JPS63117211A - 傾斜計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｕ産業上の利用分野］ この発明は例えば移動体の走行斜面の傾斜角測定に用い
る傾斜計、特に走行中における傾斜角測定に関するもの
でおる。

［従来の技術］ 第４図は例えば従来の傾斜計に使用される加速度センサ
の断面図であり、 図において、ユは加速度センサ、１０はケース、１１は
加速度に感応して偏位するビーム、１２はビーム１１を
ケース１０へ支持する可撓性を備えたフレキジャヒンジ
、１３はビーム１１の偏位を光学的に検出する一対の一
位検出器、１４はビーム１１に固着されビーム１１の位
置制御を行うトルカコイル、１５はトルカコイル１４の
両側のケース１０に取付けられた永久磁石、１６は偏位
検出器１３の不平衡出力を増幅し出力をトルカコイル１
４に供給するサーボ増幅器、１７は出力回路でおり、 従来の傾斜計に使用、される加速度センサユは上記のよ
うに構成され、加速度センサユを移動体に設置し、移動
体が走行して傾斜ならびに加速度が発生すると、トルカ
コイル１４が固着されたビーム１１はフレキジャヒンジ
１２を介してケース１０が移動体に固定されているので
、ビーム１１に加速度が加えられてその間性力でビーム
１１は平衡点から偏位する。

その偏位置θを偏位検出器１３で検出し電気信号に変換
してサーボ増幅器１６に入力する、サーボ増幅器１６の
出力はトルカコイル１４ヘフイードバツクされる、トル
カコイル 久磁石１５の磁場内に位置しビーム１１を平衡位置に復
元するトルクを発生する。この復元電流はビーム１１に
加えられた加速度に比例するので、復元電流を測定して
加速度信号が得られる力平衡式加速度センサユでおる。

従って、出力回路１７に発生する信号は加速度センサユ
の傾斜角信号と走行による加速度信号よりなる。

［発明が解決しようとする問題点〕 上記のような従来の傾斜計では、移動体に設置された傾
斜計は移動体が一定速度で走行するとき以外は移動体の
増減速又は旋回運動により移動方向に加速度が発生する
。

傾斜計は移動体が斜面などを走行するとき傾斜計に用い
られる加速度センサユは傾斜した姿態になり、更に移動
体の走行又は旋回によるそれぞれの加速度の影響を受は
出力回路１７には両者の加速度信号が重畳されて発生す
るので、傾斜姿態のみによる加速度信号を識別すること
が困難で傾斜角の測定に誤差が発生し、正確な傾斜角の
測定が行えないという問題点があった。

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
で移動体の走行時ならびに旋回時においても誤差が介入
しない傾斜計を１ｑることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る傾斜計は、移動体に設置された重力方向
を基準とし進行方向傾斜角に感応して加速度信号を出力
する加速度センサと、移動体に設置し進行方向速度を検
出する速度センサと、速度信号を加速度信号に変換する
微分回路と、加速度センサ出力信号から微分回路出力信
号を減算する演算回路を設けたものでおる。

［作用］ この発明においては移動体に加速度センサと速度センサ
を設置し、速度センサにより走行時及び旋回時における
移動体の速度信号の検出を行い、この信号を微分して加
速度信号とし、加速度センサの出力信号より速度計より
得られた移動体の加速度信号の減算を行い、傾斜計出力
には重力方向を基準とし移動体の走行や旋回に影響され
ない傾斜角信号か得られる。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図であり、 図において、ユは上記従来装置と全く同一のものであり
、２は移動体の走行速度を検出する速度センサ、３は速
度センサ２の出力信号を加速度信号に変換する微分回路
、４は加速度センサユ出力信号より微分回路３出力信号
を減算する演算回路、５は高周波成分を除去するフィル
タである。

上記のように構成された傾斜計においては、移動体に例
えば加速度センサユを設置して移動体の重力方向を基準
とした傾斜偏位を検出する。

速度センサ２は例えば移動体の走行車輪に係着させ車輪
の回転速度に比例して移動体の進行方向の斜面に対する
速度信号を発生する回転発電機又は回転パルス発生器で
あり、回転発電機は車輪の回転速度に比例した電圧を発
生し、回転パルス発生器は回転速度に比例したパルス信
号を発生するのでＦ／Ｖ変換器を用いて電圧信号に変換
する。

何れも移動体の走行速度に比例した電圧信号が得られる
ので、この電圧信号を微分して移動体の進行方向の走行
加速度信号が得られる。

傾斜角ならびに走行時の加速度に感応するビーム１１の
水平断面形状は方形をなし、一端がフレキジャヒンジ１
２を介してケース１０に固定されているので、ビーム１
１は矢示Ａ−Ａの方向には偏位するがこれと直角な方向
には偏位しない。従って矢示Ａ−Ａの方向に加えられる
単一方向の加速度のみに感応する構造でおる。

矢示Ａ−△が移動体の進行方向と一致する方向に設置す
ると、加速度センサユは移動体の進行方向の傾斜及び加
速度には感応するが進行方向と直角な方向の傾斜及び加
速度には感応しない。

第２図は移動体の直線走行時の基準方向の一例を示し、
重力方向の加速度２０に対し移動体の進行方向の加速度
２１が発生し、基準方向がその合成加速度２２の方向に
偏位する。

第３図は移動体の旋回時の一例を示し、移動体の進行方
向（線速度方向）の加速度２１とこれに垂直な遠心力方
向の加速度２２が発生するが、加速度センサユは遠心力
方向の加速度には影響されない構造であるので進行方向
の加速度２１のみに関して修正を行えばよい。

移動体の傾斜角ならびに走行により発生する加速度の情
報が含まれる加速度センサユの出力信号から、速度セン
サ２より得た進行方向加速度信号のみを演算回路４にて
減算することにより移動体の走行又は旋回運動により発
生する加速度の影響が除去され、更に移動体が早い速度
で走行するとき斜面の凹凸による高周波の加速度成分が
ＪＪｏ速度センサユの出力に発生するので、低周波通過
帯域特性を有するフィルタ５を用いて除去し正しい傾斜
角信号を出力する傾斜計が得られる。

加速度センサユはヒーム１１の偏位信号をフィードバッ
クする力平衡式より成るので動作の安定性に優れ、加速
度の応答周波数が広く、高い精度と分解能を備えている
。

また移動体の速度センサ２には上記センサ以外に斜面と
移動体との相対速度の検出を行う超音波や光学などを応
用した速度センサ２を用いても同等の薇能が得られる。

上記の通り、移動体の走行に関連する発進、停止ならび
に変速などの各種の操作時に発生する加速度ならびに早
い速度で走行するときの斜面の凹凸の影響が除去され、
正しい重力方向が検知できるので、移動体は走行中にお
いても静止時の傾斜角測定と同様に精密な測定が行える
。

本発明は移動体に傾斜計を設置し、走行時ヤ旋回時など
における加速度の影響を受けない精密な測量に適用でき
るので、測定者が立入、り不可能な小口径の水路、地下
鉄のトンネル、高速道路や鉄道線路などの長い距離に亙
って特に微小傾斜角の精密な測定を移動車を走行しつつ
行うときに最適である。

［発明の効果］ この発明は以上説明した通り、移動体に設置した進行方
向の傾斜角と走行時の加速度に感応する加速度センサの
出力信号を、移動体の車輪に係着させた速度センサの出
力信号を微分した進行方向加速度信号にて修正する簡単
な構造により、走行中の移動体に設置された加速度セン
サの出力信号は傾斜角信号のみとなり、移動体の走行に
関連する発進、停止ならびに旋回などの加速度の影響を
受けることなく、移動体の静止時の測定と同様に正しい
重力方向が得られ、この方向を基準として移動体の傾斜
角の測定が行なえ、更に加速度センサは偏位信号をフィ
ードバックする力平衡式であり、安定性ならびに周波数
応答性に優れ、高い精度と分解能を備えているので、長
い距離にｎっでの微小傾斜角の精密測量が移動車の走行
時の影響を受けることなく効率的に行えるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は移動体の直線走行時の基準方向の一例、第３図は移動
体の旋回時の一例、第４図は従来の傾斜計に使用される
ｈ■速度センサの断面図でおる。 図において、ユは加速度センサ、２は速度センサ、３は
微分回路、４は演算回路、５はフィルタ、７は出力であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 ン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 斜面を走行する移動体に設置された重力方向を基準とし
   進行方向傾斜角ならびに移動体の増減速加速度に感応し
   て加速度信号を出力する加速度センサと、上記移動体に
   設置し進行方向速度を検出する速度センサと、上記速度
   センサ出力を加速度信号に変換する微分回路と、上記加
   速度センサ出力信号から上記微分回路出力信号を減算す
   る演算回路よりなることを特徴とする傾斜計。