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

2005 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, 助教授 (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

Research Abstract

本研究では,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)シミュレーションソフトを用いて,3つの検出部を持つ位置姿勢センサの構造の基本設計を行った.その結果をもとにフォトダイオードの固定方法等を考慮した具体的な構造について検討し,詳細設計を行い,3点位置姿勢計測センサ(以後3点センサユニット)を試作した.(2)3点センサユニットと昨年度開発した検出回路を組み合わせ,姿勢変化と検出信号の変化について実験を行った.その結果,反射光ノイズの発生条件とそれが検出信号に及ぼす影響を測定した.そして,3つの検出信号とそれら相互の差分情報をもとに,安定したトリガの発生方法を考案した.そして,そのアイデアに基づいてアナログ波形処理タイプのトリガ発生回路を試作し実験を行った.その結果,ノイズの影響を小さくすることはできたが,目標性能を達成するには至らなかった.また同様の処理を,波形を一端取り込み,仮のトリガ信号を発生した後に波形処理を行い,その後に正確なトリガ位置を出力するディジタル波形処理タイプのトリガ発生回路の基本設計を行った.(3)3点センサユニットの検出信号の測定実験を行うため,昨年度開発した位置姿勢設定装置と制御部に,新たにセンサユニット中心軸周りの回転機構とそのための制御部を追加した.(4)最終的な評価を行うための3次元位置計測および姿勢計測実験のためには,3つのレーザ光平面のスキャンを行い,それを開発した位置姿勢センサで検出して,計算処理を行う必要がある.そのためには,3点センサユニットに対応した高速カウンタモジュールが必要となる.本年度は基本設計を行い,FPGA上に個別のモジュールを試作し,動作確認を行った.