球状フォトダイオードを用いた位置姿勢センサの研究開発

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16560221
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: 金森 哉吏 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (50233862)
• Keywords: 位置姿勢センサ / 位置計測 / 姿勢計測 / 球状フォトダイオード / 位置姿勢設定装置 / 計測シミュレータ

Research Abstract

本研究は,位置と姿勢が同時に検出でき,小型でどこにでも設置可能な位置姿勢センサを開発することを目的としている.本年度は,以下の項目について研究を行った.
1)複数の球状フォトダイオードで構成されるセンサユニットの計測データから位置姿勢を計算する手法を確立するために,センサユニットの数学モデルを構築し,位置計測シミュレーションを行なうためのソフトウェアを開発した.
2)位置計測シミュレーションソフトを用いて基本設計を行い,その結果に基づいてセンサユニットの構造の詳細設計と試作を行った.今年度は,次に述べるセンサユニットの実験評価システムを検証するための1点および2点センサユニットを試作した.
3)試作したセンサユニットを評価するための実験評価システムを設計製作した.本評価システムは,センサユニットの位置姿勢設定装置(2軸回転テーブルとXYテーブル)と制御部,検出信号測定部(4チャンネルオシロスコープ)姿勢計測部(レーザ光平面角度計測部)、コンピュータで構成される.
4)球状フォトダイオードの検出波形を適切に処理し,位置計測および姿勢計測用のトリガ信号を生成する信号処理回路を開発する必要がある.そのための基礎実験として,1点および2点センサユニットについて,位置姿勢を変えてひとつのレーザ光平面に対する検出波形を測定した.その結果,球状フォトダイオードの電気容量が通常のフォトダイオードに比べて大きいことによって生ずる波形の変化を確認することができた.また,姿勢を変えた場合の2点間の検出波形の違いを測定することができた.