JPH0257256B2 - - Google Patents

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JPH0257256B2
JPH0257256B2 JP59008791A JP879184A JPH0257256B2 JP H0257256 B2 JPH0257256 B2 JP H0257256B2 JP 59008791 A JP59008791 A JP 59008791A JP 879184 A JP879184 A JP 879184A JP H0257256 B2 JPH0257256 B2 JP H0257256B2
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JP
Japan
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pressure
section
analog
address
signal
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JP59008791A
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JPS60152973A (ja
Inventor
Yasukazu Sano
Keijiro Nakamura
Teizo Takahama
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60152973A publication Critical patent/JPS60152973A/ja
Publication of JPH0257256B2 publication Critical patent/JPH0257256B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V9/00Prospecting or detecting by methods not provided for in groups G01V1/00 - G01V8/00

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] この発明は、例えばロボツトのハンドに取付け
られてその把持部の圧力分布を測定することによ
り、物をつかむ、はなす、すべる等の把持状態を
検知する圧覚センサの出力信号を、計算機処理し
易くするための圧覚センサ出力信号前処理装置に
関する。
[従来技術とその問題点] この種の圧覚センサ出力信号前処理装置は現在
のところ見当らないが、本発明に近い従来技術と
しては、第1図に示すようなものがある。半導体
ストレンゲージのような半導体のブリツジで構成
された圧力検出部1の出力は、温度補償回路2で
温度による影響が除去される。すなわち、この温
度補償回路2では、圧力検出部1からの信号がア
ナログ集積回路3およびアナログ集積回路4で受
信され、これらの集積回路とスパン調整抵抗5お
よびオフセツト調整抵抗6とで信号のスパンおよ
びオフセツトが調整され、また零点調整抵抗7と
アナログ集積回路8とで信号の零点が調整され
る。さらに、零点温度特性補償抵抗9とアナログ
集積回路8およびスパン温度特性補償抵抗10と
アナログ集積回路11とにより圧力信号の温度補
償が行われた後、信号出力端子12から出力信号
が出力される。13は電源端子、14はアナログ
用アース端子である。
ところが、このような従来技術により、前述の
ような面状に分布する圧力の圧力分布を測定しよ
うとすると例えば第2図に示すように圧力検出部
1を多数並列に並べると同時に、これに合せて温
度補償回路2も多数並列に並べなければならない
ので、はなはだ不経済であり、また圧力検出部1
に常に電力を供給しなければならないので、消費
電力が大きいという欠点もあつた。
[発明の目的] この発明は、圧力分布を低消費電力で、かつ経
済的に測定できる圧覚センサ出力信号前処理装置
を提供することを目的とする。
[発明の要点] この発明は、マトリツクス状に配置した多数の
圧力検出部の電源を縦軸アドレスで掃引して低消
費電力化を図ると同時に、圧力検出部の出力を縦
軸アドレスと横軸アドレスとで掃引して取り出
し、個々の圧力検出部ごとのオフセツト、スパン
などの温度補償を温度センサの出力とマイクロコ
ンピユータとを用いて行うことにより、低消費電
力で、かつ経済的に圧力分布の測定を行うように
するものである。
[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明を詳細に説明す
る。
第3図は、この発明の実施例を示すもので、圧
力検出ブロツク15、増幅部16およびマイクロ
コンピユータ部17とからなる。圧力検出ブロツ
ク15は、例えば半導体ストレンゲージのような
半導体からなりマトリツクス状に配置された複数
の圧力検出部1、各圧力検出部1にそれぞれ並列
に接続した例えばサーミスタ等からなる温度検出
素子18、1組の圧力検出部1と温度検出素子1
8毎に接続してこれらの出力を縦軸(列方向)毎
に開閉する縦軸アナログスイツチ部19、縦軸ア
ナログスイツチ部19への制御電圧によりオン
(導通)して圧力検出部1と温度検出素子18の
電源ライン45を開閉する縦軸電源アナログスイ
ツチ44、および縦軸アナログスイツチ部19の
後段に接続して圧力検出部1と温度検出素子18
の出力を横軸(行方向)毎に開閉する横軸アナロ
グスイツチ部20などから構成される。縦軸アナ
ログスイツチ部19および横軸アナログスイツチ
部20は、いずれも制御電圧で同時に開閉する3
個のアナログスイツチ21からできていて、圧力
検出部1の出力および温度検出素子18の出力を
接続している。
増幅部16は全ての横軸アナログスイツチ部2
0の出力と接続する単一の増幅部であり、圧力信
号増幅用の3個のアナログ集積回路3および4と
11と、温度信号増幅用のアナログ集積回路22
とから構成されている。
マイクロコンピユータ部17は後述の横軸アド
レスに応じて該当の横軸の全横軸アナログスイツ
チ部20へ制御電圧を印加しその開閉制御をする
横軸デコーダ23、後述の縦軸アドレスに応じて
該当の縦軸の縦軸アナログスイツチ部19へ制御
電圧を印加しその開閉制御をする縦軸デコーダ2
4、増幅部16の出力と接続して増幅されたアナ
ログの圧力信号と温度信号とを交互に切換て出力
するアナログ信号切換部25、アナログ信号切換
部25の出力をアナログ−デジタル(A/D)変
換するA/D変換器26と、A/D変換器26の
デジタル出力信号を一時記憶する一時記憶用
RAM(ランダムアクセスメモリ)27、A/D
変換器26でデジタル化したデータを温度補償の
ための演算をする乗算用コプロセツサ28と除算
用コプロセツサ29、演算式や定数または制御プ
ログラム等をあらかじめ格納したROM(リード
オンリメモリ)30、演算により温度補償された
検出データを記憶する補正後データ記憶用RAM
31、温度補償ずみの検出データを外部に出力す
る信号出力用ポート32、全体の制御を行う
CPU(中央演算処理装置)33、およびCPU33
からの圧力検出部アドレスを横軸デコーダ23お
よび縦軸デコーダ24へ出力するアドレス出力用
ポート34とから成つている。
35はマイクロコンピユータ部17の内部デー
タバス、36はマイクロコンピユータ部17のア
ドレスバス、37はマイクロコンピユータ部17
の信号出力用データバス、38はマイクロコンピ
ユータ部17のデジタル用アース端子、39はマ
イクロコンピユータ部17のデジタル用電源電
子、40は増幅部16のオペアンプ用負電源端
子、41は増幅部16のオペアンプ用正電源端
子、42は横軸デコーダ23から出て各横軸アナ
ログスイツチ部20のゲートに接続する横軸ライ
ン群、および43は縦軸デコーダ24から出て縦
軸毎に縦軸アナログスイツチ部19のゲートと縦
軸電源アナログスイツチ44のゲートとに接続す
る縦軸ライン群であり、縦軸電源アナログスイツ
チ44は圧力検出部1と温度検出素子18への電
源ライン45に介装される。
CPU33により複数の圧力検出部1のうち、
どの圧力検出部1の出力を信号出力用データバス
37に出力させるかが決定されると、CPU33
はその圧力検出部のアドレスをアドレス出力用ポ
ート34を経由して、横軸デコーダ23と縦軸デ
コーダ24に出力する。ここで、圧力検出部のア
ドレスは圧力検出部毎に与えられた特定アドレス
で、例えば縦軸アドレスと横軸アドレスとからな
るものとする。それぞれのデコーダ23と24は
その入力したアドレスを解読し、そのアドレスに
対応した縦軸および横軸のラインを縦軸ライン群
43および横軸ライン群42の中から選び、これ
らのラインに接続されている縦軸アナログスイツ
チ部19と縦軸電源アナログスイツチ44および
横軸アナログスイツチ部20だけをオン(導通)
状態にさせる。
これにより、指定された縦軸アドレスの圧力検
出部1と温度検出素子18の一群のみが通電さ
れ、CPU33により指定された圧力検出部アド
レスの特定の圧力検出部1とこの圧力検出部1の
温度を測定するための温度検出素子18とが選択
され、これらの出力信号が増幅部16で増幅され
る。すなわち、圧力検出部1の圧力信号はアナロ
グ集積回路3、アナログ集積回路4および11で
増幅され、また温度検出素子18の温度信号はア
ナログ集積回路22で増幅される。増幅された圧
力信号と温度信号とはアナログ信号切換部25で
切換えられて交互にA/D変換器26で順次A/
D変換される。A/D変換されたデジタルの圧力
信号と温度信号とは内部データバス35を介して
一時記憶用RAM27に記憶され、さらにCPU3
3、乗算用コプロセツサ28および除算用コプロ
セツサ29とにより圧力信号の温度補償のための
演算が行われる。ここで、乗算用コプロセツサ2
8と除算用コプロセツサ29とは上述の補償演算
の速度を早めるために用いられる。
かかる補償演算は以下のように行う。まず、ア
ナログ信号切換部25に入力される圧力信号は、
圧力検出部1に圧力が印加されないときに発生す
るオフセツトと、スパンを決定する比例定数とを
使つて近似的に、 Vppa0+a1T+a2T2 (b0+b1T+b2T2・P オフセツト 比例定数 と表わすことができるので、圧力Pは次の式か
ら求めることができる。
P=a0+a1T+a2T2−Vpp/b0+b1T+b2T2 ……… ただし、 Vpp:アナログ信号切換部25に入力される圧力
信号 T:圧力検出部1の絶対温度 P:圧力検出部1への印加圧力 a0、a1、a2、b0、b1、b2:圧力検出部1の個々に
定まる既知の定数 また、アナログ信号切換部25に入力される温
度信号は、温度検出素子18が例えばサーミスタ
の場合に近似的に VpT=C0+C1T と表わすことができるので、温度Tは次の式か
ら求めることができる。
T=VpT−C0/C1 ……… ただし、 VpT:アナログ信号切換部25に入力される温度
信号 C0、C1:温度検出素子18ごとに定まる既知の
定数 T:温度検出素子18の絶対温度 従つて、温度検出素子18の温度が圧力検出部
1の温度と考えられるほど、温度検出素子18と
圧力検出部1とを十分に近いところに設置してお
けば、上述の式により算出した温度Tを用い
て、上述の式から温度の影響を除去した正確な
圧力値を算出できることになる。このようにし
て、算出された圧力データは信号出力用ポート3
2を経由して、外部に出力されると同時に、補正
後データ記憶用RAM31に記憶され、いつでも
必要なときに出力できるようになつている。
以上のように、ある特定の圧力検出部1の圧力
信号がマイクロコンピユータ部17で演算処理さ
れ、信号出力用データバス37に出力される。同
様にして他の圧力検出部1の圧力も順次縦軸デコ
ーダ24および横軸デコーダ23とを経由してア
ドレス指定されることにより、マイクロコンピユ
ータ部17で演算処理され、信号出力用データバ
ス37に出力される。複数の圧力検出部1を全部
このようにして掃引し終ると、補正後データ記憶
用RAM31には圧力分布のデータフアイルが完
成することとなる。
なお、圧力検出部1は印加圧力を互いに直行す
る3分力に分解して検出する3分力検知感圧モジ
ユールの半導体ブリツジ回路にも好適である。ま
た、温度検出素子18は圧力検出部1と対にして
用いる必要はなく、例えば3個の圧力検出部1に
つき1個の温度検出素子18を用いて温度を測定
し式と式により温度補償を行つてもよいし、
圧力検出ブロツク15に1個の温度検出素子18
を用いて温度を測定し同じように温度補償を行つ
てもよいことは自明である。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によればマトリ
ツクス状に配置した多数の圧力検出部の出力を前
述したように縦軸アドレスと横軸アドレスとを用
いて掃引し、個々の圧力検出部ごとのオフセツト
とスパンなどの温度補償をマイクロコンピユータ
を用いて行つているので、第2図のように複数の
圧力検出部の出力を掃引せずに、個々の圧力検出
部の出力に温度補償回路を別々に設ける必要はな
く、全体として圧力分布の測定を廉価に経済的に
行うことができる。さらに、電源に関しては、こ
の発明は縦軸電源アナログスイツチを用いて縦軸
デコーダにより指定された電源ラインだけを導通
状態にするようにしたので、圧力検出ブロツクの
消費電力を少なくすることができる。すなわち、
この発明は指定されたアドレスの圧力検出部と温
度検出素子にだけ電力を供給し、他の圧力検出部
と温度検出素子には電力を供給しないように構成
しているので、マイクロコンピユータ部のCPU
が圧力検出部と温度検出素子の出力を順次アドレ
スして指定していくときに、結果として圧力検出
部と温度検出素子の全てを掃引するのに低消費電
力ですむという利益が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の圧力センサの温度補償回路を示
す回路図、第2図は従来の圧力センサとその温度
補償回路を用いて圧力分布を測定する場合のシス
テム構成例を示すブロツク図、第3図はこの発明
の実施例を示す回路図である。 1……圧力検出部、2……温度補償回路、3…
…アナログ集積回路、4……アナログ集積回路、
5……スパン調整抵抗、6……オフセツト調整抵
抗、7……零点調整抵抗、8……アナログ集積回
路、9……零点温度特性補償抵抗、10……スパ
ン温度特性補償抵抗、11……アナログ集積回
路、12……信号出力端子、13……電源端子、
14……アナログ用アース端子、15……圧力検
出ブロツク、16……増幅部、17……マイクロ
コンピユータ部、18……温度検出素子、19…
…縦軸アナログスイツチ部、20……横軸アナロ
グスイツチ部、21……アナログスイツチ、22
……アナログ集積回路、23……横軸デコーダ、
24……縦軸デコーダ、25……アナログ信号切
換部、26……A/D変換器、27……一時記憶
用RAM、28……乗算用コプロセツサ、29…
…除算用コプロセツサ、30……ROM、31…
…補正後データ記憶用RAM、32……信号出力
用ポート、33……CPU、34……アドレス出
力用ポート、35……内部データバス、36……
アドレスバス、37……信号出力用データバス、
38……デジタル用アース端子、39……デジタ
ル用電源端子、40……オペアンプ用負電源端
子、41……オペアンプ用正電源端子、42……
横軸ライン群、43……縦軸ライン群、44……
縦軸電源アナログスイツチ、45……電源ライ
ン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 上位アドレスと下位アドレスとからなる固有
    のアドレスを有する複数の圧力検出部、 該圧力検出部の温度を検出する温度検出部、 前記圧力検出部と前記温度検出部に接続して該
    両検出部の出力をオンオフし、該圧力検出部の前
    記下位アドレスに属する信号線に前記出力を送出
    する第1アナログスイツチ、 前記信号線毎に接続して該信号線をオンオフす
    る第2アナログスイツチ、 前記圧力検出部の前記上位アドレスと前記下位
    アドレスを順次発生するアドレス発生部、 前記上位アドレス単位で該上位アドレスに属す
    る前記圧力検出部と前記温度検出部へ供給される
    電源を導通または非導通させる電源スイツチ、 前記アドレス発生部から供給された前記上位ア
    ドレスに属する前記第1アナログスイツチと前記
    電源スイツチとを開閉にする第1スイツチ駆動
    部、 前記アドレス発生部から供給された前記下位ア
    ドレスに属する前記第2アナログスイツチを開閉
    にする第2スイツチ駆動部、 前記アドレス発生部によりアドレス指定された
    前記圧力検出部と前記温度検出部から前記第1ア
    ナログスイツチおよび前記第2アナログスイツチ
    を通つて出力された圧力信号と温度検出信号とを
    アナログデジタル変換するアナログデジタル変換
    部、 および該アナログデジタル変換部によりデジタ
    ル化された前記圧力信号と温度検出信号とを用い
    て所定の演算式により演算することにより前記圧
    力信号の温度補償を行うマイクロコンピユータ部
    とを具備したことを特徴とする圧覚センサ出力信
    号前処理装置。 2 特許請求の範囲第1項記載の装置において、
    前記圧力検出部により印加圧力を互いに直交する
    3方向の分力に分解して検出する3分力検知感圧
    モジユールが構成されていることを特徴とする圧
    覚センサ出力信号前処理装置。 3 特許請求の範囲第1項または第2項のいずれ
    かの項に記載の装置において、前記第1アナログ
    スイツチの駆動用制御線と該制御線と交叉する前
    記信号線とからなるマトリツクス配線の交点にそ
    れぞれ前記圧力検出部が配置されていることを特
    徴とする圧覚センサ出力信号前処理装置。 4 特許請求の範囲第1項から第3項のいずれか
    の項に記載の装置において、前記アドレス発生部
    と、前記第1スイツチ駆動部と、前記第2スイツ
    チ駆動部と、アナログデジタル変換部とは、前記
    マイクロコンピユータ部に包含されることを特徴
    とする圧覚センサ出力信号前処理装置。
JP59008791A 1984-01-20 1984-01-20 圧覚センサ出力信号前処理装置 Granted JPS60152973A (ja)

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