JPH0820902B2 - Space stabilizer - Google Patents
Space stabilizerInfo
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- JPH0820902B2 JPH0820902B2 JP1244071A JP24407189A JPH0820902B2 JP H0820902 B2 JPH0820902 B2 JP H0820902B2 JP 1244071 A JP1244071 A JP 1244071A JP 24407189 A JP24407189 A JP 24407189A JP H0820902 B2 JPH0820902 B2 JP H0820902B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は移動体搭載用撮像器の空間安定化装置に関
するものである。The present invention relates to a space stabilizing device for a moving body-mounted image pickup device.
第3図は従来の空間安定化装置の構成図である。図に
おいて,(1)は移動体に取り付けられたモータ,
(2)はモータ(1)により移動体に対して相対的に回
転するジンバル回転部,(3)はジンバル回転部(2)
に固定されたミラー部,(4)はミラー部(3)に入力
される光束,(5)はミラー部(3)で反射された光束
(4)の反射光,(6)はジンバル回転部と機械的に結
合され反射光(5)の慣性空間における角速度を検出す
るジャイロ部,(7)はジャイロ部(6)の検出した角
速度,(8)は角速度指令,(9)は角速度(7)と角
速度指令(8)の差分を増幅する誤差演算器,(10)は
角速度(7)と誤差演算器(9)の出力信号からモータ
(1)のトルク指令を演算する第1の増幅器,(11)は
反射光(5)から画像を撮影する撮像装置である。FIG. 3 is a block diagram of a conventional space stabilizing device. In the figure, (1) is a motor attached to the moving body,
(2) is a gimbal rotating part that rotates relative to the moving body by the motor (1), (3) is a gimbal rotating part (2)
Fixed to the mirror part, (4) a light beam input to the mirror part (3), (5) a reflected light beam of the light beam (4) reflected by the mirror part (3), and (6) a gimbal rotating part. A gyro unit that is mechanically coupled to the angular velocity of the reflected light (5) in the inertial space, (7) is an angular velocity detected by the gyro unit (6), (8) is an angular velocity command, and (9) is an angular velocity (7 ) And the angular velocity command (8) for amplifying the difference, (10) a first amplifier for computing the torque command of the motor (1) from the output signals of the angular velocity (7) and the error calculator (9), Reference numeral (11) is an image pickup device for taking an image from the reflected light (5).
誤差演算器(9)において,角速度(7)と角速度指
令(8)との差がなくなるまで第1の増幅器(10)に信
号を供給する。さらに第1の増幅器(10)において,角
速度(7)と誤差演算器(9)の出力信号との差がなく
なるまでモータ(1)にトルク指令を供給する。従っ
て,角速度指令(8)がゼロの場合,移動体の動揺が存
在する場合でも,撮像装置(11)に入力される反射光
(5)を空間安定化することができる。In the error calculator (9), a signal is supplied to the first amplifier (10) until there is no difference between the angular velocity (7) and the angular velocity command (8). Further, in the first amplifier (10), the torque command is supplied to the motor (1) until there is no difference between the angular velocity (7) and the output signal of the error calculator (9). Therefore, when the angular velocity command (8) is zero, the reflected light (5) input to the imaging device (11) can be spatially stabilized even when the moving body is shaken.
次に,従来の空間安定化装置における空間安定化誤差
について説明する。Next, the spatial stabilizing error in the conventional spatial stabilizing device will be described.
第4図は第3図を伝達関数によって表現したブロック
図である。図中,(7)〜(10)は第3図と同一であ
る。また,図中の記号Gはジャイロ部(6)によって
検出された反射光(5)の慣性空間における角速度,θ
εは誤差演算器(9)の出力信号に相当する反射光
(5)の空間安定化誤差,ωIは積分ループゲイン,ω
Rはレートループゲイン,JMはジンバル回転部(2)の
イナーシャ,Sはラプラス演算子を表わす。FIG. 4 is a block diagram expressing FIG. 3 by a transfer function. In the figure, (7) to (10) are the same as in FIG. The symbol G in the figure is the angular velocity in the inertial space of the reflected light (5) detected by the gyro part (6), θ
ε is the spatial stabilization error of the reflected light (5) corresponding to the output signal of the error calculator (9), ωI is the integral loop gain, and ω
R is the rate loop gain, JM is the inertia of the gimbal rotating part (2), and S is the Laplace operator.
第4図において等価ブロック変換を行いG→θεな
る伝達関数GM(S)を求めると次のようになる。The transfer function GM (S) of G → θε is obtained by performing the equivalent block conversion in FIG.
第(1)式より,空間安定化誤差θεはループゲイン
ωI,ωRを大きくすれば小さくなることがわかる。 From the equation (1), it can be seen that the spatial stabilization error θε decreases as the loop gains ωI and ωR increase.
しかしながら実際には機械共振の影響等の制約条件が
存在するためωI,ωRをむやみに大きくすることは系の
安定性を損なうことになるので不可能である。つまりθ
εは機械系すなわちジンバル回転部(2)により一義的
に決まってしまう。However, in reality, since there are constraints such as the influence of mechanical resonance, it is impossible to make ωI and ωR unnecessarily large because it will impair the stability of the system. That is θ
ε is uniquely determined by the mechanical system, that is, the gimbal rotating part (2).
従来の空間安定化装置は以上の理由によりループゲイ
ンωI,ωRを大きくすることができないため,所望する
空間安定化精度が得られないという課題があった。The conventional spatial stabilizing device cannot increase the loop gains ωI and ωR for the above reasons, and thus has a problem that desired spatial stabilizing accuracy cannot be obtained.
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので,高精度な空間安定化装置を得ることを目的と
する。The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to obtain a highly accurate space stabilizing device.
この発明に係る空間安定化装置は,従来のモータによ
る回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協調
制御させようとしたものである。The space stabilizing device according to the present invention is intended to perform coordinated control by adding a rotary shaft by another actuator to a rotary shaft by a conventional motor.
この発明による空間安定化装置は,モータとは別のア
クチュエータによる回転軸に従来の空間安定化誤差を位
置指令として加えて制御するので,ジンバル回転部の機
械系に左右されない高精度な空間安定化装置が容易に提
供できる。Since the space stabilizing device according to the present invention controls the rotation axis by the actuator other than the motor by adding the conventional space stabilizing error as a position command, the space stabilizing device is highly precise and independent of the mechanical system of the gimbal rotating part. The device can be easily provided.
第1図はこの発明の一実施例を示すものである。図中
(1),(2),(4)〜(11)は第3図と同一であ
る。(12)はジンバル回転部(2)に取り付けられ回転
変位を生みだすアクチュエータ部,(13)はアクチュエ
ータ部(12)によりジンバル回転部(2)に対して相対
的に回転し入力する光束(4)を反射して反射光(5)
を撮像装置(11)に提供するミラー部,(14)はジンバ
ル回転部(2)に対してミラー部(13)の回転変位を検
出する角度検出器,(15)は角度検出器(14)の出力す
る角度,(16)は角度(15)と誤差演算器(9)の出力
信号の差分を増幅しアクチュエータ部(12)のトルク指
令を演算する第2の増幅器である。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, (1), (2), (4) to (11) are the same as in FIG. (12) is an actuator unit attached to the gimbal rotating unit (2) to generate rotational displacement, and (13) is a light beam (4) which is rotated by the actuator unit (12) relative to the gimbal rotating unit (2) and is input. Reflected light (5)
For providing the image pickup device (11) with a mirror, (14) an angle detector for detecting rotational displacement of the mirror (13) with respect to the gimbal rotating part (2), and (15) for an angle detector (14). Is a second amplifier for amplifying the difference between the angle (15) and the output signal of the error calculator (9) and calculating the torque command of the actuator section (12).
第5図は第1図を伝達関数によって表現したブロック
図である。図中,(7)〜(10),(16)は第1図と同
一である。また,図中の記号G,θε,ωI,ωR,JM,Sは
第4図と同一であり,θは角度検出器(14)の出力であ
る角度,ωpは第2の増幅器(16)のポジションゲイ
ン,τはアクチュエータ部(12)及びミラー部(13)の
総合時定数,θε′は増幅器(16)の差分信号を表わ
す。FIG. 5 is a block diagram expressing FIG. 1 by a transfer function. In the figure, (7) to (10) and (16) are the same as in FIG. The symbols G, θε, ωI, ωR, JM, S in the figure are the same as in FIG. 4, θ is the angle output from the angle detector (14), and ωp is the second amplifier (16). Position gain, τ is the total time constant of the actuator section (12) and mirror section (13), and θε 'is the differential signal of the amplifier (16).
第5図においてG→θεなる伝達関数は第4図と同
一であるので第(1)式で表わされる。また,等価ブロ
ック変換を行いθε→θなる伝達関数を求めると次のよ
うになる。Since the transfer function G → θε in FIG. 5 is the same as that in FIG. 4, it is expressed by the equation (1). In addition, the equivalent block transformation is performed to obtain the transfer function θ ε → θ as follows.
ところで,θε′は θε′=θε−θ ……(3) であるので,第(2)式を代入して を得る。従って,G→θε′なる伝達関数G′M
(S)は次のようになる。 By the way, since θε ′ is θε ′ = θε−θ (3), substituting equation (2) Get. Therefore, the transfer function G′M of G → θε ′
(S) is as follows.
第(5)式に第(1)式,第(4)式を代入して ここにおいて,第(3)式,第(6)式からわかる通
り,θε′は本発明における反射光(5)の空間安定化
精度を示しており,また,τ,ωpの大きさによらず定
常的にθε′は,従来の空間安定化精度θεより1/(ω
p+1)倍優れていることは明らかである。 Substituting equations (1) and (4) into equation (5) Here, as can be seen from the equations (3) and (6), θε'indicates the spatial stabilization accuracy of the reflected light (5) in the present invention, and is independent of the magnitudes of τ and ωp. In the steady state, θ ε'is 1 / (ω
It is clear that it is p + 1) times better.
第2図はこの発明の一実施例を示すものである。図
中,(1)〜(11)は第3図と同一であり,(16)は第
1図と同一である。(17)は移動体に取り付けられ回転
変位を生み出すアクチュエータ部,(18)はアクチュエ
ータ部(17)により移動体に対して相対的に回転し第1
のミラー部(3)に入力する光束(4)の反射光をさら
に反射して反射光(5)を撮像装置(11)に提供する第
2のミラー部,(19)は移動体に対して第2のミラー部
(18)の回転変位検出する角度検出器,(20)は角度検
出器(19)の出力する角度である。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention. In the figure, (1) to (11) are the same as those in FIG. 3, and (16) are the same as those in FIG. (17) is an actuator unit that is attached to the moving body and produces a rotational displacement, and (18) is rotated relative to the moving body by the actuator unit (17).
The second mirror part (19) for further reflecting the reflected light of the light flux (4) input to the mirror part (3) of the above and providing the reflected light (5) to the imaging device (11) is An angle detector (20) for detecting the rotational displacement of the second mirror section (18) is an angle output by the angle detector (19).
第2図の伝達関数によって表現したブロック図は第5
図になる。つまり,請求項(1)の実施例と全く同様に
してG→θε′なる伝達関数は第(6)式によって得
られる。The block diagram expressed by the transfer function of FIG.
It becomes a figure. That is, the transfer function G → θε ′ is obtained by the equation (6) in exactly the same manner as the embodiment of claim (1).
従って,本発明による反射光(5)の空間安定化精度
θε′は,ωp,τの大きさによらず定常的に従来の空間
安定化精度θεより1/(ωp+1)倍優れていることは
明らかである。Therefore, the spatial stabilization accuracy θε ′ of the reflected light (5) according to the present invention is steadily superior to the conventional spatial stabilization accuracy θε by 1 / (ωp + 1) times regardless of the magnitudes of ωp and τ. it is obvious.
以上の説明により,この発明によれば従来のモータに
よる回転軸に別のアクチュエータによる回転軸を加え協
調制御するように構成したので,シンバル回転部の機械
系に左右されず,また精度の高いものが得られる効果が
ある。As described above, according to the present invention, since the rotary shaft of another motor is added to the rotary shaft of the conventional motor to perform coordinated control, the rotary shaft is not affected by the mechanical system of the cymbal rotary portion and is highly accurate. There is an effect that can be obtained.
また,前者の誤差演算器,第1の増幅器及び第2の増
幅器による制御アルゴリズムは,マイクロプロセッサ等
の計算機と,アルゴリズムを記録したROMとで実現で
き,前述の発明と全く同等の効果を得ることができる。Further, the former control algorithm by the error calculator, the first amplifier and the second amplifier can be realized by a computer such as a microprocessor and a ROM in which the algorithm is recorded, and the same effect as the above-mentioned invention can be obtained. You can
【図面の簡単な説明】 第1図,第2図はそれぞれ第1,第2の発明の構成図、第
3図は従来の空間安定化装置の構成図,第4図は第3図
の伝達関数により表現されるブロック図,第5図は第1
図及び第2図の伝達関数により表現されるブロック図で
ある。 図において,(1)はモータ,(2)はジンバル回転
部,(3)は第1のミラー部,(4)は光束,(5)は
反射光,(6)はジャイロ部,(7)は角速度,(8)
は角速度指令,(9)は誤差演算器,(10)は第1の増
幅器,(11)は撮像装置,(12),(17)はアクチュエ
ータ部,(13)はミラー部,(14),(19)は角度検出
器,(15),(20)は角度,(16)は第2の増幅器、
(18)は第2のミラー部である。 なお,各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 and 2 are block diagrams of the first and second inventions respectively, FIG. 3 is a block diagram of a conventional space stabilizing device, and FIG. 4 is the transmission of FIG. The block diagram expressed by the function, Fig. 5 is the first
FIG. 3 is a block diagram represented by the transfer functions of FIGS. In the figure, (1) is a motor, (2) is a gimbal rotating part, (3) is a first mirror part, (4) is a luminous flux, (5) is reflected light, (6) is a gyro part, and (7) is Is the angular velocity, (8)
Is an angular velocity command, (9) is an error calculator, (10) is a first amplifier, (11) is an image pickup device, (12) and (17) are actuator parts, (13) is a mirror part, (14), (19) is an angle detector, (15), (20) is an angle, (16) is a second amplifier,
(18) is a second mirror section. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
ータにより移動体に対して相対的に回転するジンバル回
転部と、上記ジンバル回転部に取り付けられ回転変位を
生みだすアクチュエータ部と、上記アクチュエータ部に
より上記ジンバル回転部に対して相対的に回転するミラ
ー部と、上記ジンバル回転部に対して上記ミラー部の回
転変位を検出する角度検出器と、上記ジンバル回転部と
機械的に結合され上記ミラー部に入力される光軸の慣性
空間における角速度を検出するジャイロ部と、角速度指
令と上記ジャイロ部の検出する角速度の差分を増幅する
誤差演算器と、上記誤差演算器の出力信号と上記ジャイ
ロ部の検出する角速度から上記モータのトルク指令を演
算する第1の増幅器と、上記誤差演算器の出力信号と上
記角度検出器の角度から上記アクチュエータ部のトルク
指令を演算する第2の増幅器と、上記ミラー部で反射さ
れた光束から画像を撮影する撮影装置とを備えた空間安
定化装置。1. A motor attached to a moving body, a gimbal rotating portion that is rotated by the motor relative to the moving body, an actuator portion attached to the gimbal rotating portion to generate a rotational displacement, and the actuator portion. A mirror unit that rotates relative to the gimbal rotating unit, an angle detector that detects the rotational displacement of the mirror unit with respect to the gimbal rotating unit, and the mirror that is mechanically coupled to the gimbal rotating unit. A gyro unit for detecting the angular velocity in the inertial space of the optical axis, an error calculator for amplifying the difference between the angular velocity command and the angular velocity detected by the gyro unit, the output signal of the error calculator and the gyro unit. A first amplifier for calculating the torque command of the motor from the angular velocity detected by the output signal of the error calculator and the angle of the angle detector. A second amplifier for calculating a torque command of the actuator unit from the space stabilizer device and an imaging apparatus for capturing an image from the light beam reflected by the mirror portion.
ータにより移動体に対して相対的に回転するジンバル回
転部と、上記ジンバル回転部に固定された第1のミラー
部と、上記ジンバル回転部と機械的に結合され上記第1
のミラー部に入力される光軸の慣性空間における角速度
を検出するジャイロ部と、上記移動体に取り付けられ回
転変位を生みだすアクチュエータ部と、上記アクチュエ
ータ部により上記移動体に対して相対的に回転する第2
のミラー部と、上記移動体に対して上記第2のミラー部
の回転変位を検出する角度検出器と、角速度指令と上記
ジャイロ部の検出する角速度の差分を増幅する誤差演算
器と、上記誤差演算器の出力信号と上記ジャイロ部の検
出する角速度から上記モータのトルク指令を演算する第
1の増幅器と、上記誤差演算器の出力信号と上記角度検
出器の角度から上記アクチュエータ部のトルク指令を演
算する第2の増幅器と、上記第1のミラー部と第2のミ
ラー部で反射された光束から画像を撮影する撮像装置と
を備えた空間安定化装置。2. A motor attached to a moving body, a gimbal rotating portion that is rotated by the motor relative to the moving body, a first mirror portion fixed to the gimbal rotating portion, and the gimbal rotating portion. First mechanically coupled to the first part
A gyro unit for detecting an angular velocity in the inertial space of the optical axis input to the mirror unit, an actuator unit attached to the movable body to generate a rotational displacement, and a relative rotation with respect to the movable body by the actuator unit. Second
Mirror unit, an angle detector that detects the rotational displacement of the second mirror unit with respect to the moving body, an error calculator that amplifies the difference between the angular velocity command and the angular velocity detected by the gyro unit, and the error A first amplifier for calculating the torque command of the motor from the output signal of the calculator and the angular velocity detected by the gyro unit, and a torque command of the actuator unit from the output signal of the error calculator and the angle of the angle detector. A space stabilizing device comprising: a second amplifier that performs calculation; and an imaging device that captures an image from the light flux reflected by the first mirror unit and the second mirror unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244071A JPH0820902B2 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Space stabilizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1244071A JPH0820902B2 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Space stabilizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03105509A JPH03105509A (en) | 1991-05-02 |
| JPH0820902B2 true JPH0820902B2 (en) | 1996-03-04 |
Family
ID=17113302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1244071A Expired - Fee Related JPH0820902B2 (en) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | Space stabilizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820902B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5699513A (en) * | 1980-01-10 | 1981-08-10 | Nec Corp | Marker tracking device |
| JPH085891B2 (en) * | 1986-08-29 | 1996-01-24 | 大日本インキ化学工業株式会社 | Bicyclo [2.2.1] heptane-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride and process for producing the same |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1244071A patent/JPH0820902B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03105509A (en) | 1991-05-02 |
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|---|---|---|---|
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