通过采样器检测在预定采样持续时间内光纤陀螺仪的ＣＷ信号的脉冲数和ＣＣＷ信号的脉冲数。如果所述脉冲数中至少一个大于或等于阈值，则异常判定器判定光纤陀螺仪是正常的。如果两个脉冲数都小于阈值，则异常判定器判定发生了诸如断路、连接不良等异常，且将判定结果输出至输出单元。异常判定器可以基于量化噪声的存在／不存在来判定异常。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及检测光纤陀螺仪的异常的装置。
技术介绍
加速度传感器和角速度传感器被用于控制诸如机器人的可 移动体的姿态。机器人彼此正交的三轴被称为X轴、Y轴、和Z轴。 在X轴、Y轴、和Z轴的延伸方向上的加速度由相应的三个加速度传 感器进行检测。关于X轴、Y轴、和Z轴的角速度由相应的三个角速 度传感器进行检测。通过对角速率传感器的输出进行时间积分来获取 关于轴的角度或姿态角，并计算侧倾角、俯仰角和横摆角。公开号为2004-268730的日本专利申请描述了使用关于加 速度的数据和关于从陀螺仪传感器传送的姿态的数据来执行姿态控制 的技术。但是，由于姿态角是通过对角速度进行时间积分而求得的， 因而角速度传感器的偏移和漂移将逐渐累加。因此，如果偏移等较大， 其将逐渐形成非常大的值，该值随着时间增加和偏离。如果使用光纤 陀螺仪，则可以实现带有较小漂移量的高准确度的角速度探测。但是, 由于光纤陀螺仪使用光路，很难提取内信号，这提出了难于检测异常 的问题。
技术实现思路
本专利技术提供能够容易地检测光纤陀螺仪中的异常的装置。本专利技术的第一方案包含采样器，其在预定的时间内对光 纤陀螺仪的顺时针信号和逆时针信号中分别包含的脉沖进行采样，并 对各信号的脉冲数进行计数，所述脉冲的周期与顺时针方向上的角速 度和逆时针方向上的角速度相应；及异常判定器，其基于所述顺时针 信号的脉沖数和所述逆时针信号的脉冲数是否各小于预定的阈值来判 定所述光纤陀螺仪的异常。光纤陀螺仪输出周期与角速度相应的脉沖。利用了如果光 纤陀螺仪中发生诸如断路等异常则不输出本应正常输出的脉冲的事 实，本专利技术的第一方案通过比较脉冲数与预定阈值的量，容易且可靠 地判定光纤陀螺仪的异常。当移动体顺时针(CW)旋转时，脉冲在顺 时针信号中产生。当移动体逆时针(CCW)旋转时，脉沖在逆时针信 号中产生。如果任一信号的脉冲数大于或等于预定阔值，则能够判定 光纤陀螺仪正常运行。如果各信号的脉冲数小于预定值，则能够判定 光纤陀螺仪中发生了某种异常。本专利技术的第 一方案使用现有的脉冲数 计数回路用以一企测角速度，而不对回路作任何本质上的修改，且通过 利用脉沖数计数回路的计数结果完成异常检测。另外，本专利技术的第二方案包含检测器，其检测光纤陀螺 仪的顺时针信号和逆时针信号中分别包含的脉冲的量化噪声，所述脉 冲的周期与顺时针方向上的角速度和逆时针方向上的角速度相应；及 异常判定器，其基于所述量化噪声的存在/不存在来判定所述光纤陀螺 仪的异常。本专利技术的第二方案中，从光纤输出与角速度相应的脉冲。因此，当移动体不旋转而是处于静止时，不输出脉冲，即得不到用以 检测光纤陀螺仪的正常/异常的脉冲数。但是，光纤陀螺仪产生源自光相位差的脉冲输出，该光相位差是基于萨尼亚克(Sagnac)效应由与 旋转相关的光路差引起的。当该相位差被变换为脉冲输出时，经常发 生与光的抖动等相关的量化噪声。因此，尽管当移动物体处于静止时， 通过检测该量化噪声，也可以检测光纤陀螺仪的异常。根据本专利技术的各个方案，可以容易地检测光纤陀螺仪的异常。附图说明从下文参照附图对示例的实施方式的说明，本专利技术的上述的和其他的目的、特性和优点将显而易见，其中相同或相应的部分将以相同的数字标记，其中图1是第一实施方式的结构框图； 图2是第二实施方式的结构框图；及 图3是第三实施方式的结构框图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施方式进行描述。 第一实施方式图1表示第一实施方式的结构框图。光纤陀螺仪(FOG) IO设置 在诸如机器人等移动体中的预定位置上。光纤陀螺仪IO输出CW信号，即顺时针信号，和CCW信 号，即逆时针信号。下面简要描述光纤陀螺仪10。在光纤陀螺仪10中， 光纤围绕线轴缠绕，促使来自光源的激光进入光纤且在其中顺时针地 和逆时针地传播。光速是与光纤的移动无关的常数，因此，如果光纤 的出口移动，则激光到达出口所需的时间与光纤的旋转速率成比例变 化。通过检测所需时间的变化而检测光纤的旋转速率，即，移动体的 角速度。当移动体顺时针旋转时，光纤陀螺仪IO输出脉冲各与例如约 4.5秒的角对应的CW信号(脉冲信号)。当移动体逆时针旋转时，光 纤陀螺仪10输出脉沖各与例如约4.5秒的角对应的CCW信号(脉冲 信号)。如果移动体的角速度增加，则脉冲的周期缩短。因此，通过计 算CW信号中包含的脉冲数获得该时间内的旋转角，即，顺时针角速 度。同样地，通过计算CCW信号中包含的脉沖数，获得逆时针角速度。 通过CW方向上的角速度和CCW方向上的角速度之间的差值来获得 移动体的净角速度。光纤陀螺仪10将cw信号和ccw信号输出至采 样器12、 18。采样器12、 18在预定持续时间内分别对CW信号和CCW 信号进行采样，并计算脉冲数。该预定持续时间由采样时间发生器22 设置。采样器12、 18分别将脉冲数输出至角速度变换器14、 20。采样 器12、 18也将脉冲数输出至异常判定器28。角速度变换器14、 20对从采样器12、 18输入的脉沖数进 行变换，即，通过将脉沖数乘以预定系数，分别将预定持续时间内的脉冲数变换为cw方向上的角速度和ccw方向上的角速度。例如，如果在100ms的采样持续时间内采样到1000个脉冲，则获得4.5 (角 度秒/脉冲)*1000 (脉冲)/0.1 (秒)=45000 (角度秒/秒)=12.5 (度/秒)作为角速度。角速度变换器14、 20将经过计算得到的角速度输出至角速度合并器16。角速度合并器16合并CW方向上的角速度和CCW方向 上的角速度(计算它们之间的差值)，从而检测角速度。角速度合并器 16将经过计算得到的角速度输出至滤波器24。滤波器(低通滤波器)24从由角速度合并器16输入的角 速度中消除所包含的噪声，且输出消除了噪声的角速度至输出单元26。输出单元26，根据控制机器人姿态的主处理机(main/host processor)的命令，将检测的角速度或由角速度积分得到的姿态角传送 至主处理机。同时，预定采样持续时间内的脉冲数也输出至上述的异常 判定器28。异常判定器28将CW信号的脉冲数和CCW信号的脉冲数 分別与阈值进行比较。如果光纤陀螺仪IO有异常，诸如断路、光路切 断、连接不良等，CW信号或CCW信号的脉冲数变成零，或显著地小。 因此，如果CW信号的脉冲数和CCW信号的脉冲数中的至少一个大 于或等于阈值，则异常判定器28判定光纤陀螺仪10正常。如果CW 信号的脉沖数和CCW信号的脉冲数都小于阈值，则异常判定器28判 定光纤陀螺仪10异常，且将判定结果输出至输出单元26。因此，异常不存在。但是，CW信号和CCW信号混有与脉沖变换相关的随机量化 噪声。该量化噪声通常对于信号处理是不必要的因此被消除。如果存 在诸如电路断路或类似情况的异常，则量化噪声也不存在。因此，可 以检测CW信号和CCW信号中的量化噪声的存在/不存在来判定异常。数和阈值的量的异常判定。例如，在移动体的旋转或运动的过程中， 异常判定的进行是基于脉冲数和阈值的量的比较。当移动体静止时， 异常判定转变为基于量化噪声的存在/不存在的判定。当移动体处于静止时，CW信号或CCW信号中不产生脉冲；但是，不管移动体是否移 动或静止，如上所述的对量化噪声的存在/本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光纤陀螺仪的异常检测装置，其特征在于包括： 采样器，其在预定时间内对光纤陀螺仪的顺时针信号和逆时针信号中分别包含的脉冲进行采样，并对各信号的脉冲数进行计数，所述脉冲的周期与顺时针方向上的角速度和逆时针方向上的角速度相应；及 异常判定器，根据各所述顺时针信号的所述脉冲数和所述逆时针信号的所述脉冲数是否比预定阈值小，判定所述光纤陀螺仪异常。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：杉原久义，野野村裕，藤吉基弘，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。