JP5352806B2

JP5352806B2 - 空間安定装置

Info

Publication number: JP5352806B2
Application number: JP2010114315A
Authority: JP
Inventors: 正治伊藤
Original assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Current assignee: Tamagawa Seiki Co Ltd
Priority date: 2010-05-18
Filing date: 2010-05-18
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-05-18
Also published as: JP2011242247A

Description

本発明は、空間安定装置に関し、特に、ジンバル部の中に、そのジンバル部を駆動制御するための駆動制御情報を記憶した記憶媒体をジンバル部内に設け、制御器に接続したジンバル部を自在に駆動制御することができるようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のジンバル機構としては、例えば、特許文献１のジンバル機構に開示された構成を図２に示すことができる。
図２は、外側ジンバル１０、内側ジンバル１２、及びジンバル被搭載物１４の間の制御信号（駆動信号）と電源供給の経路を説明するための図である。
外側ジンバル１０は、曲面基板により構成されており、この基板上にジンバル制御回路１０ａが実装されている。ジンバル制御回路１０ａには、外部から供給される電源を制御する電源回路１０ｂ、外部からのジンバル駆動に関わる信号（駆動信号）などを無線通信により送受信する無線回路１０ｃが設けられている。

内側ジンバル１２は、外側ジンバル１０と同様に曲面基板により構成されており、この基板上に無線回路１２ａが設けられている。無線回路１２ａは、外側ジンバル１０に設けられた無線回路１０ｃ（及びジンバル被搭載物１４に設けられた無線回路１４ｂ）との間でジンバル駆動に関わる信号などを無線通信により送受信する。

また、ジンバル被搭載物１４には、内側ジンバル１２の無線回路１２ａとの間で無線通信を行う無線回路１４ｂが設けられる。無線回路１４ｂは、ジンバル被搭載物１４（例えば撮像装置やレーザ発射装置など）の制御回路１４ａとの間で信号を授受する。

ジンバル機構１の外部より与えられるジンバル駆動に関わる信号及び電源は、外側ジンバル１０に設けられたジンバル制御回路１０ａにより一旦受け取られる。外側ジンバル１０の駆動に関わる信号（外側ジンバル駆動装置に対する駆動信号など）は、ジンバル制御回路１０ａにおいて処理され、その出力に従い外側ジンバル駆動装置を制御して内側ジンバル１２を駆動する。

内側ジンバル１２の駆動に関わる信号（図示しない内側ジンバル駆動装置に対する駆動信号など）は、外側ジンバル１０の無線回路１０ｃにより無線回路１２ａに対して無線通信により送信される。また、内側ジンバル１２に対する電源は、外側ジンバル１０から図示しない外側軸受け及び外側ジンバル軸を通じて供給される。

内側ジンバル１２は、無線回路１２ａにより受信した信号に応じて内側ジンバル駆動装置を制御してジンバル被搭載物１４を駆動する。内側ジンバル駆動装置は、外側ジンバル軸を通じて供給される電源により動作する。

さらに、外部よりジンバル被搭載物１４に対する制御信号が入力される場合には、無線回路１２ａから無線回路１４ｂに対して無線通信により送信される。無線回路１４ｂは、無線回路１２ａから受信した制御信号を制御回路１４ａに出力する。制御回路１４ａは、この制御信号に応じた制御を実行する。ジンバル被搭載物１４（例えば撮像装置やレーザ発射装置など）は、内側ジンバル軸を通じて供給される電源により動作する。

また、ジンバル被搭載物１４からの信号は、制御回路１４ａから無線回路１４ｂを通じて、内側ジンバル１２の無線回路１２ａに対して無線通信により送信される。無線回路１２ａは、ジンバル被搭載物１４からの信号を外側ジンバル１０の無線回路１０ｃに対して無線通信により送信する。ジンバル制御回路１０ａは、内側ジンバル１２（無線回路１２ａ）を通じて得られたジンバル被搭載物１４からの信号を外部に出力する。

なお、前述した説明では、無線回路１０ｃと無線回路１２ａ、無線回路１２ａと無線回路１４ｂとの間で無線通信を実行するものとして説明しているが、外側ジンバル１０に設けられた無線回路１０ｃは、無線回路１２ａ及び無線回路１４ｂと、それぞれ直接無線通信を実行できるものとしても良い。

このようにして、内側ジンバル１２及びジンバル被搭載物１４の回転駆動を制御するジンバル制御回路１０ａを、曲面基板により構成された外側ジンバル１０において一体化して実装することで、ジンバル機構１とは別に制御回路を設置する場所を確保する必要が無いので搭載寸法を低減でき、また制御回路を含めたジンバル機構１の全体構成を小型化することが可能となる。

特開２００６−３４２９９３号公報

従来のジンバル機構は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、通常、大型のジンバルであれば制御系を含めた回路をジンバル内部に持つことが可能であるが、小型のジンバルでは一般的に不可能である。
また、前述の特許文献１に開示されたジンバル機構においては、ジンバル単体内に制御器を組み込んだ構成であるため、ジンバル機構自体が専用機となり、交換時には制御器とジンバル機構全体を交換しなければならなかった。
また、小型のジンバル機構においては、ジンバル部と制御器間がケーブルで接続され、ジンバル部を制御するために必要とする情報は制御器内に格納されており、制御器とジンバル部の組合せが変更となった場合には、これまでの制御器を新しいジンバル部に接続しても、新しいジンバル部を制御するために必要な情報を有していないため、そのままでは駆動することができなかった。

本発明による空間安定装置は、制御器とジンバル部が分離され、前記制御器とジンバル部をジンバル駆動用ケーブルで接続して前記ジンバル部の駆動を行うようにした空間安定装置において、前記ジンバル部内には、前記ジンバル部を駆動制御するために必要な駆動制御情報が読み書き自在に格納された記憶媒体が設けられ、前記制御器は前記ジンバル部内の前記記憶媒体から前記駆動制御情報を読み取ることができる構成であり、また、前記制御器に電源が投入された時に毎回、前記駆動制御情報が読み取られる構成であり、また、同一の前記制御器に対し、複数のジンバル部を選択して接続・制御できる構成である。

本発明による空間安定装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、制御器とジンバル部が分離され、前記制御器とジンバル部をジンバル駆動用ケーブルで接続して前記ジンバル部の駆動を行うようにした空間安定装置において、前記ジンバル部内には、前記ジンバル部を駆動制御するために必要な駆動制御情報が読み書き自在に格納された記憶媒体が設けられ、前記制御器は前記ジンバル部内の前記記憶媒体から前記駆動制御情報を読み取ることができることにより、ジンバル部を変更又は交換した場合においても、そのジンバル部の駆動制御情報を直ちに読み取り、駆動制御できる。
また、用意した複数のジンバル部を同一制御器で選択的に制御できる。
また、前記制御器に電源が投入された時に毎回、前記駆動制御情報が読み取られることにより、交換した各ジンバル部に対してケーブルを接続するのみで、直ちにジンバル部の駆動を行うことができる。

本発明による空間安定装置を示すブロック図である。従来のレゾルバ機構を示すブロック図である。

本発明は、ジンバル部の中に、そのジンバル部を駆動制御するための駆動制御情報を記憶した記憶媒体をジンバル部内に設け、制御器に接続するジンバル部を自在に駆動制御することができるようにした空間安定装置を提供することを目的とする。

以下、図面と共に本発明による空間安定装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１０ａで示されるものはジンバル部１を制御するための制御器
であり、この制御器１０ａ内には、周知のＦＰＧＡ又はＣＰＵを有する制御用基板２０が設けられている。

前記制御器１０ａは、ジンバル駆動用ケーブル２１を介してジンバル部１に接続されている。
前記ジンバル駆動用ケーブル２１と制御器１０ａ及びジンバル部１とは、制御器１０ａとジンバル部１に設けられた第１、第２コネクタ部２２,２３を介して着脱自在に設けられ、制御器１０ａに対して種類の異なる複数のジンバル部１を選択的に接続することができる。

前記ジンバル部１には、周知のＦＰＧＡ又はＣＰＵを有する基板２４が設けられ、この基板２４には、ジンバル部１を制御するために必要な情報が読み書きできるようにＲＯＭ又はＲＡＭ等のメモリからなる記憶媒体２５が設けられている。
前記記憶媒体２５は、ジンバル部１を駆動させるために必要な情報である駆動制御情報２６を格納しており、電源投入時にこの駆動制御情報２６を制御器１０ａ側で読み出して使用できるようにすることで、制御器１０ａとジンバル部１が一対一の関係で使用されない場合でも対応可能となるように構成されている。

次に、動作の一例について述べる。
まず、制御器１０ａのＣＰＵからジンバル部１のＣＰＵに対して、駆動制御情報２６の読み出しコマンドを発行してジンバル部１の駆動制御情報２６の読み出しモードに切替えた後に、駆動制御情報２６の読み出し指令を発行する（空間安定装置３０の電源投入時に自動的に行われる）。
次に、ジンバル部１のＣＰＵにおいて、駆動制御情報２６の読み出しモードへの移行を受けて、駆動制御情報の送受信に使用していたジンバル駆動用ケーブル２１を駆動制御情報読み出し用の通信モードに切替を行う。

次に、ジンバル部１のＣＰＵにおいて、記憶媒体２５から読み出した駆動制御情報２６をジンバル駆動用ケーブル２１を経て制御器１０ａ側へ送信する。
次に、制御器１０ａ側で駆動制御情報２６の内容（通信状態、チェックサム等）を実施し、特に問題がなければ、通常運用モードに切替を行い、制御器１０ａで受信した駆動制御情報２６を使用して空間安定装置を運用する。
前記ジンバル部１のＣＰＵは、前述の通常運用モードへの移行を受けてジンバル部１の制御に必要な各種センサ情報（ジンバル部１内の各アクチュエータ、ジャイロ等）をジンバル駆動用ケーブル２１を経て制御器１０ａへ送信を行うことができる。
従って、制御器１０ａは、空間安定装置３０の電源投入時に駆動制御情報２６を読み込むため、ジンバル部１が各種の構成に交換された場合でも、制御器１０ａ及びジンバル部１を何らの操作及び変更等を加えることなく、自動的に制御器１０ａによってジンバル部１の駆動制御を行うことができる。

従って、１個の制御器１０ａで複数のジンバル部１を選択的に接続して運用することが可能となり、例えば、運用する機体（例えば、飛行機、ヘリコプタ、船等）に前記制御器１０ａを据付けておき、使用用途に合わせてジンバル部１を交換して使用することができる。
尚、交換して使用するジンバル部１は、同等のサイズであることが望ましく、様々な用途に向けたジンバル部１をいくつか用意しておき、同一の制御器１０ａを使用して同じ機体で運用することが可能である。

本発明による空間安定装置は、移動体としての飛行機、ヘリコプタ、船等のジンバル部に限ることなく、固定された監視装置のジンバル部等への適用も可能である。

１ジンバル部
１０ａ制御器
２０制御用基板
２１ジンバル駆動用ケーブル
２２，２３第１、第２コネクタ部
２４基板
２５記憶媒体
２６駆動制御情報
３０空間安定装置

Claims

制御器(10a)とジンバル部(1)が分離され、前記制御器(10a)とジンバル部(1)をジンバル駆動用ケーブル(21)で接続して前記ジンバル部(1)の駆動を行うようにした空間安定装置において、
前記ジンバル部(1)内には、前記ジンバル部(1)を駆動制御するために必要な駆動制御情報(26)が読み書き自在に格納された記憶媒体(25)が設けられ、前記制御器(10a)は前記ジンバル部(1)内の前記記憶媒体(25)から前記駆動制御情報(26)を読み取ることができることを特徴とする空間安定装置。
前記制御器(10a)に電源が投入された時に毎回、前記駆動制御情報(26)が読み取られることを特徴とする請求項１記載の空間安定装置。
同一の前記制御器(10a)に対し、複数のジンバル部(1)を選択して接続・制御できることを特徴とする請求項１又は２記載の空間安定装置。