JPS61148318A - Method and apparatus for measuring angle - Google Patents
Method and apparatus for measuring angleInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、角度計測方法および装置に関するものであ
)、と〕わけ、建設現場、造船所などにおいて、互いに
離れた構築物が作る一平面間の角度を計測するための角
度計測方法および装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Field of Application] This invention relates to an angle measuring method and device, and is particularly useful for measuring angles between two planes formed by structures separated from each other at construction sites, shipyards, etc. The present invention relates to an angle measuring method and apparatus for measuring the angle of.
従来、この糧の角度計測には、一定の角度を有する継手
パイプの両端にそれぞれ結合した7ランジの面を利用し
て機械的に計測する方法および装置や、分度器を用いる
等の方法、装置Kよっていた。Conventionally, there have been methods and devices for measuring this angle mechanically using the surfaces of seven flanges connected to both ends of a joint pipe having a fixed angle, and methods and devices such as using a protractor. I was listening.
上記のような従来の角度計測方法、装置では、計測作業
が煩雑で手数がかかシ、かつ、高精度の結果が得られな
いという問題点があった。The conventional angle measurement methods and devices described above have the problems that the measurement work is complicated and time-consuming, and highly accurate results cannot be obtained.
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、簡単な操作によって高精度の測定結果が得られる
角度計測方法および装置を得ることを目的とする。The present invention was made to solve these problems, and an object of the present invention is to provide an angle measuring method and apparatus that can obtain highly accurate measurement results with simple operations.
この発明に係る角度測定方法は、入力軸が互いに直交す
る複数のジャイロとlりの測定平面とを有するセンサ部
を用い、測定平面をaつの被測定平面にそれぞれ当接し
た間に生じるセンサ部の角速度信号を、信号処理、計算
して被一定コ平面間の角度を測定する。The angle measuring method according to the present invention uses a sensor section having a plurality of gyros whose input axes are orthogonal to each other and one measurement plane, and uses a sensor section that is generated while the measurement planes are brought into contact with a number of measurement planes respectively. The angular velocity signal is processed and calculated to measure the angle between the fixed co-planes.
また、この発明に係る角度計測装置は、入力軸が互いに
直交する複数のジャイロを収納し1つの平面を有する筐
体でなるセンサ部と、センサ部からの角速度信号を処理
して被測定コ平面間の角度を求める計算機を有する処理
部とを備えている。Further, the angle measuring device according to the present invention includes a sensor section that houses a plurality of gyros whose input axes are orthogonal to each other and is a housing having one plane, and a sensor section that processes an angular velocity signal from the sensor section and processes the gyro to be measured. and a processing section having a calculator for calculating the angle between the two.
〔作 用〕
この発明の方法においては、筐体の平面を被測定面の一
方に当接した状態で計算機をリセットシ、ついで筐体を
靜かく移動して筐体の平面を被測定面の他方に当接する
。この間のセンサ部の回転角度のX、 Y、 Z成分が
ジャイロにより検出され、aつの被測定面間の角度が処
理部によって求められる。[Operation] In the method of the present invention, the computer is reset with the flat surface of the casing in contact with one of the surfaces to be measured, and then the casing is quietly moved to bring the flat surface of the casing into contact with the other surface to be measured. comes into contact with. During this time, the X, Y, and Z components of the rotation angle of the sensor section are detected by the gyro, and the angle between the a measurement surfaces is determined by the processing section.
また、この発明の装置においては、ジャイロによって検
出されたセンサ部の回転角速度に対応する電圧から角度
増分を検出し、あらかじめプログラムされた計算機がX
、 Y、 Z軸まわシの各角度増分をとシ込み、一定の
アルゴリズムに従って一つの被測定面間の角度関係を実
時間で計算し、出力する。Further, in the device of the present invention, the angular increment is detected from the voltage corresponding to the rotational angular velocity of the sensor section detected by the gyro, and the pre-programmed calculator
, Y, and Z axes, the angular relationship between one surface to be measured is calculated in real time according to a certain algorithm, and output.
この発明の理解を容易にする九め、実施例の説明のまえ
に、この発明の詳細な説明する。第2図において、計測
しようとする一平面なP。Ninth, to facilitate understanding of the present invention, a detailed explanation of the present invention will be given before describing embodiments. In Fig. 2, P is a plane to be measured.
Pとし、それぞれに固定した直角座橡系をX。Let P be the rectangular seat system fixed to each one.
Y、ZとX、Y、Zとする。X、Y軸をP平面上に、1
1 22! 11
?X、Y軸をP平面上にとると、2.2軸
はそれぞれP、P平面の法線となる。Let Y, Z and X, Y, Z. X and Y axes on P plane, 1
1 22! 11
? If the X and Y axes are placed on the P plane, the 2.2 axes are normals to the P and P planes, respectively.
いま、任意に回転可能な直角座標系X、 Y、 Zをを
考え、これが、はじめはX 、Y 、Zに一致していた
が、ある回転運動をした結果、X、Y、Zに一致したも
のと考える。Now, consider a rectangular coordinate system X, Y, and Z that can be rotated arbitrarily. Initially, it coincides with X, Y, and Z, but as a result of some rotational movement, it coincides with X, Y, and Z. Think of it as something.
X、 Y、 Z座標系の回転を表わす方程式はB=B・
Ω (1)
で表わされる。ここでBはX、 Y、 Z軸の方向余弦
マトリクスで、通常Bマトリクスと呼ばれるものであり
、Ωは4了、2座標系の回転角速度のX。The equation representing the rotation of the X, Y, Z coordinate system is B=B・
It is expressed as Ω (1). Here, B is the direction cosine matrix of the X, Y, and Z axes, which is usually called the B matrix, and Ω is the rotational angular velocity of the two-coordinate system.
Y、 Z成分ω工、ω1.ω2を要素とするマトリクス
でで表わされる。Y, Z component ω, ω1. It is expressed as a matrix with ω2 as an element.
X、 Y、 Z座標軸がX 、Y 、Zと一致している
とき、B二lという初期条件を入れ、(1)の微分方程
式を解くと、X 、Y 、Zに対するX 、Y 、Zの
方向余ltt 222弦マ
トリクスBが得られる。When the X, Y, Z coordinate axes coincide with A direction remainder ltt 222 chord matrix B is obtained.
以上の原理に基くこの発明は、X、Y、Z系の3軸の角
速度ω8.ω1.ω2をジャイロによって検出し、C1
)式の微分方程式を実時間で演算することによシ、所望
の角度を計測するものである。This invention based on the above principle is based on the angular velocity ω8 of the three axes of the X, Y, and Z systems. ω1. ω2 is detected by a gyro and C1
) is used to measure a desired angle by calculating the differential equation in real time.
角度検出精度について考案すると、最小検知能力、分解
能、直線性、ドリフト等の観点から、ジャイロとしては
、中精度の3個のフローテツド形積分ジャイロを用いる
か、または中精度の一個のチェーンド・ドライジャイ四
が適しておシ、スプリング拘束形のレート・ジャイロは
能力不足である。また、ジャイロ信号を処理する計算機
としては、現在容易に入手可能な16ビツト計算機と、
ダ調・ROM 、 / KW −RAM程度の記憶部を
考えればよい。Considering the angle detection accuracy, from the viewpoint of minimum detection ability, resolution, linearity, drift, etc., the gyro should be three floating type integral gyros with medium accuracy, or one chained dry type with medium accuracy. Four gyros are suitable, but a spring-restrained rate gyro is insufficient. Additionally, computers that process gyro signals include 16-bit computers that are currently readily available.
It is sufficient to consider a storage unit of about the size of ROM, /KW-RAM.
以上、説明した原理および概要構成によるこの発明の一
実施例について、以下詳細に説明する。An embodiment of the present invention based on the principle and general configuration described above will be described in detail below.
第2図において、センサ部工は、Xジャイロlx%Yジ
ャイロlア、2ジヤイロ12と、その出力にそれぞれ接
続されたトルカアンプユ、、鴨。In FIG. 2, the sensor parts are X gyro lx% Y gyro l, 2 gyro 12, and torque amplifier units connected to their outputs, respectively.
れ、さらに電圧をパルス列に変換するv/y コンバ
ータJX、 、7Y、 3.および第1のインタフェー
スダ、ジャイロに電源を供給するためのDo/A(!コ
ンバータSで構成されている。計算機、電源、操作部で
なる処理部■は、第コのインタフェース6、メモリを含
む計算機り、第3のインタフェースg1電池電源が印加
されるDO/’DCコンバータtによ多構成されている
。DO/DOコンバータ9は、センサ部Iおよび処理部
■に必要な電源として機能する。and a v/y converter JX, , 7Y, which further converts the voltage into a pulse train.3. and a first interface, and a Do/A (!converter S) for supplying power to the gyro.The processing unit consisting of a computer, a power supply, and an operation unit includes a first interface 6 and a memory. The computer is composed of a DO/'DC converter t to which a battery power source is applied to the third interface g1.The DO/DO converter 9 functions as a power source necessary for the sensor section I and the processing section (2).
第3図はフローテツド形積分ジャイロを用いたセンサ部
Iの構成を示し、1つの側面を平面に仕上げた筐体io
内にXジャイロ/xSYジャイロ/Y、Zジャイロl、
を互に直交して配設し、トルカアンプコ、、コ。、Jい
V/IFコンバータ3x、 、7Y、 J、、第1のイ
ンタフェース4! 、DC/ACコンバータS等でなる
電子部//を適宜に収納してなるものである。lコはコ
ネクタi、yを介して接続された所要のケーブルである
。Figure 3 shows the configuration of the sensor section I using a floated integral gyro, and the housing IO with one side surface finished flat.
Inside X gyro/xSY gyro/Y, Z gyro l,
are arranged perpendicularly to each other, and Torukaampco,,co. ,J V/IF converter 3x, ,7Y, J,,first interface 4! , a DC/AC converter S, etc., as appropriate. l is a required cable connected via connectors i and y.
次に、第1図を加えて計測方法および装置の動作につい
て説明する。第1図において、センサ部Iの筐体IOの
1つの面qは平面に仕上げである。まず、その側面qを
被測定面P、に当接した状態で計算機りをリセツ)(B
の初期値をlとする)する。ついでセ/す部■を静かに
反転移動させて側面qを被測定面P、に当接する。その
間、センサ部■の回転角速度のX、!。Next, the measurement method and operation of the apparatus will be explained with reference to FIG. In FIG. 1, one surface q of the housing IO of the sensor section I is finished flat. First, reset the calculator with its side q in contact with the surface to be measured P) (B
Let the initial value of be l). Next, the center section (2) is gently reversed and the side surface (q) is brought into contact with the surface to be measured P. Meanwhile, the rotational angular velocity of the sensor section ■ is X! .
2成分ω工、ω1.ω、はそれぞれジャイロlx。Two-component ω-work, ω1. ω and gyro lx respectively.
lY、lzKよシ検出される。Both lY and lzK are detected.
Xジャイロlx十トルカア/プコエのループ(Yジャイ
ロ/Y、 Zジャイロl、についても同じ)からはX軸
まわ9の人力角速度に正確に比例した電圧が得られる。A voltage that is exactly proportional to the human power angular velocity around the X axis is obtained from the X gyro lx ten Torkaa/Pukoe loop (same for Y gyro/Y, Z gyro l, etc.).
v/yコンバータJXはこの電圧をパルス列に変換する
。V/IPコンバータの入力回路は積分特性をもたせて
あ)、単位出力パルスは入力角速度の微小積分値、すな
わち角度増分く相当する。A v/y converter JX converts this voltage into a pulse train. Since the input circuit of the V/IP converter has an integral characteristic, a unit output pulse corresponds to a minute integral value of the input angular velocity, that is, an angular increment.
計算機りは、あらかじめプログラムされたとおりの順序
、時間間隔でX、Yおよび2軸まわ)の角度増分をとシ
込み、ローティングされた(1)式を解く積分アルゴリ
ズムに従いBマトリクスを実時間で計算し、出力する。The computer inputs the angular increments around the Calculate and output.
この出力は適宜の表示器によって表示、さらに記録され
る。This output is displayed and recorded by a suitable display.
したがって、側面qが被測定面P、に当接した瞬間のB
の値が、P、とP、の間の角度関係を示す方向余弦マト
リクスBそのものである。Therefore, B at the moment when the side surface q comes into contact with the surface to be measured P,
The value of is the direction cosine matrix B itself indicating the angular relationship between P and P.
なお、ジャイロは地球自転角速度(t !r’/hr”
7o、o OIIコ’/sec )も検知するという問
題がある。Note that the gyro uses the earth's rotational angular velocity (t !r'/hr"
There is a problem in that it also detects 7 o, o OII co'/sec).
したがって、センサ部■を被測定面P、からP2へ移動
する時間を、数置/秒以下程度にできるだけ短くするこ
とが望ましい。たとえば、移動時間に1分間要したとす
ると、これだけで最大誤差角は7.1分となる。また、
地球自転の影響を取除くためには、センサ部と地球との
相対位置関係を正確に知る必要がある。しかし、これを
知ることは不可能ではないが、装置の簡略化の観点から
、上記のような計測操作でカバーする方がよい。Therefore, it is desirable to reduce the time it takes to move the sensor section (2) from the surface to be measured P, to P2 as short as possible, to about several positions per second or less. For example, if it takes 1 minute to travel, the maximum error angle is 7.1 minutes. Also,
In order to remove the influence of the earth's rotation, it is necessary to accurately know the relative positional relationship between the sensor unit and the earth. However, although it is not impossible to know this, from the viewpoint of simplifying the device, it is better to cover it with the measurement operation as described above.
以上の説明から明らかなように、この発明の方法は、セ
ンサ部の1つの平面をコつの被測定面に順次に当接する
ことで、被測定面間の角度を測定するようにしたので、
測定作業が著しく単純化され、容易、迅速に測定結果を
得ることができる。As is clear from the above description, the method of the present invention measures the angle between the surfaces to be measured by sequentially bringing one plane of the sensor section into contact with the two surfaces to be measured.
Measurement work is significantly simplified and measurement results can be obtained easily and quickly.
また、この発明の装置は、1つの平面を有する筐体にジ
ャイロを収納したセンサ部と、センサ部の出力を処理す
る処理部とからなるので、装置が簡単で操作が容易であ
シ、かつ、高精度の測定結果を得ることができる。Further, since the device of the present invention is composed of a sensor section that houses a gyro in a housing having one plane, and a processing section that processes the output of the sensor section, the device is simple and easy to operate. , it is possible to obtain highly accurate measurement results.
第1図はこの発明の一実施例の操作を説明するための斜
視図、第1図はこの発明の装置の一実施例結線図、第3
図は同じくセンサ部で同図(−)は正面図、同図(11
)は側面図、同図(C)は平面図、第ダ図はこの発明の
詳細な説明するための概念図である。
■・・センサ部、■・・処理部、lx、lア、l。
・・ジャイロ、コニ、コ’r t Jz・・トルカアン
プ、JX * jt 13B ・・V/F コ/パータ
、 ダ、6゜g・・インタフェース、!・・Do/AC
コンノ(−タ、?・ ・Do/DOコンノく一タ、lO
・・筐体、//・・電子部。
なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is a perspective view for explaining the operation of an embodiment of the invention, FIG. 1 is a wiring diagram of an embodiment of the apparatus of the invention, and FIG.
The same figure shows the sensor part, the same figure (-) is the front view, the same figure (11
) is a side view, FIG. 3(C) is a plan view, and FIG. ■...Sensor section, ■...Processing section, lx, la, l. ... Gyro, Koni, Ko'r t Jz... Toruca amplifier, JX * jt 13B ... V/F Co/Parter, Da, 6°g... Interface,!・・Do/AC
Konno (-ta,?・Do/DO Konno Kuichita, lO
・・Casing, //・・Electronic part. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (4)
面間の角度を計測する角度計測方法において、入力軸が
互いに直交する複数のジヤイロと1つの測定平面とを備
えたセンサ部を用い、前記測定平面を一方の前記被測定
平面に当接したのち、前記測定平面を他方の前記被測定
平面に当接した間に生じる前記センサ部の角速度信号を
、計算機によつて信号処理、計算して前記角度を求める
ことを特徴とする角度計測方法。(1) An angle measurement method that measures the angle between two measured planes formed by two structures that are separated from each other, using a sensor unit that includes a plurality of gyroscopes whose input axes are orthogonal to each other and one measurement plane. , signal processing and calculation by a computer of an angular velocity signal of the sensor unit that occurs while the measurement plane is brought into contact with one of the measurement planes and then the measurement plane is brought into contact with the other measurement plane; An angle measuring method characterized in that the angle is determined by:
面間の角度を計測する角度計測装置において、入力軸が
互いに直交する複数のジヤイロが収納、配置され1つの
平面を備えた筐体でなるセンサ部と、このセンサ部から
の角速度信号を処理、計算して前記被測定平面間の角度
を求める計算機を有する処理部とを備えてなることを特
徴とする角度計測装置。(2) In an angle measuring device that measures the angle between two measured planes formed by two structures separated from each other, a housing that houses and arranges multiple gyroscopes whose input axes are orthogonal to each other and has one plane. An angle measuring device comprising: a sensor section; and a processing section having a calculator that processes and calculates an angular velocity signal from the sensor section to determine the angle between the planes to be measured.
請求の範囲第2項記載の角度計測装置。(3) The angle measuring device according to claim 2, comprising three floating integral gyroscopes.
許請求の範囲第2項記載の角度計測装置。(4) The angle measuring device according to claim 2, comprising two tuned dry gyros.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27077984A JPS61148318A (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Method and apparatus for measuring angle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27077984A JPS61148318A (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Method and apparatus for measuring angle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61148318A true JPS61148318A (en) | 1986-07-07 |
Family
ID=17490876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27077984A Pending JPS61148318A (en) | 1984-12-24 | 1984-12-24 | Method and apparatus for measuring angle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61148318A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105352472A (en) * | 2015-11-04 | 2016-02-24 | 上海电机学院 | Binocular vision based schoolbag balance monitoring and alarming system and use method |
CN111141251A (en) * | 2019-12-24 | 2020-05-12 | 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 | Ship deformation measurement system and method |
-
1984
- 1984-12-24 JP JP27077984A patent/JPS61148318A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105352472A (en) * | 2015-11-04 | 2016-02-24 | 上海电机学院 | Binocular vision based schoolbag balance monitoring and alarming system and use method |
CN111141251A (en) * | 2019-12-24 | 2020-05-12 | 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 | Ship deformation measurement system and method |
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