度センサのオフセットを測定する測定ステップを有し、前記出力ステップは、前記所定の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の積算値と、前記所定の角度だけ回転する間に出力される前記角速度センサのオフセットの積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである。
The invention described in
また、請求項15に記載の発明は、請求項12又は13記載の発明において、前記角速度センサのオフセットを測定する測定ステップと、前記角速度センサの出力から前記角速度センサのオフセットを取り除くように前記角速度センサの出力補正をする出力補正ステップとを有し、前記出力ステップは、所定の角度だけ回転する間に出力補正をされた前記角速度センサから出力される値の積算値に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである。
The invention according to
また、請求項16に記載の発明は、請求項15に記載の発明において、前記回転ステップは、前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させるステップであり、前記出力ステップは、前記検査台を前記第1の角度だけ回転させる間に前記角速度センサから出力される値を積算する第1の積算ステップと、前記角速度センサの出力を反転させる反転ステップと、前記検査台を前記第2の角度だけ回転させる間に前記出力が反転された前記角速度センサから出力される値を積算する第2の積算ステップと、を有し、前記出力ステップは、前記第1の積算ステップによって得られる積算値と前記第2の積算ステップによって得られる積算値との和に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである。
Further, in the invention described in claim 16, in the invention described in
また、請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の発明において、前記検査台を前記第1の角度だけ回転させる時間と前記検査台を前記第2の角度だけ回転させる時間とが略等しい。
また、請求項18に記載の発明は、請求項16又は17に記載の発明において、前記基準値は、前記第1の角度と前記第2の角度の和の角度に相当する値である。
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the invention of the sixteenth aspect, a time for rotating the inspection table by the first angle and a time for rotating the inspection table by the second angle are approximately. equal.
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the invention according to the sixteenth or seventeenth aspect, the reference value is a value corresponding to the sum of the first angle and the second angle.
また、請求項19に記載の発明は、請求項8に記載の発明において、前記回転ステップが、前記検査台を前記所定の角度だけ回転させる時間をT1、前記検査台を前記所定の角度だけ回転させる間の、前記検査台が略一定の角速度で回転している時間をT2としたときに、T2/T1が0.7以下となるように前記検査台を前記所定の角度だけ回転させるステップである。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the invention according to the eighth aspect, the rotating step rotates the inspection table by the predetermined angle T1, and rotates the inspection table by the predetermined angle. In the step of rotating the inspection table by the predetermined angle so that T2 / T1 is 0.7 or less, where T2 is the time during which the inspection table is rotating at a substantially constant angular velocity. is there.
本発明によれば、角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを正確な角速度で回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正(感度補正)可能にする角速度センサの校正装置及びその校正方法を実現することができる。
また、設定角速度の遷移部分の期間の出力も使用することができるので、S/N比が向上する。さらに、角速度センサが出力する信号の積分、つまり、角度を用いて校正するため、(角速度測定ではなく)角度測定に使用する角速度センサを高精度で校正することが可能となる。
According to the present invention, in order to eliminate the output variation of the angular velocity sensor, the angular velocity sensor output can be calibrated (sensitivity correction) very easily without using a turntable that rotates the angular velocity sensor before shipment at an accurate angular velocity. The angular velocity sensor calibration apparatus and the calibration method thereof can be realized.
Further, since the output during the transition portion of the set angular velocity can also be used, the S / N ratio is improved. Furthermore, since the signal output from the angular velocity sensor is integrated, that is, the angle is used for calibration, the angular velocity sensor used for angle measurement (not angular velocity measurement) can be calibrated with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の各実施例について説明する。
まず、本発明の各実施例の説明に先立って、出荷前の角速度センサの校正(感度補正)を回転する従来のターンテーブルを用いた角速度設定回転駆動方式によらずに行う校正方法、つまり、角度設定回転駆動方式を用いた校正方法について以下に説明する。なお、角速度設定回転駆動とは、回転軸に対して設定された一定角速度での円運動をする回転駆動方式で、角度設定回転駆動方式とは、回転軸に対して設定された角度分だけ円運動をする回転駆動方式を意味している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, prior to the description of each embodiment of the present invention, a calibration method that is performed without using an angular velocity setting rotational drive method using a conventional turntable that rotates calibration (sensitivity correction) of an angular velocity sensor before shipment, that is, A calibration method using the angle setting rotation drive system will be described below. The angular velocity setting rotational drive is a rotational driving method that performs a circular motion at a constant angular velocity set with respect to the rotation axis. The angle setting rotational driving method is a circle corresponding to the angle set for the rotational axis. It means a rotational drive system that moves.
図2(a),(b)は、角度設定回転駆動方式による角速度センサの検査方法を説明するための図で、図2(a)は検査方法を示す図で、図2(b)は検査結果の波形図を示している。図2(a)に示すように、平板の検査台1に搭載された角速度センサ2を、回転軸1aを中心にして設定角度分だけ回転させる。つまり、検査台1の回転軸をA方向(0度から180度)に回転し、その後にB方向(180度から0度)に戻し回転する。このように回転された角速度センサによる出力は、図2(b)に示すように、上向きの矩形波と下向きの矩形波が生じる。
2 (a) and 2 (b) are diagrams for explaining an inspection method of an angular velocity sensor by an angle setting rotation drive method, FIG. 2 (a) is a diagram showing the inspection method, and FIG. 2 (b) is an inspection. The waveform diagram of the result is shown. As shown in FIG. 2A, the
図3は、本発明に係る角速度センサの校正装置を説明するための構成図である。図中符号3は角度設定回転駆動装置、4はオフセット測定部、5は出力積算部(積分処理部)、6は基準値記憶部、7は感度補正部、8は角速度補正部を示している。
本発明の角速度センサの校正装置は、検査台1の回転運動による角速度出力の感度補正を行う角速度センサの校正装置である。検査台1に角速度センサ2が搭載される。また、角度設定回転駆動装置3は、検査台1を所定の角度だけ回転運動させるものである。また、出力積算部(積分処理部)5は、角度設定回転駆動装置3による回転運動の間に角速度センサ2から出力される値の第1の積算値を出力するものである。
FIG. 3 is a block diagram for explaining a calibration device for an angular velocity sensor according to the present invention. In the figure,
The angular velocity sensor calibration apparatus of the present invention is an angular velocity sensor calibration apparatus that corrects the sensitivity of angular velocity output due to the rotational motion of the examination table 1. An
また、感度補正部7は、出力積算部5による第1の積算値と基準値記憶部6に記憶された基準値とを比較し、この比較結果に基づいて角速度センサ2の出力の感度補正を行うものである。また、角速度補正部8は、感度補正部7により補正された感度に基づいて角速度出力を補正して、補正された角速度を出力するものである。また、オフセット測定部4が、角速度センサ2のオフセットを測定するものである。
The
また、駆動装置3は、検査台1を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させ、積算部5は、検査台1が第1の角度だけ回転する間に角速度センサから出力される値の第2の積算値と、検査台1が第2の角度だけ回転する間に角速度センサ2から出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を第1の積算値として出力するものである。
The driving
また、検査台1を第1の角度だけ回転させる時間と検査台1を第2の角度だけ回転させる時間とが略等しい。また、基準値が、第1の角度と第2の角度との差分に相当する値である。
なお、検査台1を上述のように正負に回転させる構成は必須ではないが、検査台1を正負に回転させる構成にすれば、角速度センサ2が出力する信号を伝送するケーブルを検査台1が備える構成である場合、ケーブルが検査台1に絡まないようにすることができる。
The time for rotating the inspection table 1 by the first angle is substantially equal to the time for rotating the inspection table 1 by the second angle. Further, the reference value is a value corresponding to the difference between the first angle and the second angle.
In addition, although the structure which rotates the inspection table 1 positively / negatively as mentioned above is not essential, if the structure which rotates the inspection table 1 positively / negatively, the inspection table 1 will connect the cable which transmits the signal which the
また、基準値は、所定の角度に相当する値である。また、検査台1は、回転駆動するものである。さらに、検査台1は、折り畳み回転駆動するものであってもよい。この折り畳み回転駆動により、0度→180度→90度のようにして、必ずしも回転後に原位置に戻す必要ななく、角速度センサの搭載されている検査台の部分をまず180度回転した後に、90度に戻し回転して出力を得ることもできる。 The reference value is a value corresponding to a predetermined angle. The inspection table 1 is rotationally driven. Furthermore, the inspection table 1 may be folded and rotated. By this folding rotation drive, it is not always necessary to return to the original position after the rotation, such as 0 degrees → 180 degrees → 90 degrees, and after the portion of the inspection table on which the angular velocity sensor is mounted is first rotated 180 degrees, The output can be obtained by rotating back to the degree.
このような構成により、角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを正確な角速度で回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正(感度補正)可能にする角速度センサの校正装置を実現することができる。
図4は、本発明に係る角速度センサの校正方法を説明するための図で、図2に示した角度設定回転駆動方式による角速度センサの検査方法により発生した矩形波を積分処理により本発明の校正方法に用いる台形波にしたものである。
With this configuration, the output of the angular velocity sensor can be calibrated (sensitivity correction) very easily without using a turntable that rotates the angular velocity sensor before shipment at an accurate angular velocity in order to eliminate the output variation of the angular velocity sensor. An angular velocity sensor calibration device can be realized.
FIG. 4 is a diagram for explaining the calibration method of the angular velocity sensor according to the present invention. The rectangular wave generated by the angular velocity sensor inspection method by the angle setting rotation driving method shown in FIG. It is a trapezoidal wave used in the method.
上段が図2に示した上下運動回転駆動方式による角速度センサの検査方法により発生した矩形波で、下段がその矩形波を積分処理により本発明の校正方法に用いる台形波である。上段に示すように、Vを角速度センサの出力、Sを感度、Ωdcを角速度定数とすると、V=S・Ωdcの関係がある。したがって、S=V/Ωdcとなる。これに対して、本発明は、∫Vdt=∫S・Ωdtの関係から、
S=∫Vdt/∫Ωdt=∫Vdt/θ0≒ΣVΔt/θ0 ・・・(1)
となる。なお、θ0は角度変化(angle variation)を示している。
The upper row is a rectangular wave generated by the inspection method of the angular velocity sensor by the vertical motion rotation drive system shown in FIG. 2, and the lower row is a trapezoidal wave used in the calibration method of the present invention by integrating the rectangular wave. As shown in the upper part, when V is the output of the angular velocity sensor, S is the sensitivity, and Ωdc is the angular velocity constant, there is a relationship of V = S · Ωdc. Therefore, S = V / Ωdc. On the other hand, in the present invention, from the relationship of ∫Vdt = ∫S · Ωdt,
S = ∫Vdt / ∫Ωdt = ∫Vdt / θ0≈ΣVΔt / θ0 (1)
It becomes. Note that θ0 indicates an angle variation.
図5(a),(b)は、低速度回転と高速度回転における感度誤差を説明するための図で、図5(a)が低速度回転の場合、図5(b)が高速度回転の場合を示している。図5(a)に示す低速度回転の場合には、S(感度)は14.184(LSB/dps)で、感度誤差は1.3%である。これに対して、図5(b)に示す高速度回転の場合には、S(感度)は14.170(LSB/dps)で、感度誤差は1.4%で、予想検査時間は7.2secである。従来が12secであったから検査時間が短縮されていることが分かる。 FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams for explaining the sensitivity error between low-speed rotation and high-speed rotation. FIG. 5 (b) shows high-speed rotation when FIG. 5 (a) shows low-speed rotation. Shows the case. In the case of the low-speed rotation shown in FIG. 5A, S (sensitivity) is 14.184 (LSB / dps), and the sensitivity error is 1.3%. On the other hand, in the case of the high speed rotation shown in FIG. 5B, S (sensitivity) is 14.170 (LSB / dps), the sensitivity error is 1.4%, and the expected inspection time is 7. 2 sec. It can be seen that the inspection time is shortened because the conventional time is 12 sec.
図6(a),(b)は、図5(b)に示した高速度回転における感度誤差を説明するための図で、図6(a)は図4に示した図で、図6(b)は感度誤差を伴う角速度出力を示している。
図4に示したように、図6(a)の上段が図2に示した角速度設定回転駆動方式による角速度センサの検査方法により発生した矩形波で、下段がその矩形波を積分処理により本発明の校正方法に用いる台形波である。この場合の角速度出力は、図6(a)の上段に示すように角速度が急速に増加し短時間で回転を行う場合、角速度センサの応答速度が有限であるため、図6(b)上段に示すように鈍った矩形波となる。この鈍った矩形波を積分すると図6(b)下段に示すように、本来の積分値に比較して小さな積分値しか得られず、この結果感度誤差が生じる。
6A and 6B are diagrams for explaining the sensitivity error in the high-speed rotation shown in FIG. 5B, and FIG. 6A is the diagram shown in FIG. b) shows an angular velocity output with a sensitivity error.
As shown in FIG. 4, the upper stage of FIG. 6 (a) is a rectangular wave generated by the angular velocity sensor inspection method using the angular velocity setting rotational drive system shown in FIG. This is a trapezoidal wave used in the calibration method. The angular velocity output in this case is as shown in the upper part of FIG. 6B because the angular velocity sensor response speed is finite when the angular velocity rapidly increases and rotates in a short time as shown in the upper part of FIG. 6A. As shown, it becomes a dull rectangular wave. When this blunt rectangular wave is integrated, as shown in the lower part of FIG. 6B, only an integrated value smaller than the original integrated value can be obtained, resulting in a sensitivity error.
図7は、本発明に係る角速度センサの校正方法の実施例1を説明するためのフローチャートを示す図である。本実施例1の角速度センサの校正方法は、検査台の回転運動による角速度出力の感度補正を行う角速度センサの校正方法である。
本実施例1においては、まず、検査台1に角速度センサを搭載する(ステップS1)。次に、検査台1を所定の角度だけ回転運動させる(ステップS2)。次に、回転運動の間に角速度センサ2から出力される値の第1の積算値を出力する(ステップS3)。次に、第1の積算値と基準値とを比較し、この比較結果に基づいて角速度センサ2の感度補正を行う(ステップS4)。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the first embodiment of the calibration method of the angular velocity sensor according to the present invention. The calibration method of the angular velocity sensor of the first embodiment is a calibration method of the angular velocity sensor that performs sensitivity correction of the angular velocity output by the rotational motion of the examination table.
In the first embodiment, first, an angular velocity sensor is mounted on the inspection table 1 (step S1). Next, the inspection table 1 is rotated by a predetermined angle (step S2). Next, the first integrated value of the value output from the
また、回転ステップは、検査台1を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させるステップであり、出力ステップは、検査台1が第1の角度だけ回転する間に角速度センサ2から出力される値の第2の積算値と、検査台1が第2の角度だけ回転する間に角速度センサ2から出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を第1の積算値として出力するステップである。
The rotation step is a step of rotating the inspection table 1 by a first angle in a predetermined direction and rotating the inspection table 1 by a second angle in a direction opposite to the predetermined direction. A second integrated value of a value output from the
また、検査台1を第1の角度だけ回転させる時間と検査台1を第2の角度だけ回転させる時間とが略等しい。また、基準値が、第1の角度と第2の角度との差分に相当する値である。
検査台1を上述のように正負に回転させる構成は必須ではないが、検査台1を正負に回転させる構成にすれば、角速度センサ2が出力する信号を伝送するケーブルを検査台1が備える構成である場合、ケーブルが検査台1に絡まないようにすることができる。
The time for rotating the inspection table 1 by the first angle is substantially equal to the time for rotating the inspection table 1 by the second angle. Further, the reference value is a value corresponding to the difference between the first angle and the second angle.
The configuration for rotating the inspection table 1 positively or negatively as described above is not essential, but if the configuration for rotating the inspection table 1 positively or negatively is provided, the inspection table 1 includes a cable for transmitting a signal output from the
なお、基準値とは、例えば、検査台1を回転運動させる角度で、所定の角度に相当する値である。つまり、検査台1を回転運動させる角度を180°に設定し、この所定の角度だけ回転する間に角速度センサ2から出力される値を積算した値が角度で175°に相当する値であるとすると、この場合には、角速度センサ2の出力を(180°/175°)倍する校正することになる。
The reference value is, for example, an angle for rotating the inspection table 1 and is a value corresponding to a predetermined angle. That is, the angle at which the inspection table 1 is rotated is set to 180 °, and the value obtained by integrating the values output from the
また、基準値は、基準となる角速度センサ2を検査台1で所定の角度だけ回転運動させた時の、所定の角度だけ回転する間に基準となる角速度センサ2が出力した出力値の積算値に基づく値である。これは、基準となる角速度センサ2を検査台で所定の角度だけ回転させた時の、所定の角度だけ回転する間に基準となる角速度センサ2が出力した出力値の積算値を用いる方法である。
The reference value is the integrated value of the output values output by the reference
つまり、検査台を回転させる角度(所定の角度)を180°に設定し、基準となる角速度センサ(レファレンスとなる角速度センサ)を検査台に載せて回転させ、所定の角度だけ回転する間に基準となる角速度センサが出力した出力値の積算値が178°に相当する値であり、レファレンスとなる角速度センサとは他の角速度センサを検査台に載せて回転させ、所定の角度だけ回転する間に他の角速度センサが出力した出力値の積算値が170°に相当する値であるとすると、この場合には、他の角速度センサの出力を(178°/170°)倍する校正する。 That is, the angle at which the examination table is rotated (predetermined angle) is set to 180 °, and the reference angular velocity sensor (reference angular velocity sensor) is placed on the examination table and rotated. The integrated value of the output values output by the angular velocity sensor is a value corresponding to 178 °, and the reference angular velocity sensor is a state in which another angular velocity sensor is placed on the examination table and rotated and rotated by a predetermined angle. Assuming that the integrated value of the output values output by other angular velocity sensors is a value corresponding to 170 °, in this case, calibration is performed by multiplying the output of the other angular velocity sensor by (178 ° / 170 °).
このような角速度センサの校正方法によれば、以下のような効果が得られる。
(1)積分処理を行っているので、高SNで校正時間を短縮できる。(2)設定角速度の遷移部分も信号として使用可能であるあり、一定角速度を必要としない。(3)角速度の設定よりも角度設定の方が容易である。(4)角度精度が得られる。
つまり、角速度センサの出力バラツキをなくすために、出荷前の角速度センサを正確な角速度で回転するターンテーブルを用いることなく、極めて簡易に角速度センサの出力を校正(感度補正)可能にする角速度センサの校正方法を実現することができる。
According to such a calibration method of the angular velocity sensor, the following effects can be obtained.
(1) Since the integration process is performed, the calibration time can be shortened with a high SN. (2) The transition portion of the set angular velocity can also be used as a signal, and does not require a constant angular velocity. (3) It is easier to set the angle than to set the angular velocity. (4) Angular accuracy is obtained.
In other words, in order to eliminate the output variation of the angular velocity sensor, the angular velocity sensor output can be calibrated (sensitivity correction) very easily without using a turntable that rotates the angular velocity sensor before shipment at an accurate angular velocity. A calibration method can be realized.
図8(a),(b)は、本発明の角速度センサの校正方法による効果を説明するための図で、図8(a)は、図2に示した角度設定回転駆動方式による角速度センサの検査方法により発生した矩形波で、一定角速度の区間が長い場合を示している。図8(b)は、一定角速度区間が全くない場合を示している。本発明においては、図8(b)で示すような角速波形を用いても精度良く感度の校正を行うことができる。 FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the effect of the angular velocity sensor calibration method of the present invention, and FIG. 8A shows the angular velocity sensor of the angular setting rotational drive system shown in FIG. A rectangular wave generated by the inspection method is shown when the section of constant angular velocity is long. FIG. 8B shows a case where there is no constant angular velocity section. In the present invention, the sensitivity can be calibrated with high accuracy even using an angular velocity waveform as shown in FIG.
上述した式(1)を用いているので、もしも、内部クロックの周期Δtが一定方向にずれた状態で(例えば、90%)感度Sを求めた場合、角速度の感度としては誤差が生じる。しかし、実際のアプリケーションにおいて多く使用され重要とされるのは、角速度センサ出力を積分して得られる角度である。出荷前校正時に用いたのと同じΔtを用いて角速度センサ出力を積分して角度を求めれば、Δtに起因する誤差はキャンセルされ角度に誤差は生じない。また、角速度ではなく、角度を設定して校正を行っているため、角度に対する校正精度が高い。 Since the equation (1) described above is used, if the sensitivity S is obtained in a state where the internal clock cycle Δt is shifted in a certain direction (for example, 90%), an error occurs in the sensitivity of the angular velocity. However, what is often used and important in actual applications is an angle obtained by integrating the angular velocity sensor output. If the angle is obtained by integrating the angular velocity sensor output using the same Δt used at the time of calibration before shipment, the error caused by Δt is canceled and no error occurs in the angle. In addition, since the calibration is performed by setting the angle instead of the angular velocity, the calibration accuracy with respect to the angle is high.
しかしながら、オフセットの問題がある。積分処理を実行する際にはこのオフセットを除去する必要がある。つまり、上述したステップ4において、出力積算値とオフセット値の差分を基準値と比較する必要がある。
検査台を正の角度である+α°だけ回転させたとき、角速度センサの出力の積算値は+α°になるはずである。しかしながら、角速度センサのオフセットが生じていると角速度センサが出力した出力値の積算値は+α°にならない。具体的には、角速度センサの信号成分をa、角速度センサのオフセットの値をb、検査台を正の角度である+α°だけ回転させるまでにかかった時間をTとすると、角速度センサが出力した出力値の積算値はα+b×Tになってしまう。そのため、このオフセットの値を考慮しないと正しい校正ができない。
However, there is an offset problem. It is necessary to remove this offset when executing the integration process. That is, in
When the inspection table is rotated by + α ° which is a positive angle, the integrated value of the output of the angular velocity sensor should be + α °. However, when the angular velocity sensor is offset, the integrated value of the output values output from the angular velocity sensor does not become + α °. Specifically, when the signal component of the angular velocity sensor is a, the offset value of the angular velocity sensor is b, and the time taken to rotate the inspection table by a positive angle + α ° is T, the angular velocity sensor outputs. The integrated value of the output value is α + b × T. Therefore, correct calibration cannot be performed unless the offset value is taken into consideration.
図9は、オフセットの除去の必要性を説明するための図である。上段に示した矩形波にはオフセットが含まれている。これを積分処理すると多段のような波形になる。つまり、歪んだ傾いた台形波になってしまう。
図10は、図9に示したオフセットの問題を解決するための実施例2(第1の方法)を説明するための図である。事前にオフセットを測っておいて、図10の左側に示すようなオフセットを含む矩形波からこのオフセットを除去すると、図10の右側上段に示すようなオフセットを含まない矩形波になる。この矩形波を積分処理すると、図10の右側下段に示すような台形波が得られる。本実施例2は、角速度センサのオフセット成分を事前に測定しておく校正方法である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the necessity of removing the offset. The rectangular wave shown in the upper part includes an offset. When this is integrated, a multistage waveform is obtained. That is, it becomes a distorted tilted trapezoidal wave.
FIG. 10 is a diagram for explaining a second embodiment (first method) for solving the offset problem shown in FIG. 9. If the offset is measured in advance and this offset is removed from the rectangular wave including the offset as shown on the left side of FIG. 10, the rectangular wave does not include the offset as shown in the upper right side of FIG. When this rectangular wave is integrated, a trapezoidal wave as shown in the lower right part of FIG. 10 is obtained. The second embodiment is a calibration method in which the offset component of the angular velocity sensor is measured in advance.
図11は、本発明に係る角速度センサの校正方法の実施例2を説明するためのフローチャートを示す図である。
本実施例2においては、まず、検査台1に角速度センサを搭載する(ステップS11)。次に、角速度センサ2のオフセットを測定する(ステップS12)。次に、検査台1を所定の角度だけ回転運動させる(ステップS13)。次に、所定の角度だけ回転する間に角速度センサ2から出力される値の積算値と、所定の角度だけ回転する間に出力される角速度センサ2のオフセットの積算値との差分に基づく値を第1の積算値として出力する(ステップS14)。次に、第1の積算値と基準値とを比較し、この比較結果に基づいて角速度センサの感度補正を行う(ステップS15)。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the second embodiment of the calibration method of the angular velocity sensor according to the present invention.
In the second embodiment, first, an angular velocity sensor is mounted on the inspection table 1 (step S11). Next, the offset of the
角速度センサ2の信号成分をa、角速度センサ2のオフセット成分をb、所定の角度だけ回転する時間をTとすると、オフセット成分を持つ角速度センサ2の出力はa+b、オフセット成分を持つ角速度センサ2から出力される値を積算した値は∫0 T(a+b)dt、求めたい値は∫0 T(a)dtとなる。
つまり、事前に角速度センサ2のオフセット成分bを測定しておき、オフセット成分を持つ角速度センサ2の出力a+bから事前に測定したオフセット成分bを引いて、その差分(つまりa)を時間Tで積分するという方法で正しい角速度センサ2の出力積算値(∫0 T(a)dt)を演算する。
Assuming that the signal component of the
That is, the offset component b of the
図12は、本発明に係る角速度センサの校正方法の実施例2の変形例を説明するためのフローチャートを示す図である。本実施例2の変形例も、角速度センサのオフセット成分を事前に測定しておく校正方法である。
本実施例2の変形例においては、まず、検査台1に角速度センサを搭載する(ステップS21)。次に、角速度センサ2のオフセットを測定する(ステップS22)。次に、検査台1を所定の角度だけ回転運動させる(ステップS23)。次に、角速度センサ2の出力から角速度センサ2のオフセットを取り除くように角速度センサ2の出力補正をする(ステップS24)。次に、回転運動の間に出力補正をされた角速度センサ2から出力される値の積分値に基づく値を角速度センサ2の第1の積算値として出力する(ステップS25)。次に、第1の積算値と基準値とを比較し、この比較結果に基づいて角速度センサ2の感度補正を行う(ステップS26)。
FIG. 12 is a flowchart for explaining a modification of the second embodiment of the calibration method of the angular velocity sensor according to the present invention. The modification of the second embodiment is also a calibration method in which the offset component of the angular velocity sensor is measured in advance.
In the modification of the second embodiment, first, an angular velocity sensor is mounted on the inspection table 1 (step S21). Next, the offset of the
このように事前に角速度センサ2のオフセット成分bを測定しておき、オフセット成分を持つ角速度センサ2から出力される値を積算した値(∫0 T(a+b)dt)からオフセット成分の積算値(∫0 T(b)dt)を引くことで正しい角速度センサ2の出力積算値(∫0 T(a)dt)を演算する。
In this way, the offset component b of the
図13は、図9に示したオフセットの問題を解決するための実施例3(第2の方法)を説明するための図である。図10に示した実施例2が事前にオフセットを測っておくのに対して、本実施例3においては、角速度センサのオフセット成分を事前に計測しておかなくても正確な角速度センサの出力積算値を演算することを可能にしている。
図13の上段に示すように、オフセットを含む矩形波からこのオフセットを除去すると、オフセットを含まない矩形波になる。この矩形波を図13の下段に示すような積分処理すると、図13の下段に示すような波形が得られる。
FIG. 13 is a diagram for explaining a third embodiment (second method) for solving the problem of the offset illustrated in FIG. 9. The second embodiment shown in FIG. 10 measures the offset in advance, but in the third embodiment, the output of the angular velocity sensor can be accurately integrated even if the offset component of the angular velocity sensor is not measured in advance. The value can be calculated.
As shown in the upper part of FIG. 13, when this offset is removed from a rectangular wave including an offset, a rectangular wave including no offset is obtained. When this rectangular wave is integrated as shown in the lower part of FIG. 13, a waveform shown in the lower part of FIG. 13 is obtained.
検査台を所定の角度だけ回転運動させるステップが、検査台を正の角度である第1の角度+α°だけ回転させ、その後、負の角度である第2の角度−β°だけ回転させるステップで、回転運動の間に角速度センサの出力積算値を演算するステップが、第1の角度+α°だけ回転する間に角速度センサから出力される値を積算した値の絶対値と、第2の角度−β°だけ回転する間に角速度センサから出力される値を積算した値の絶対値との和に基づく値を角速度センサの出力積算値として積分処理して演算する。つまり、回転運動の間に角速度センサから出力される値の第1の積算値を出力するステップは、検査台が第1の角度+α°だけ回転する間に角速度センサから出力される値の第2の積算値と、検査台が第2の角度−β°だけ回転する間に角速度センサから出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を第1の積算値として出力するステップである。 The step of rotating the examination table by a predetermined angle is a step of rotating the examination table by a first angle that is a positive angle + α °, and then rotating it by a second angle that is a negative angle -β °. The step of calculating the output integrated value of the angular velocity sensor during the rotational motion includes the absolute value of the value obtained by integrating the values output from the angular velocity sensor while rotating by the first angle + α °, and the second angle − A value based on a sum of absolute values of values output from the angular velocity sensor while rotating by β ° is integrated and calculated as an integrated output value of the angular velocity sensor. That is, the step of outputting the first integrated value of the value output from the angular velocity sensor during the rotational movement is the second of the values output from the angular velocity sensor while the examination table rotates by the first angle + α °. And a step of outputting a value based on a difference between the integrated value of the first and the third integrated value of the value output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the second angle −β ° as the first integrated value. is there.
また、検査台を第1の角度+α°だけ回転させる時間と検査台を第2の角度−β°だけ回転させる時間とが略等しい。また、基準値は、第1の角度と第2の角度の和α°+β°の角度に相当する値である。
つまり、検査台を正の角度である+α°だけ回転させるのにかかる時間をT、検査台を負の角度である−β°だけ回転させるのにかかる時間をTとした時に、回転台を正の角度である+α°だけ回転させる間にオフセット成分を持つ角速度センサから出力される値を積算した値は、α+(b×T)になる。検査台を負の角度である−β°だけ回転させる間にオフセット成分を持つ角速度センサから出力される値を積算した値は、−β+(b×T)になる。
Further, the time for rotating the inspection table by the first angle + α ° is substantially equal to the time for rotating the inspection table by the second angle −β °. The reference value is a value corresponding to an angle of the sum α ° + β ° of the first angle and the second angle.
That is, when the time required to rotate the inspection table by + α ° which is a positive angle is T and the time required to rotate the inspection table by −β ° which is a negative angle is T, the rotation table is positive. A value obtained by integrating the values output from the angular velocity sensor having an offset component while rotating by + α ° which is the angle of α is α + (b × T). A value obtained by integrating the values output from the angular velocity sensor having an offset component while rotating the inspection table by −β ° which is a negative angle is −β + (b × T).
したがって、+α°角度だけ回転する間に角速度センサから出力される値を積算した値と、−β°角度だけ回転する間に角速度センサから出力される値を積算した値との差分は、(α+(b×T))−(−β+(b×T))=α+βになり、オフセット成分を消去することができる。なお。αとβは同じ値であっても良いし、違う値であってもよい。さらに、本例では、積算値の差分をとる構成であり、オフセットの積算値がキャンセルされるため、オフセットの測定が不要であるという効果を奏する。 Accordingly, the difference between the value obtained by integrating the values output from the angular velocity sensor while rotating by the + α ° angle and the value obtained by integrating the values output from the angular velocity sensor while rotating by the −β ° angle is (α + (B × T)) − (− β + (b × T)) = α + β, and the offset component can be eliminated. Note that. α and β may be the same value or different values. Further, in this example, the difference between the integrated values is taken, and since the integrated value of the offset is canceled, there is an effect that the offset measurement is unnecessary.
図14は、図9に示したオフセットの問題を解決するための実施例4(第3の方法)を説明するための図である。上述した本実施例3と同様に、角速度センサのオフセット成分を事前に計測しておかなくても正確な角速度センサ出力積算値を演算することを可能にしている。上述した実施例3が、積算値の差分を用いているのに対して、本実施例4では、角速度センサから出力される値を反転している。 FIG. 14 is a diagram for explaining a fourth embodiment (third method) for solving the offset problem shown in FIG. 9. Similar to the third embodiment described above, an accurate angular velocity sensor output integrated value can be calculated without measuring the offset component of the angular velocity sensor in advance. While the third embodiment described above uses the difference between the integrated values, in the fourth embodiment, the value output from the angular velocity sensor is inverted.
検査台を所定の角度だけ回転運動させるステップは、検査台を正の角度である第1の角度+α°だけ回転させ、その後、負の角度である第2の角度−β°だけ回転させるステップである。
さらに、回転運動の間に角速度センサの第1の積算値を出力するステップは、検査台を第1の角度+α°だけ回転させる間に角速度センサから出力される値を積算する第1の積算ステップと、角速度センサの出力を反転させるステップと、検査台を第2の角度−β°だけ回転させる間に出力が反転された角速度センサから出力される値を積算する第2の積算ステップと、オフセットを取り除くように角速度センサの出力補正をするステップで得られる積算値と角速度センサから出力される第2の積算ステップで得られる積算値との和に基づく値を角速度センサの第1の積算値として出力するステップとを有している。
The step of rotating the examination table by a predetermined angle is a step of rotating the examination table by a first angle that is a positive angle + α °, and then rotating it by a second angle that is a negative angle -β °. is there.
Further, the step of outputting the first integrated value of the angular velocity sensor during the rotational movement is a first integrating step of integrating the value output from the angular velocity sensor while rotating the inspection table by the first angle + α °. And a step of inverting the output of the angular velocity sensor, a second integration step of integrating the values output from the angular velocity sensor whose output is inverted while the inspection table is rotated by the second angle -β °, and an offset As a first integrated value of the angular velocity sensor, a value based on the sum of the integrated value obtained in the step of correcting the output of the angular velocity sensor so as to eliminate the angular velocity and the integrated value obtained in the second integrating step output from the angular velocity sensor. A step of outputting.
また、検査台を第1の角度+α°だけ回転させる時間と検査台を第2の角度−β°だけ回転させる時間とが略等しい。また、基準値は、第1の角度と第2の角度の和α°+β°の角度に相当する値である。
また、検査台を所定の角度だけ回転運動させるステップは、検査台を所定の角度だけ回転させる時間をT1、検査台を所定の角度だけ回転させる間の、検査台が略一定で回転している時間をT2とした時に、T2/T1が0.7以下となるように検査台を所定の角度だけ回転させるステップであってもよい。このようにすることで、検査台の精密な制御が不要になり、角速度制御があまり精密ではない検査台を使用することができる。ここで、検査台が略一定の角速度で回転している時間とは、検査台を所定の角速度で回転するように検査台を設定した時の、その設定した角速度の±6%の角速度で回転している時間を指すものとする。つまり、検査台を毎秒M度で回転するように設定した時の、毎秒(0.94M)度〜毎秒(1.06M)度の角速度で回転している時間を指すものとする。T2/T1が小さいほど検査台の精密な制御が不要になり、角速度制御があまり精密ではない検査台を使用することができるため好ましい。T2/T1は0.6以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましく、0.3以下であることが更に好ましく、0であることが特に好ましい。
Further, the time for rotating the inspection table by the first angle + α ° is substantially equal to the time for rotating the inspection table by the second angle −β °. The reference value is a value corresponding to an angle of the sum α ° + β ° of the first angle and the second angle.
In the step of rotating the inspection table by a predetermined angle, the time for rotating the inspection table by the predetermined angle is T1, and the inspection table is rotating substantially constant while the inspection table is rotated by the predetermined angle. When the time is T2, the step of rotating the examination table by a predetermined angle so that T2 / T1 is 0.7 or less may be performed. This eliminates the need for precise control of the inspection table and allows the use of an inspection table with less precise angular velocity control. Here, the time during which the examination table is rotated at a substantially constant angular velocity is the angular velocity that is ± 6% of the set angular velocity when the examination table is set to rotate the examination table at a predetermined angular velocity. Refers to the time of day. That is, when the inspection table is set to rotate at M degrees per second, the time during which the inspection table is rotated at an angular velocity of (0.94 M) degrees to (1.06 M) degrees per second is indicated. Smaller T2 / T1 is preferable because precise control of the inspection table becomes unnecessary and an inspection table with less precise angular velocity control can be used. T2 / T1 is preferably 0.6 or less, more preferably 0.5 or less, still more preferably 0.3 or less, and particularly preferably 0.
1 検査台
1a 回転軸
2 角速度センサ
3 上下回転運動駆動装置
4 オフセット測定部
5 出力積算部(積分処理部)
6 基準値記憶部
7 感度補正部
8 角速度補正部
DESCRIPTION OF
6 Reference
Claims (19)
前記検査台を所定の角度だけ回転運動させる駆動装置と、
前記回転運動の間に前記角速度センサから出力される値の第1の積算値を出力する積算部と、
前記第1の積算値と記憶部に記憶された基準値とを比較し、該比較結果に基づいて前記角速度センサの感度補正を行う感度補正部と、
を備えた角速度センサの校正装置。 An inspection table equipped with an angular velocity sensor;
A driving device for rotating the inspection table by a predetermined angle;
An integration unit for outputting a first integrated value of values output from the angular velocity sensor during the rotational movement;
A sensitivity correction unit that compares the first integrated value with a reference value stored in a storage unit, and performs sensitivity correction of the angular velocity sensor based on the comparison result;
Calibration device for angular velocity sensor comprising:
前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させ、
前記積算部は、
前記検査台が前記第1の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第2の積算値と、前記検査台が前記第2の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力する請求項1に記載の角速度センサの校正装置。 The driving device includes:
The inspection table is rotated by a first angle in a predetermined direction, and rotated by a second angle in a direction opposite to the predetermined direction,
The integrating unit is
A second integrated value of values output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the first angle, and an output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the second angle. The angular velocity sensor calibration apparatus according to claim 1, wherein a value based on a difference between a predetermined value and a third integrated value is output as the first integrated value.
前記検査台を所定の角度だけ回転運動させる回転ステップと、
前記回転運動の間に前記角速度センサから出力される値の第1の積算値を出力する出力ステップと、
前記第1の積算値と基準値とを比較し、該比較結果に基づいて前記角速度センサの感度補正を行う補正ステップと、
を有する角速度センサの校正方法。 A mounting step of mounting an angular velocity sensor on the inspection table;
A rotation step for rotating the inspection table by a predetermined angle;
An output step of outputting a first integrated value of values output from the angular velocity sensor during the rotational movement;
A correction step of comparing the first integrated value with a reference value and correcting the sensitivity of the angular velocity sensor based on the comparison result;
Calibration method of angular velocity sensor having
前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させるステップであり、
前記出力ステップは、
前記検査台が前記第1の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第2の積算値と、前記検査台が前記第2の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の第3の積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである請求項8に記載の角速度センサの校正方法。 The rotation step includes
Rotating the inspection table by a first angle in a predetermined direction and rotating the inspection table by a second angle in a direction opposite to the predetermined direction;
The output step includes
A second integrated value of values output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the first angle, and an output from the angular velocity sensor while the inspection table rotates by the second angle. 9. The method of calibrating an angular velocity sensor according to claim 8, wherein a value based on a difference between a predetermined value and a third integrated value is output as the first integrated value.
前記出力ステップは、
前記所定の角度だけ回転する間に前記角速度センサから出力される値の積算値と、前記所定の角度だけ回転する間に出力される前記角速度センサのオフセットの積算値との差分に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである請求項12又は13に記載の角速度センサの校正方法。 Measuring step for measuring an offset of the angular velocity sensor;
The output step includes
A value based on a difference between an integrated value of values output from the angular velocity sensor while rotating by the predetermined angle and an integrated value of offset of the angular velocity sensor output while rotating by the predetermined angle; The angular velocity sensor calibration method according to claim 12 or 13, which is a step of outputting the first integrated value.
前記出力ステップは、
所定の角度だけ回転する間に出力補正をされた前記角速度センサから出力される値の積算値に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである請求項12又は13に記載の角速度センサの校正方法。 A measurement step of measuring the offset of the angular velocity sensor, and an output correction step of correcting the output of the angular velocity sensor so as to remove the offset of the angular velocity sensor from the output of the angular velocity sensor,
The output step includes
The angular velocity sensor according to claim 12 or 13, wherein the angular velocity sensor is a step of outputting, as the first integrated value, a value based on an integrated value output from the angular velocity sensor that has been output-corrected while rotating by a predetermined angle. Calibration method.
前記検査台を所定の方向に第1の角度だけ回転させ、前記所定の方向と逆の方向に第2の角度だけ回転させるステップであり、
前記出力ステップは、
前記検査台を前記第1の角度だけ回転させる間に前記角速度センサから出力される値を積算する第1の積算ステップと、前記角速度センサの出力を反転させる反転ステップと、前記検査台を前記第2の角度だけ回転させる間に前記出力が反転された前記角速度センサから出力される値を積算する第2の積算ステップと、
を有し、
前記出力ステップは、
前記第1の積算ステップによって得られる積算値と前記第2の積算ステップによって得られる積算値との和に基づく値を前記第1の積算値として出力するステップである請求項15に記載の角速度センサの校正方法。 The rotation step includes
Rotating the inspection table by a first angle in a predetermined direction and rotating the inspection table by a second angle in a direction opposite to the predetermined direction;
The output step includes
A first integration step of integrating values output from the angular velocity sensor while rotating the inspection table by the first angle; an inversion step of inverting the output of the angular velocity sensor; and A second integration step of integrating the values output from the angular velocity sensor in which the output is inverted while rotating by an angle of 2,
Have
The output step includes
The angular velocity sensor according to claim 15, wherein the angular velocity sensor is a step of outputting a value based on a sum of an integrated value obtained by the first integrating step and an integrated value obtained by the second integrating step as the first integrated value. Calibration method.
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